基于物联网的智能农机的管理方法与流程

本发明涉及技术领域智能农机，特别是涉及一种基于物联网的智能农机的管理方法。

背景技术：

农业作为一个特殊的产业，其生产存在季节性、地域性强，生产者分散且生产周期长，生产出来的产品标准化程度低等，是长期困扰发展的主要问题。农业要走出困境，摆脱其固有问题，建立强有力的信息服务，高效生产管理以及发展农产品流通新模式刻不容缓。

农机产业的发展在一定程度上促进了农业的发展。农机装备的作业效率和质量是影响农业生产水平的重要因素之一。近年来人们也逐渐认识到了农机装备的重要性，同时对高性能、高质量的农机装备的需求也逐年加大，对农机作业质量的要求也逐渐提高。从而也促进了农机合作社行业的发展壮大和农机跨区作业需求的不断扩大。在农机行业新兴业务迅猛发展的同时，也为我们提出了农机作业监控技术的新需求。

如何通过技术手段有效地进行农机作业远程监控与调度，提高作业质量尤其是保障农机夜间作业质量和农机装备的智能化水平，实现区域农机监控上网可查数据、实时上报农机故障、经销商实时监控售卖农机作业状态、上报故障之后通过客户端联系最近的维修公司根据农机故障定位赶赴现场维修，是目前现代化大农业发展的迫切需求之一。另外，在传统农业中人们获取农田信息和农机作业信息的方式都很有限，主要是通过人工测量和统计，获取过程需要消耗大量的人力，而物联网通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的智能农机的管理方法，农产品生产不同的阶段来看，第一，增设了田间监测系统和田间固设作业系统，通过田间监测系统的传感器数据采集，可以全时间段监测农作物的种植信息、生长信息并上传管理平台，通过田间固设作业系统可以接收管理平台的指令，实现智能化的田间灌溉，通过田间监测系统、田间固设作业系统和管理平台中农作物管理模块的信息交互，可以提高农作物的种植阶段和收获阶段的的工作的效率和精细管理程度。第二，管理平台接收到田间监测系统全时间段监测农作物的种植信息、生长信息之后可以根据不同作物不同生长条件，更有针对性的设置不同监测指标，并通过田间监测系统监测农作物的残损情况，管理平台通过统计同一区域内所有田间监测系统的反馈信息判定该区域内农作物生虫的严重程度，当该严重程度高于阈值时，管理平台通过Web端呈现、短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将报警信息推送给该区域所属的农民以及相关农业合作社。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于物联网的智能农机的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：管理平台定时根据某一范围区域内天气预报的预报值设定各个田间监控装置的温度、湿度、雨量和光强额定值整合成环境参数参照值数据包发送给对应的田间监控装置，田间监控装置根据环境参数采集额定间隔时间定时启动温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和光敏传感器收集田间环境实际参数值，判断田间环境实际参数值的真实性后将该实际参数值与环境参数参照值进行比对；当其中一个参数的误差范围大于额定误差时，由监控控制器控制记录该参数的实际参数值，并高频采集该参数的实际参数值直至误差范围小于额定误差并储存在存储器中，监测控制器将存储器中的实际参数值整合成实际参数数据包并定时由GPRS模块发送至管理平台；

S02：管理平台接收到各个田间监控装置的温度、湿度、雨量、光强、氮气浓度的值整合成环境参数参照值数据包之后与该区域内的种植作物的需求参数进行比对，并将比对结果显示在管理平台上，管理平台将对比结果通过短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将信息推送给农民或相关农业合作社，由农民选择是否需要管理平台的田间固设作业控制模块根据该区域内的种植作物的需求参数计算出该区域所需内的灌溉量、施肥量、排水量、升温度数和/或加湿湿度，并将该控制指令数据包传送给田间固设作业装置的GPRS模块；

S03：各个田间固设作业装置的作业控制器接收到该控制指令数据包之后，当接收到的指令中有升温指令时，作业控制器先判定保温装置是否处于保温状态，若处于保温状态，作业控制器选择空气加温器启动个数、空气加温器运作时间并控制空气加温器启动；若不处于保温状态，则先启动保温状态，再由作业控制器选择空气加温器启动个数、空气加温器运作时间并控制空气加温器启动；当接收到的指令中为降温指令时，作业控制器控制壁围带盘和/或顶面带盘的旋转电机启动收回保温膜；当接收到的指令为加湿指令时，作业控制器先判定保温装置是否处于保温状态，若处于保温状态，作业控制器选择空气加湿器启动个数、空气加温湿器运作时间并控制空气加湿器启动；若不处于保温状态，则先启动保温状态，再由作业控制器选择空气加湿器启动个数、空气加湿器运作时间并控制空气加湿器启动；若接收到灌溉/施肥/排水指令，则作业控制器根据灌溉量判断灌溉/施肥/排水时间，并根据灌溉/施肥/排水时间计算出相应开关阀的开关角度，并启动灌溉装置/施肥装置/排水装置；

S04：当接收到的指令是降低光强指令时，作业控制器根据需要降低的光强信号计算需要倾斜卷帘片的角度，进而控制旋转拨盘旋转，通过改变卷帘片的倾斜角度来改变光线入射量；

S05：当田间固设作业装置按照其从管理平台接收到的指令正常运行完成之后，由作业控制器通过GPRS模块发送执行数据给管理平台，由管理平台对比田间监控装置最近一次发送的检测数据和作物实际所需环境参数值，并记录该二数值，通过Web端显示、短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将信息推送给农民或相关农业合作社。

所述田间监测系统包括至少一个田间监控装置，所述田间监控装置包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氮气浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器、雨量传感器、监控摄像装置、GPRS模块、存储器和监测控制器；所述田间监控装置成矩阵结构均匀分布在田间，相邻的田间监控装置之间间隔为5～500米；所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氮气浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器和雨量传感器分别与控制器连接，所述监控摄像装置包括垂直升降装置、水平旋转座、摄像镜头和传感器安装座，所述垂直升降装置固定安装在田地中，所述水平旋转座安装在垂直升降装置的升降头顶部，所述水平旋转座上方安装有传感器安装座，所述传感器安装座上分别设有温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器和雨量传感器和摄像镜头。

所述田间固设作业系统包括至少一个田间固设作业装置，所述田间固设作业装置包括至少一个灌溉装置、至少一个施肥装置、至少一个农药喷洒装置、至少一个排水装置、至少一个可自动控制伸缩的保温装置、至少一个空气加热装置、至少一个空气加湿器、至少一个设置在保温装置上的遮光器、照明装置、GPRS模块、存储器和作业控制器，所述灌溉装置、施肥装置、农药喷洒装置和排水装置均设有开关阀，所述开关阀均连接至作业控制器，所述作业控制器连接至存储器和GPRS模块。

所述可自动控制伸缩的保温装置包括架设在田间的保温支架，所述保温支架的顶面设置有保温支架顶面保温膜，所述保温支架顶面保温膜的两侧均通过线性滑块安装在保温支架两侧的顶面导轨上，所述保温支架的壁围设置有壁围保温膜，所述壁围保温膜的顶部和底部均通过线性滑块安装在壁围导轨上，所述顶面保温膜和壁围保温膜分别缠绕在顶面带盘和壁围带盘上，所述线性滑块均连接至作业控制器，所述顶面带盘和壁围带盘的旋转轴一端分别连接有旋转电机。

所述设置在保温装置上的遮光器包括设置在保温支架内部的卷帘片、连接各个卷帘片两端的两条牵引线以及控制牵引线倾斜角度的旋转拨盘，所述两条牵引线固定安装在保温支架的底部。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

第一，增设了田间监测系统和田间固设作业系统，通过田间监测系统的传感器数据采集，可以全时间段监测农作物的种植信息、生长信息并上传管理平台，通过田间固设作业系统可以接收管理平台的指令，实现智能化的田间灌溉，通过田间监测系统、田间固设作业系统和管理平台中农作物管理模块的信息交互，可以提高农作物的种植阶段和收获阶段的的工作的效率和精细管理程度。第二，管理平台接收到田间监测系统全时间段监测农作物的种植信息、生长信息之后可以根据不同作物不同生长条件，更有针对性的设置不同监测指标，并通过田间监测系统监测农作物的残损情况，管理平台通过统计同一区域内所有田间监测系统的反馈信息判定该区域内农作物生虫的严重程度，当该严重程度高于阈值时，管理平台通过Web端呈现、短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将报警信息推送给该区域所属的农民以及相关农业合作社。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是本发明的步骤S03的流程框图。

图3是本发明的步骤S03和步骤S04的流程框图。

图4是本发明的系统结构框图。

图5是田间监测系统的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式：

参见图1～图5，基于物联网的智能农机的管理方法，包括以下步骤：

S01：管理平台定时根据某一范围区域内天气预报的预报值设定各个田间监控装置的温度、湿度、雨量和光强额定值整合成环境参数参照值数据包发送给对应的田间监控装置，田间监控装置根据环境参数采集额定间隔时间定时启动温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和光敏传感器收集田间环境实际参数值，判断田间环境实际参数值的真实性后将该实际参数值与环境参数参照值进行比对；当其中一个参数的误差范围大于额定误差时，由监控控制器控制记录该参数的实际参数值，并高频采集该参数的实际参数值直至误差范围小于额定误差并储存在存储器中，当所有参数的误差范围都处于额定误差之内时，监控控制器停止高频采集状态，且监测控制器将存储器中的实际参数值整合成实际参数数据包并定时由GPRS模块发送至管理平台；

S02：管理平台接收到各个田间监控装置的温度、湿度、雨量、光强、氮气浓度的值整合成环境参数参照值数据包之后与该区域内的种植作物的需求参数进行比对，并将比对结果显示在管理平台上，管理平台将对比结果通过短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将信息推送给农民或相关农业合作社，由农民选择是否需要管理平台的田间固设作业控制模块根据该区域内的种植作物的需求参数计算出该区域所需内的灌溉量、施肥量、排水量、升温度数和/或加湿湿度，并将该控制指令数据包传送给田间固设作业装置的GPRS模块；

S03：各个田间固设作业装置的作业控制器接收到该控制指令数据包之后，当接收到的指令中有升温指令时，作业控制器先判定保温装置是否处于保温状态，若处于保温状态，作业控制器选择空气加温器启动个数、空气加温器运作时间并控制空气加温器启动；若不处于保温状态，则先启动保温状态，再由作业控制器选择空气加温器启动个数、空气加温器运作时间并控制空气加温器启动；当接收到的指令中为降温指令时，作业控制器控制壁围带盘和/或顶面带盘的旋转电机启动收回保温膜；当接收到的指令为加湿指令时，作业控制器先判定保温装置是否处于保温状态，若处于保温状态，作业控制器选择空气加湿器启动个数、空气加温湿器运作时间并控制空气加湿器启动；若不处于保温状态，则先启动保温状态，再由作业控制器选择空气加湿器启动个数、空气加湿器运作时间并控制空气加湿器启动；若接收到灌溉/施肥/排水指令，则作业控制器根据灌溉量判断灌溉/施肥/排水时间，并根据灌溉/施肥/排水时间计算出相应开关阀的开关角度，并启动灌溉装置/施肥装置/排水装置；

S04：当接收到的指令是降低光强指令时，作业控制器根据需要降低的光强信号计算需要倾斜卷帘片的角度，进而控制旋转拨盘旋转，通过改变卷帘片的倾斜角度来改变光线入射量；

S05：当田间固设作业装置按照其从管理平台接收到的指令正常运行完成之后，由作业控制器通过GPRS模块发送执行数据给管理平台，由管理平台对比田间监控装置最近一次发送的检测数据和作物实际所需环境参数值，并记录该二数值，通过Web端显示、短信推送、Email和移动终端APP推送的方式将信息推送给农民或相关农业合作社。

所述田间监测系统包括至少一个田间监控装置，所述田间监控装置包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氮气浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器、雨量传感器、监控摄像装置、GPRS模块、存储器和监测控制器；所述田间监控装置成矩阵结构均匀分布在田间，相邻的田间监控装置之间间隔为5～500米；所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氮气浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器和雨量传感器分别与控制器连接，所述监控摄像装置包括垂直升降装置、水平旋转座、摄像镜头和传感器安装座，所述垂直升降装置固定安装在田地中，所述水平旋转座安装在垂直升降装置的升降头顶部，所述水平旋转座上方安装有传感器安装座，所述传感器安装座上分别设有温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、红外高度传感器、光敏传感器和雨量传感器和摄像镜头。

所述田间固设作业系统包括至少一个田间固设作业装置，所述田间固设作业装置包括至少一个灌溉装置、至少一个施肥装置、至少一个农药喷洒装置、至少一个排水装置、至少一个可自动控制伸缩的保温装置、至少一个空气加热装置、至少一个空气加湿器、至少一个设置在保温装置上的遮光器、照明装置、GPRS模块、存储器和作业控制器，所述灌溉装置、施肥装置、农药喷洒装置和排水装置均设有开关阀，所述开关阀均连接至作业控制器，所述作业控制器连接至存储器和GPRS模块。

所述可自动控制伸缩的保温装置包括架设在田间的保温支架，所述保温支架的顶面设置有保温支架顶面保温膜，所述保温支架顶面保温膜的两侧均通过线性滑块安装在保温支架两侧的顶面导轨上，所述保温支架的壁围设置有壁围保温膜，所述壁围保温膜的顶部和底部均通过线性滑块安装在壁围导轨上，所述顶面保温膜和壁围保温膜分别缠绕在顶面带盘和壁围带盘上，所述线性滑块均连接至作业控制器，所述顶面带盘和壁围带盘的旋转轴一端分别连接有旋转电机。

所述设置在保温装置上的遮光器包括设置在保温支架内部的卷帘片、连接各个卷帘片两端的两条牵引线以及控制牵引线倾斜角度的旋转拨盘，所述两条牵引线固定安装在保温支架的底部。