基于物联网的智能农业监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于物联网的智能农业监控系统，包括监控主机，所述监控主机无线连接至少一个通信中继装置，所述通信中继装置之间无线连接，一个通信中继装置连接至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，所述监控主机还连接供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置。本实用新型监控系统可实现智能化数据采集和指令控制，实现无人化监控与管理，减少工作量的同时提高了监控的时效性。采用无线传感网络技术实现信息传输，避免了有线连接导致的布线困难，同时降低了成本。
【专利说明】基于物联网的智能农业监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及监控【技术领域】，特别是一种基于物联网的智能农业监控系统。
【背景技术】
[0002]农业是关系国际民生的基础产业，我国是全球设施栽培面积最大的国家，近几年国产连栋温室每年以新增100?150万公顷的面积快速发展。农作物的质量与空气温湿度、土壤温湿度、光照度等环境因子密切相关，引导温室用户根据农作物的生长要求进行环境因子调节，以提高农作物产量和品质，是温室环境因子调控决策支持系统的主要目标和方向。目前的温室测控系统大多采用人工测量的方式进行温室环境监测，增加温室工作人员的工作量，且效率低。由于电子技术的发展，通过环境因子采集设备进行环境因子采集成为可能，各环境因子采集设备通过有线方式与监控主机连接。有线布网导致现场安装困难，增加了电气工程施工费用，也导致施肥等工作困难。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的智能农业监控系统，实现温室智能管理。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种基于物联网的智能农业监控系统，包括监控主机，所述监控主机无线连接至少一个通信中继装置，所述通信中继装置之间无线连接，一个通信中继装置连接至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，所述监控主机还连接供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置。
[0006]作为一种优选方案，所述监控主机包括单片机、GPRS单元、433M无线通信单元和隔离电路单元，所述GPRS单元、433M无线通信单元和隔离电路单元均与单片机连接，所述单片机通过隔离电路单元连接供水装置和/或补光装置、卷帘控制装置、二氧化碳供给装置。监控主机设置有GPRS单元，可通过GPRS单元实现监控主机与远程无线终端连接，进而实现远程控制。
[0007]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0008]本实用新型基于物联网的智能农业监控系统，包括至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，可实现温室内环境温度和/或光照、土壤水分、二氧化碳含量、雨量环境因子监测，监控主机根据监测到的环境温度、光照等信息控制供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置的开启或关闭，实现了环境因子的智能采集和环境因子控制装置的智能控制，实现无人化监控与管理，避免了人工到温室现场进行环境因子测量，再根据环境因子实施环境因子控制装置手工控制，大大减少了工作人员的工作量，而且实现了环境因子采集与控制的及时性和科学性。[0009]通信中继装置之间无线连接，通信中继装置再通过无线方式连接监控主机，利用无线传感网络技术实现环境因子采集装置与监控主机之间信息无线传输，避免了有线连接导致的布线困难、温室管理工作困难，也节省了布线施工费用，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为实施例中基于物联网的智能农业监控系统的结构框图。
[0011]图2为实施例中所述监控系统中控制主机的结构框图。
[0012]图3为实施例中所述监控系统中通信中继装置的结构框图。
[0013]图4为通信中继装置中可控脉冲电源输出电路图。
[0014]图5为实施例中所述监控系统中二氧化碳传感节点中单片机、复位电路、晶振电路、存储器电路图。
[0015]图6为实施例中所述监控系统中二氧化碳传感节点中脉冲检测识别电路图。【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018]参考图1，本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统，包括监控主机，所述监控主机无线连接至少一个通信中继装置，所述通信中继装置之间无线连接，一个通信中继装置连接至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，所述监控主机还连接供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置。
[0019]需要说明的是，本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统中，一个通信中继装置可连接多个温度传感节点和/或光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点，为其提供电源和进行数据传输。但是每个温度传感节点和/或光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点有唯一的地址，当监控主机向通信中继装置发送指令时，只有与监控主机指定地址相同的传感节点(即温度传感节点或光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点)才能实现与通信中继装置通信，将该节点采集的数据通过通信中继装置传输至监控主机，避免多个传感节点同时应答，造成通信混乱，进而导致数据传输失败。
[0020]需要说明的是，根据具体农作物的生长要求，监控系统可以包括温度传感节点、光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点中的一个或多个。监控主机有线连接供水装置、卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置中的一个或多个。例如对于二氧化碳含量要求不高的农作物，监控系统可以不安装二氧化碳传感节点，相应的，监控主机也不连接二氧化碳供给装置。
[0021]基于物联网的智能农业监控系统包括至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，可实现温室内环境温度和/或光照、土壤水分、二氧化碳含量、雨量环境因子监测，监控主机根据监测到的环境温度、光照等信息控制供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置的开启或关闭，实现了环境因子的智能采集和环境因子控制装置的智能控制，避免了人工到温室现场进行环境因子测量，再根据环境因子实施环境因子控制装置手工控制，大大减少了工作人员的工作量，而且实现了环境因子采集与控制的及时性和科学性。
[0022]通信中继装置之间无线连接，通信中继装置再通过无线方式连接监控主机，利用无线传感网络技术实现环境因子采集装置与监控主机之间信息无线传输，避免了有线连接导致的布线困难、温室管理工作困难，也节省了布线施工费用，降低了成本。
[0023]下面结合图2至图6所示的部分电路图说明本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统的实施方式。
[0024]参考图2，本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统中，监控主机包括单片机，GPRS单元，433M无线通信单元和隔离电路单元，GPRS单元，433M无线通信单元和隔离电路单元均与单片机连接，单片机通过隔离电路单元连接供水装置、补光装置、卷帘控制装置和二氧化碳供给装置。GPRS单元与单片机相连，实现单片机与上位微机或远程无线终端的远程通讯，传输传感节点测量到的传感数据，并接收来自上位微机或远程无线终端的控制命令，实现远程控制。所述433M无线通信单元与单片机相连，实现监控主机与任一个通信中继装置进行无线通信，发出控制命令和接收传感节点采集的数据信息。监控主机通过隔离电路单元进行电平转换，实现开启或者关闭供水装置、补光装置、卷帘控制装置和二氧化碳供给装置。当然的，监控主机还包括电源单元，振荡电路单元，复位电路单元和存储单元，电源单元、振荡电路单元、复位电路单元和存储单元均与单片机连接。
[0025]参考图3，本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统中，通信中继装置包括单片机，433M无线通信单元，可控脉冲电源输出电路单元和负载电流检测电路单元，433M无线通信单元、可控脉冲电源输出电路单元和负载电流检测电路单元均与单片机连接，可控脉冲电源输出电路单元和负载电流检测电路单元均与传感节点(即温度传感节点或光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点)连接。如图4所示，电阻Rl连接通信中继装置，二极管D2将通信中继装置输出的负电平去掉，MOS管Q2将正脉冲变成低电平使MOS管Ql导通，电解电容Cl在连接传感节点线路上输出一个高于电源电压的正脉冲，当脉冲结束时MOS管Q3导通，使电解电容Cl上的电压恢复到初始状态。Tl的一端连接传感节点，检测传感节点的负载电流变化，增大时输出正脉冲，减小时输出负脉冲。UlA为放大电路，迟滞比较器UlB的输出端连接通信中继装置(即图中的中继器)，当正脉冲到来时输出变为高电平，当负脉冲到来输出变成低电平，当电流不变化时，输入信号在高门槛和低门槛之间，输出保持原来状态不变，迟滞比较器的输出和探测节点的输出信号相同。监控主机到各通信中继装置的信息双向传输采用无线接力的通信方式，用正电压脉冲实现通信中继装置到各传感节点的数据传输，用负载电流的变化实现各传感节点到通信中继装置的数据传输，传感节点检测电压变化、输出负载变化，在9600bps传输稳定可靠，较好的实现数据传输。
[0026]433M无线通信单元与单片机相连，实现通信中继装置与监控主机无线通信，发送传感节点采集的数据信息和接收监控主机的控制命令。通信中继装置通过可控脉冲输出电路单元为传感节点提供电源，并送达监控主机发出的控制指令，通过负载电流检测电路单元接收传感节点采集的数据。当然的，监控主机还包括电源单元，振荡电路单元，复位电路单元和存储单元，电源单元、振荡电路单元、复位电路单元和存储单元均与单片机连接。
[0027]参考图5，本实施例列举的基于物联网的智能农业监控系统中，二氧化碳传感节点包括单片机、复位电路、晶振电路和存储器，晶振电路为单片机提供时钟脉冲，复位电路使得单片机在上电瞬间或供电不足的情况下复位，保持单片机稳定工作。单片机内部的EPROM中存储单片机的控制程序，存储器中保存预设的温室安全二氧化碳含量范围。二氧化碳传感节点包括脉冲检测识别电路单元和二氧化碳探测单元。如图6所示，脉冲检测识别电路中，电解电容Cl的正极端连接通信中继装置，当与通信中继装置连接的电源线上有正脉冲时MOS管Q2导通，输出低电平给本传感节点的单片机，当总线为电源电压时MOS管Q2关闭，输入保持高电平。当本传感节点输出高电平时，MOS管Ql导通，电源的负载加大，当输出为低电平时，MOS管Ql关闭，以保障没有信号输出时通信中继装置输出负载不变。
[0028]温度传感节点、光照度传感节点、土壤墒情传感节点、二氧化碳传感节点、雨量传感节点与二氧化碳传感节点的结构相似，不同之处在于，温度传感节点中是温度探测单元，而非二氧化碳探测单元，光照度传感节点中是光照度探测单元，土壤墒情传感节点中是土壤墒情探测单元，雨量传感节点中是雨量探测单元。
[0029]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于物联网的智能农业监控系统，其特征在于，包括监控主机，所述监控主机无线连接至少一个通信中继装置，所述通信中继装置之间无线连接，一个通信中继装置连接至少一个温度传感节点和/或至少一个光照度传感节点、至少一个土壤墒情传感节点、至少一个二氧化碳传感节点、至少一个雨量传感节点，所述监控主机还连接供水装置和/或卷帘控制装置、补光装置、二氧化碳供给装置。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能农业监控系统，其特征在于，所述监控主机包括单片机、GPRS单元、433M无线通信单元和隔离电路单元，所述GPRS单元、433M无线通信单元和隔离电路单元均与单片机连接，所述单片机通过隔离电路单元连接供水装置和/或补光装置、卷帘控制装置、二氧化碳供给装置。
【文档编号】G05B19/418GK203480302SQ201320637370
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】周步祥, 杨安勇, 罗毅, 赵连兴, 谭凌 申请人:成都常道科技有限责任公司