水稻田远程监控系统的制作方法

本实用新型涉及智慧农业及无线通讯技术领域，更具体地说，涉及水稻田远程监控系统。

背景技术：

影响水稻生产质量及产量的主要因素包括干旱、水涝、病虫害、人为偷盗破坏、食草动物觅食及鸟类采食破坏等，因此实现水稻田无线远程监控管理对于保障水稻质量安全和农民增收具有重要意义。

目前，水稻田远程监控系统采用布置在现场的采集节点，采集环境指标数据，通过zigbee、wifi、rf射频等方式集中汇聚到一个数据网关节点；数据网关节点与远程服务器之间通过gprs或wifi进行通讯连接，以进行数据传输。但是gprs或wifi等通讯方式的功耗较大，容易导致现场采集节点的部分采集设备因电压偏低而功能失效或停止工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种水稻田远程监控系统，欲降低硬件成本，降低采集节点的功耗的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

本实用新型的实施例提供一种水稻田远程监控系统，包括：

包含nb-iot通信模块的水稻田监控终端；

与所述水稻田监控终端通过nb-iot通信连接的云平台；

与所述云平台通信连接的服务器；以及，

与所述服务器通信连接的用户终端。

可选的，所述水稻田监控终端，还包括：

微处理器；

与所述微处理器连接的电源供电模块和执行机构装置；以及

与所述微处理器连接的土壤检测传感器、稻田安全检测传感器和/或稻田气象环境检测传感器；

所述nb-iot通信模块与所述微处理器连接。

可选的，所述电源供电模块，包括：

依次连接的太阳能电池板、太阳能控制器和可充电电池；

所述可充电电池还与所述微处理器连接。

可选的，所述土壤检测传感器包括：

土壤湿度传感器、土壤ph值传感器和/或土壤成分传感器。

可选的，所述稻田安全检测传感器包括：

烟雾传感器、噪声传感器和/或红外感应传感器。

可选的，所述稻田气象环境检测传感器包括：

温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光照强度传感器和/或降水量传感器。

可选的，所述温度传感器、所述湿度传感器和所述气压传感器为：

温湿度气压三合一传感器。

可选的，所述执行机构装置包括：

分别与所述微处理器连接的驱鸟执行机构和/或灌溉执行机构。

可选的，所述灌溉执行机构包括：

与所述微处理器连接的阀门控制器；和，

与所述阀门控制器连接的灌溉阀门。

可选的，所述驱鸟执行机构包括：

与所述微处理器连接的蜂鸣器；和/或，

与所述微处理器连接的超声波驱鸟器。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供一种水稻田远程监控系统，采用nb-iot通信模块进行水稻田监控终端与云平台的远程无线通信，相比传统的gprs或wifi无线通讯技术，不需要中间路由器或中继器以及无需部署数据网关节点即可实现与云平台的远距离通信，降低了硬件成本；以及nb-iot通信模块功耗较小，降低了水稻田监控终端中部分设备因电压偏低而功能失效或停止工作的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种水稻田远程监控系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种水稻田监控终端的具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，为本实用新型的实施例提供的一种水稻田远程监控系统的结构示意图。该水稻田远程监控系统包括：水稻田监控终端11、云平台12、服务器13和用户终端14。

水稻田监控终端11包括nb-iot通信模块21模块。水稻田监控终端11通过nb-iot通信模块21模块与云平台12通信连接，用于将检测的水稻生长环境与安全参数通过nb-iot通信方式发送至云平台12，以及接收控制指令进行相应的控制操作。水稻田监控终端11用于设置在需要监测的水稻田区域。

服务器13与云平台12通信连接。服务器13包括稻田监控系统软件、设备数据库和环境监测数据库等，用于接收云平台12发送的水稻田各项生长环境和安全参数，并进行存储和分析生成直观图表或数据报表，以供水稻管理人员通过用户终端14进行查询。服务器13在分析出水稻生长环境异常时，生成提示信号发送至用户终端14提醒水稻管理人员。

服务器13可以是机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器以及机柜式服务器中的一种或几种。用户终端14可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及台式电脑等。水稻管理人员可以通过用户终端14上安装的web应用、app以及微信服务号等，实时查询水稻的生长环境与安全参数；水稻管理人员还可以通过用户终端14上安装的web应用、app以及微信服务号等，输入控制指令，用户终端14将控制指令依次通过服务器13、云平台12传输至水稻田监控终端11，实现了水稻田生长环境与安全参数的远程监测与调控。

本实施例提供的一种水稻田远程监控系统，采用nb-iot通信模块进行水稻田监控终端与云平台的远程无线通信，相比传统的gprs或wifi无线通讯技术，不需要中间路由器或中继器，以及不需要数据网关节点即可实现与云平台的远距离通信，降低了硬件成本；以及nb-iot通信模块功耗较小，降低了水稻田监控终端中部分设备因电压偏低而功能失效或停止工作的风险。

参见图2，为本实用新型的实施例提供的一种水稻田监控终端的具体结构示意图。该水稻田监控终端11包括nb-iot通信模块21、微处理器22、以及分别与微处理器22连接的电源供电模块23、执行机构装置24、土壤检测传感器25、稻田安全检测传感器26和稻田气象环境检测传感器27。

电源供电模块23，包括太阳能电池板31、太阳能控制器32和可充电电池33。在可充电电池33的电量较低时，太阳能控制器32控制太阳能电池板31向可充电电池33充电，并在可充电电池33的电量较高时，停止为可充电电池33供电。可充电电池33为水稻田监控终端11提供电源供应。

土壤检测传感器25包括土壤湿度传感器41、土壤ph值传感器42和土壤成分传感器43。每个传感器均设有一至四个探针，探针可直接插入待测的土壤中，检测土壤因子。土壤湿度传感器41采用yl-69通过sht10引脚与微处理器22相连。

稻田安全检测传感器26包括烟雾传感器51、噪声传感器52和红外感应传感器53。在一个具体实施例中，烟雾传感器51具体为mq2烟雾传感器，红外感应传感器53具体为hc-sr501红外感应传感器。mq2烟雾传感器通过mq2ao以及mq2do与微处理器22连接。噪声传感器52与红外感应传感器53用于探测稻田感应范围内是否有人、动物或鸟类出现，若有则输出高电平至微处理器22。微处理器22可将检测到的情况通过nb-iot通信方式传输到云平台12，也可以直接控制执行机构装置24的驱鸟执行机构71来示警及驱赶破坏性动物入侵。在一个具体实施例中，驱鸟执行机构71包括蜂鸣器和超声波驱鸟器，则启动蜂鸣器以及超声波驱鸟器来示警及驱赶破坏性动物入侵。

稻田气象环境检测传感器27包括温度传感器61、湿度传感器62、气压传感器63、光照强度传感器64和降水量传感器65。在一个具体实施例中，采用gy-bme280型温湿度气压三合一传感器来实现温度传感器61、湿度传感器62、气压传感器63的功能；光照强度传感器64采用max44009光照强度传感器。gy-bme280型温湿度气压三合一传感器和max44009光照强度传感器均通过sda和scl引脚与微处理器22进行i2c通信。光照强度传感器64用来探测稻田周围的光照情况，从而判断天气阴暗，同时也用来探测稻田是否发生火灾。

执行机构装置24包括：驱鸟执行机构71和灌溉执行机构72。在一个具体实施例中，灌溉执行机构72包括与微处理器连接的阀门控制器，以及与阀门控制器连接的灌溉阀门。

在一个具体实施例中，微处理器22为stm32微处理器。nb-iot通信模块21可以采用bc95系列芯片通过nbtxd和nbrxd接口与stm32微处理器进行usart串口通信。

需要说明的是，上述实施例是示例性说明，不应理解为对本实用新型保护范围的限定。对于土壤检测传感器25、稻田安全检测传感器26和稻田气象环境检测传感器27，可根据现场实际需要进行增减配备，均属于本实用新型保护的范围。以及对于土壤检测传感器25、稻田安全检测传感器26或稻田气象环境检测传感器27包含的传感器类型，也可以根据现场实际需要进行增减配备，均属于本实用新型保护的范围。

下面结合具体场景对本实用新型提供的水稻田远程监控系统的工作过程进行说明。

动物入侵监测。服务器13监测到红外感应传感器输出高电平，以及噪声传感器输出的数值大于20分贝时，判定稻田周围有动物或鸟类出现，则向用户终端14发出提示信息。水稻管理人员通过用户终端14输入控制指令，控制指令通过服务器13和云平台12传输给水稻田监控终端11的stm32微处理器，stm32微处理器发出指令启动蜂鸣器报警，并打开开关电路以驱动超声波驱鸟器，来吓阻并驱赶动物或鸟类入侵破坏。超声波驱鸟器采用变频超声波来干扰刺激和破坏鸟类生理与神经系统，使鸟类生理紊乱来实现驱鸟的目的。

火灾监测。服务器13监测到温湿度气压传感器、光照强度传感器及烟雾传感器的输出数值，当光照强度大于1lx、温度大于50℃、湿度小于40％、且烟雾浓度数值大于5％obs/m(遮蔽度)时，判定稻田有火灾发生，则发出警报信息至用户终端14，以提示水稻管理人员紧急处理；服务器13判定稻田有火灾发生后，还发送控制指令至水稻田监控终端11的stm32微处理器，以开启蜂鸣器进行示警。

干旱监测。服务器13监测土壤湿度传感器的输出数值，当土壤湿度值小于40％时，则判定稻田处于干旱状态，发送控制指令至水稻田监控终端11的stm32微处理器，以开启自动流水灌溉阀门；当4小时内平均土壤湿度传感器数值为100％时，则判定稻田处于水涝状态，发送控制指令至水稻田监控终端11的stm32微处理器，以关闭自动流水灌溉阀门。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对实用新型所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。