基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度、濕度、光照強(qiáng)度、濃度、水分以及其他養(yǎng)分等多種自然因素共同影響農(nóng)作物的生長，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的管理方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到精細(xì)化管理的標(biāo)準(zhǔn)，只能算是粗放式管理，在這種管理方式下，通過人的感知能力管理上述環(huán)境參數(shù)，無法達(dá)到準(zhǔn)確性要求，要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化管理，建立一個(gè)實(shí)用、可靠、可長期監(jiān)測的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息并對這些信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，包括工控機(jī)、RS-232-CAN轉(zhuǎn)換器和CAN節(jié)點(diǎn)，工控機(jī)通過RS-232-CAN轉(zhuǎn)換器連接CAN節(jié)點(diǎn)，單個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一片農(nóng)業(yè)監(jiān)控區(qū)域，所述CAN節(jié)點(diǎn)包括外部傳感器模塊、CPU主板、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口和供電模塊，外部傳感器模塊采集農(nóng)業(yè)監(jiān)控區(qū)域的氣象信息并發(fā)送給CPU主板，CPU主板是CAN節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理部分并將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)；JTAG接口輔助完成對芯片的測試和程序的下載，按鍵模塊和LED模塊實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)的操作控制以及工作狀態(tài)顯示的功能。外部傳感器模塊包括模擬量接口和數(shù)字量接口，以實(shí)現(xiàn)對不同設(shè)備的控制。CAN節(jié)點(diǎn)還包括輔助功能模塊，所述輔助功能模塊包括精準(zhǔn)時(shí)鐘模塊和GPS模塊，精準(zhǔn)時(shí)鐘模塊為系統(tǒng)提供精準(zhǔn)時(shí)間，GPS模塊用于提供農(nóng)業(yè)區(qū)域位置坐標(biāo)信息。外部傳感器模塊包括空氣溫濕度、C02濃度、土壤溫濕度、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速傳感器，還包括作物葉面積、作物葉綠素含量、光合速率傳感器。外部傳感器模塊還包括電化學(xué)離子敏傳感器、生物傳感器和氣敏傳感器，分別用于監(jiān)測土壤中的N、P、K以及重金屬的含量，檢測高致性細(xì)菌和監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)、氣體的排放。外部傳感器模塊還包括視頻信息采集模塊，視頻信息采集模塊將視頻圖像通過總線網(wǎng)絡(luò)上傳至工控機(jī)。所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，上位機(jī)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中央計(jì)算機(jī)，通過將協(xié)議移植到其中，上位機(jī)接入到intnet中，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊通過intnet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括農(nóng)業(yè)設(shè)備，農(nóng)業(yè)設(shè)備包括澆灌設(shè)施、自動(dòng)降溫設(shè)備、開關(guān)卷簾，工控機(jī)控制農(nóng)業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所述澆灌設(shè)施包括灌區(qū)傳感器節(jié)點(diǎn)群、接收節(jié)點(diǎn)、灌溉控制器和灌溉管網(wǎng)，灌區(qū)節(jié)點(diǎn)群和接收節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)群負(fù)責(zé)監(jiān)測一小塊區(qū)域內(nèi)的土壤濕度狀況，灌溉控制器根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)群的檢測結(jié)果利用灌溉管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)灌溉。
[0005]本實(shí)用新型有益效果是:本實(shí)用新型基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)區(qū)域的各種氣象參數(shù)的監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)區(qū)域灌溉、降溫的遠(yuǎn)程控制。
【附圖說明】
[0006]下面對本說明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明:
[0007]圖1是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0010]本實(shí)用新型的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)采用總線分布式控制策略，如圖1，為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)分為監(jiān)控層和現(xiàn)場設(shè)備控制層，分別對應(yīng)上位機(jī)(工控機(jī))和CAN節(jié)點(diǎn)。工控機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，CAN節(jié)點(diǎn)接收和處理對應(yīng)農(nóng)業(yè)區(qū)域的傳感器信號，并直接控制農(nóng)業(yè)設(shè)備。
[0011 ] 上位機(jī)通過RS-232-CAN轉(zhuǎn)換器連接CAN節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)和RS-232-CAN轉(zhuǎn)換器之間通過RS-232連接，RS-232-CAN轉(zhuǎn)換器與CAN節(jié)點(diǎn)間通過CAN總線連接。單個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)域，這對節(jié)點(diǎn)的控制功能要求較低，軟硬件開發(fā)難度?。辉趯?shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)農(nóng)業(yè)區(qū)域調(diào)整策略，各個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)可編制相同的控制軟件，極大降低開發(fā)過程的復(fù)重復(fù)性，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性；通過合理優(yōu)化CAN應(yīng)用層，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，提高系統(tǒng)的工作效率。
[0012]本實(shí)用新型控制系統(tǒng)采用分布式控制策略，各個(gè)節(jié)點(diǎn)不存在主從關(guān)系，在任何時(shí)刻均可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)文和有選擇性地接收報(bào)文。CAN節(jié)點(diǎn)內(nèi)有CPU主板，能解碼報(bào)文、接收和處理傳感器信號，控制農(nóng)業(yè)設(shè)施裝置等運(yùn)行。上位機(jī)主要用于監(jiān)測農(nóng)業(yè)區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)及記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，也可用于調(diào)試階段和故障處理時(shí)控制農(nóng)業(yè)設(shè)備運(yùn)行。這種控制在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)不是必須的，CAN網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立于上位機(jī)運(yùn)行。
[0013]如圖2，為本實(shí)用新型CAN節(jié)點(diǎn)的硬件框圖，其中，CAN接口模塊用于實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議，使節(jié)點(diǎn)能接入網(wǎng)絡(luò)；本系統(tǒng)中的CAN節(jié)點(diǎn)包括外部傳感器模塊、CPU主板、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口、供電模塊和無線通信模塊，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在此基礎(chǔ)上添加了 MAX3232串行通信功能。還包括輔助功能模塊，輔助功能模塊包括精準(zhǔn)時(shí)鐘模塊和GPS模塊，外部傳感器模塊包括模擬量接口和數(shù)字量接口，以實(shí)現(xiàn)對不同設(shè)備的控制。供電形式即可選用電池、太陽能，精準(zhǔn)時(shí)鐘模塊以便于對農(nóng)業(yè)設(shè)備的定時(shí)控制。RS-232C、ISP和JTAG接口用于節(jié)點(diǎn)調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)。
[0014]CPU部分是傳感器節(jié)點(diǎn)的處理器模塊，也可以稱作是數(shù)據(jù)控制處理模塊，是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心模塊，對節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理的算法、節(jié)點(diǎn)的通信算法以及節(jié)點(diǎn)的多任務(wù)處理都是在這部分實(shí)現(xiàn)的。外部傳感器模塊包括各種傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的感知。JTAG接口輔助完成對芯片的測試和程序的下載。按鍵模塊和LED模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)的操作控制以及工作狀態(tài)顯示的功能。無線通信模塊負(fù)責(zé)完成各種控制指令的交互和感知數(shù)據(jù)的傳輸。MAX3232串行通信，直接通過串口線連接計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)由傳感器節(jié)點(diǎn)向上位機(jī)的傳遞。電源供應(yīng)模塊負(fù)責(zé)為整個(gè)節(jié)點(diǎn)提供能量。
[0015]CAN節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集空氣溫濕度、C02濃度、土壤溫濕度、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速等，還包括作物葉面積、作物葉綠素含量、光合速率等與作物生理有關(guān)的信息