一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置及其工作方法，本農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置包括：無線傳感單元，適于采集大棚內各類環(huán)境參數(shù)，并無線傳送環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；自動控制單元，用于接收環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)分別與相應農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，及時遠程調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境；本發(fā)明利用物聯(lián)網(wǎng)技術，可以做到實時監(jiān)測并及時調控大棚內部環(huán)境，保證農(nóng)作物生長環(huán)境需求。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置及其工作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，特別是涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能管理裝置及其工作方法。

【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速增長，人民生活水平不斷提高，資源短缺、環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾越來越突出。在此環(huán)境下，我國對農(nóng)業(yè)大棚的技術研究也在不斷地加大投入，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚在生產(chǎn)過程中主要依靠人力、畜力、各種手工工具以及一些簡單的機械操作，工作人員往往憑借常年積累的生產(chǎn)經(jīng)驗，結合人工采集到的棚內溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、土壤酸堿度等環(huán)境參數(shù)，來完成調節(jié)光照、通風、灌溉、施肥等田間管理工作，再加上一系列大棚作物在不同生長周期的環(huán)境需求與養(yǎng)分需求被不同程度地忽視，使得農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)需要大量人手，消耗大量時間，而且存在難以避免的人工誤差，環(huán)境控制缺乏科學性和準確性，從而導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率低下，農(nóng)作物產(chǎn)量增長緩慢，大棚技術得不到很好的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術集各種感知技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術、人工智能與自動化技術為一體，將傳感器采集到的信息經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸至指定的應用系統(tǒng)中，用戶可以通過計算機或手機隨時接收各種實時采集的精確傳感器數(shù)據(jù)，還可以通過遙控各種傳感器，以實現(xiàn)對目標的智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理。
[0003]因此，需要設計一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大棚高效而精準的智能化遠程管理。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，本農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置有效地解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚內環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測與控制中過于依靠人工操作所造成的生產(chǎn)率低下、人力成本較高及控制不精準的問題，以實現(xiàn)大棚管理的自動化和智能化。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，包括:無線傳感單元、自動控制單元，其中，所述無線傳感單元適于采集大棚內各類環(huán)境參數(shù)，并無線發(fā)送環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；所述自動控制單元適于接收環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，及時遠程調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
[0006]優(yōu)選的，所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，若干第一從無線節(jié)點，所述環(huán)境參數(shù)傳感器適于采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與相應第一從無線節(jié)點相連。
[0007]優(yōu)選的，所述自動控制單元，包括:主控模塊，與該主控模塊相連的主無線節(jié)點，以及由所述主控模塊控制的環(huán)境調控子單元。
[0008]優(yōu)選的，所述自動控制單元還包括:顯示模塊，用于顯示棚內環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和/或報警信息；存儲模塊，用于存放各種農(nóng)作物在相應階段的生長環(huán)境參數(shù)；所述顯示模塊、存儲模塊分別與主控模塊相連，
[0009]優(yōu)選的，所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別為土壤PH值檢測傳感器、CO2檢測傳感器、土壤溫濕度傳感器、光傳感器、空氣溫濕度傳感器。
[0010]優(yōu)選的，所述環(huán)境調控子單元包括:噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置，以及若干第二從無線節(jié)點；所述各裝置分別與相應的第二從無線節(jié)點相連。
[0011]另一方面，本發(fā)明在所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的技術方案的基礎上還提供了一種農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，以解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)中大棚內環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測與控制效率低下，且環(huán)境參數(shù)控制不精準，以及人力成本較高的技術問題，以實現(xiàn)大棚管理的自動化和智能化。
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，包括如下步驟:
[0013]所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置通過無線傳感單元采集大棚內部的各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并無線發(fā)送至自動控制單元；所述自動控制單元接收各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)分別與存儲于自動控制單元中的存儲模塊內的相應農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境；若不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，則通過自動控制單元中的環(huán)境調控子單元進行調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
[0014]優(yōu)選的，所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，若干第一從無線節(jié)點，所述環(huán)境參數(shù)傳感器適于采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與相應的第一從無線節(jié)點相連；即，所述環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)分別通過各第一從無線節(jié)點無線發(fā)送至自動控制單元中的主控模塊。
[0015]優(yōu)選的，所述環(huán)境調控子單元包括:噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置，以及若干第二從無線節(jié)點；所述各裝置分別與相應的第二從無線節(jié)點相連；即，所述主控模塊將各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，當不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境時，通過無線發(fā)送調控指令，以控制所述環(huán)境調控子單元中的相應裝置，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境調控。
[0016]本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:本發(fā)明通過調節(jié)無線傳感單元采集大棚內的環(huán)境參數(shù)，并且通過無線傳感單元中的第一從無線節(jié)點與自動控制單元中的主無線節(jié)點，以及環(huán)境調控子單元中的第二從無線節(jié)點實現(xiàn)大棚內各模塊之間的無線連接，以實現(xiàn)遠程調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境；減少了農(nóng)作物耕種的工作量，降低了成本，增加了收益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
[0018]圖1是所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的電路框圖；
[0019]圖2是農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0021]實施例1
[0022]圖1示出了所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的電路框圖。
[0023]如圖1所示，一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置中的農(nóng)業(yè)大棚，包括:無線傳感單元、自動控制單元，其中，無線傳感單元適于采集大棚內各類環(huán)境參數(shù)，并無線傳送環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；自動控制單元適于接收環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，及時遠程調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
[0024]所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，其適于分別采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與各第一從無線節(jié)點相連。
[0025]其中，所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器，所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器例如但不限于土壤PH值檢測傳感器、CO2檢測傳感器、土壤溫濕度傳感器、光傳感器、空氣溫濕度傳感器。所述環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括但不限于土壤的PH值、CO2濃度、土壤溫濕度、光線強度、空氣溫濕度等參數(shù)。
[0026]所述自動控制單元包括:主控模塊，主無線節(jié)點，以及環(huán)境調控子單元。具體的，所述主控模塊通過主無線節(jié)點接收各類環(huán)境參數(shù)信息數(shù)據(jù)，發(fā)出相應的調控指令，環(huán)境調控子單元中的噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置通過各第二從無線節(jié)點接收并執(zhí)行相應調控指令。具體的，所述噴淋滴灌裝置的水用電磁閥的控制端，所述通風裝置的風機控制端，所述遮陽裝置中的適于帶動窗簾移動的絲杠轉動電機的控制端，所述加溫補光裝置中的補光燈的控制端分別與相應的第二從無線節(jié)點相連，適于接收相應控制信號。
[0027]具體控制過程包括:當棚內土壤的PH值偏高時或土壤干燥時，則啟動噴淋滴灌裝置，通過澆灌降低土壤的PH值；當棚內CO2濃度偏高時，可以利用通風裝置進行換氣；當棚內光線過強，不利于棚內的喜陰植物生長時，啟動遮陽裝置進行遮光，若棚內溫度偏低，或者光線偏暗，喜光植物不利于生長時，則關閉遮光裝置，使陽光射入大棚并且啟動補光燈進行補光、加溫；可選的，開窗裝置也可以實現(xiàn)通風換氣效果。
[0028]所述第一、第二從無線節(jié)點，主無線節(jié)點，采用物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接，例如但不限于ZigBee無線節(jié)點，ZigBee無線節(jié)點采用CC2530芯片實現(xiàn)。
[0029]可選的，所述主控模塊可以但不限于采用單片機、嵌入式等芯片或者采用上位機來實現(xiàn)。
[0030]所述自動控制單元還包括:顯示模塊，該顯示模塊與主控模塊相連，用于顯示棚內環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和/或報警信息，所述顯示模塊例如但不限于采用液晶屏或觸摸屏。
[0031]所述自動控制單元還包括:存儲模塊，該存儲模塊與主控模塊相連，用于存放各種農(nóng)作物在相應階段的生長環(huán)境參數(shù)，可選的，所述存儲模塊可以采用獨立的存儲單元、或利用主控模塊內部自帶的存儲器。
[0032]可選的，所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置采用太陽能供電裝置，該太陽能供電裝置包括:太陽能供電模塊和電網(wǎng)供電模塊，所述太陽能供電模塊包括:太陽能電池板和太陽能蓄電池，所述太陽能蓄電池適于提供給農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置所需電能。
[0033]實施例2
[0034]圖2示出了農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法的流程圖。
[0035]如圖2所示，在實施例1基礎上的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，所述工作方法如下步驟:
[0036]步驟S100，無線發(fā)送各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，即通過所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器采集大棚內部的各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并無線發(fā)送至自動控制單元。
[0037]步驟S200，對農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境進行相應調控，即根據(jù)接收到的各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，調控大棚環(huán)境。具體的，所述自動控制單元接收各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)分別與存儲于自動控制單元中的存儲模塊內的相應農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境。
[0038]若不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，則通過自動控制單元中的環(huán)境調控子單元進行調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
[0039]所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，其適于分別采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)；各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與各第一從無線節(jié)點相連；即，所述環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)分別通過各第一從無線節(jié)點無線發(fā)送至自動控制單元中的主控模塊。其中，所述環(huán)境參數(shù)傳感器為實施例1所述的傳感器。
[0040]所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別采集農(nóng)業(yè)大棚內部的土壤PH值、CO2濃度、土壤溫濕度、光照強度、空氣溫濕度數(shù)據(jù)，并通過第一無線節(jié)點對采集到的各類環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行無線發(fā)送；所述主控模塊將接收到的各類環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)與所述存儲模塊中的存放的各種農(nóng)作物在相應階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，做出相應調控指令；所述環(huán)境調控子單元接受并執(zhí)行相應調控指令，其中，相應調控指令的含義是針對環(huán)境調控子單元中各裝置的調控指令。
[0041]所述環(huán)境調控子單元包括:噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置，以及若干第二從無線節(jié)點；所述各裝置分別與相應的第二從無線節(jié)點相連；即，所述主控模塊將各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，當不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境時，通過無線發(fā)送調控指令，以控制所述環(huán)境調控子單元中的相應裝置，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境調控。
[0042]可選的，所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法還包括:通過圖像顯示棚內環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和/或報警信息。
[0043]所述農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法的【具體實施方式】包括:在所述存儲模塊中農(nóng)作物的先驗知識庫，即各種農(nóng)作物在相應階段的生長環(huán)境參數(shù)，例如，草莓在生長、開關、結果劃分成若干階段，每個階段對應土壤的PH值、C02濃度、土壤溫濕度、光線強度、空氣溫濕度等產(chǎn)生，通過環(huán)境調控子單元中各裝置實現(xiàn)棚內相應參數(shù)調控，使棚內環(huán)境符合草莓的生長需要。
[0044]應當理解的是，本發(fā)明的上述【具體實施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。此外，本發(fā)明所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。
【權利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，包括:無線傳感單元、自動控制單元，其中， 所述無線傳感單元適于采集大棚內各類環(huán)境參數(shù)，并無線發(fā)送環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)； 所述自動控制單元適于接收環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，以調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
2.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，若干第一從無線節(jié)點，所述環(huán)境參數(shù)傳感器適于采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)； 各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與相應第一從無線節(jié)點相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，所述自動控制單元，包括:主控模塊，與該主控模塊相連的主無線節(jié)點，以及由所述主控模塊控制的環(huán)境調控子單J Li ο
4.根據(jù)權利要求3所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，所述自動控制單元還包括:顯示模塊、存儲模塊，所述顯示模塊、存儲模塊分別與主控模塊相連，其中， 所述顯示模塊用于顯示棚內環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和/或報警信息； 所述存儲模塊用于存放各種農(nóng)作物在相應階段的生長環(huán)境參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求2所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，所述各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別為土壤PH值檢測傳感器、CO2檢測傳感器、土壤溫濕度傳感器、光傳感器、空氣溫濕度傳感器。
6.根據(jù)權利要求2所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置，其特征在于，所述環(huán)境調控子單元包括:噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置，以及若干第二從無線節(jié)點； 所述各裝置分別與相應的第二從無線節(jié)點相連。
7.一種根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，包括如下步驟: 步驟S100，通過無線傳感單元采集大棚內部的各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并無線發(fā)送至自動控制單兀； 步驟S200，所述自動控制單元接收各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)分別與存儲于自動控制單元中的存儲模塊內的相應農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，判斷是否滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境； 若不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境，則通過自動控制單元中的環(huán)境調控子單元進行調控農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境。
8.根據(jù)權利要求7所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，其特征在于，所述無線傳感單元包括:各類環(huán)境參數(shù)傳感器，若干第一從無線節(jié)點，所述環(huán)境參數(shù)傳感器適于采集相應的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)； 各類環(huán)境參數(shù)傳感器分別與相應的第一從無線節(jié)點相連； 即，所述環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)分別通過各第一從無線節(jié)點無線發(fā)送至自動控制單元中的主控模塊。
9.根據(jù)權利要求8所述的農(nóng)業(yè)大棚智能控制裝置的工作方法，其特征在于，所述環(huán)境調控子單元包括:噴淋滴灌裝置、通風裝置、遮陽裝置、加溫補光裝置、開窗裝置，以及若干第二從無線節(jié)點； 所述各裝置分別與相應的第二從無線節(jié)點相連； 即，所述主控模塊將各類環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與農(nóng)作物在當前階段的生長環(huán)境參數(shù)相比對，當不滿足農(nóng)作物的生長環(huán)境時，通過無線發(fā)送調控指令，以控制所述環(huán)境調控子單元中的相應裝置，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大棚內部環(huán)境調控。
【文檔編號】G05B19/418GK104267699SQ201410523489
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)明者】祁崢, 楊光, 王云良, 葛滿意, 朱軒 申請人:常州機電職業(yè)技術學院