CN105159220A - 一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控*** - Google Patents

一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控*** Download PDF

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王尚中
李奎元
詹玲玲
董学贵
王朋
刘金敏
王鹏
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，属于温室大棚技术领域。它包括感知执行点子***、中继控制子***和中控监视子***，每个子***有多个模块组成，模块间、子***间以不同的通信方式建立连接，实现监视和控制；通过在大棚内设置多个采集点通过各种传感器实时采集大棚内空气、营养液、光照等信息，通过无线方式发给大棚中继站，中继站之间通过接力传输传递给中控计算机，根据专家***决策，返回控制大棚内各个受控设备用以调控空气温湿度、营养液的PH值及营养液EC值和光照等，通过网络摄像头实时监控大棚内的情况，通过扬声器向大棚内工作人员下达指令，在人员外出出差时亦可通过手机实时了解大棚内的信息。

Description

一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***
技术领域
本发明属于温室大棚技术领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***。
背景技术
随着通信技术的飞速发展，人们已经不再满足于人与人之间的通信方式以及需要人参与交互的通信方式，一种更加智能、更加便捷的通信方式为人们所期待。物联网，一种物体、机器间不需要人的参与即可完成信息交互的通信方式(Internetofthings)便应运而生。简单的说，物联网是物物相连的网络，在整个信息采集、传递、计算的过程中无需人的参与交互。
现代农业的科学技术研究结果表明，建立温室能够更好地达到农作物生长时对于环境中各种参数的要求。现有的温室，使用了多种传感器，用于采集温室内与植物生长相关的各种参数，如：温湿度，土壤水分含量，光照强度等。无土栽培是指不用天然土壤、而用营养液来栽培作物的方法,当前主要用于蔬菜、花卉和树木育苗。目前生产上常用有水培、砂砾培、珍珠岩+泥炭培和锯末培等。无土栽培与常规栽培的区别，就是不用土壤，直接用营养液来栽培植物。为了固定植物，增加空气含量，大多数采用砾、沙、泥炭、蛭石、珍珠岩、岩棉、锯木屑等作为固定基质。其优点可以有效地控制花卉在生长发育过程中对温度、水分、光照、养分和空气的最佳要求。由于无土栽培花卉不用土壤，可扩大种植范围，加速花卉生长，提高花卉质量，节省肥水，节省人工操作，节省劳力和费用。缺点是，一次性投资较大，需要增添设备，如果营养源受到污染，容易蔓延，营养液配制需要技术知识。然而，现有技术中关于物联网的温室大棚多是针对非育苗型的蔬菜瓜果花卉类的智能控制***，而对于育苗期的蔬菜瓜果花卉类采用无土栽培拥有其独特的优势，因此，急需一种基于物联网和温室大棚的条件下关于无土栽培的智能监控***来创造出育苗期的蔬菜瓜果花卉类植物最佳的生长环境，亟一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***。
发明内容
、要解决的问题
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，是一种针对育苗型的蔬菜瓜果花卉类的无土栽培技术的智能控制***，在物联网和温室大棚的条件下关于无土栽培的智能监控***来创造出育苗期的蔬菜瓜果花卉类植物最佳的生长环境。
、技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，该装置包括感知执行点子***、中继控制子***和中控监视子***，每个子***有多个模块组成，模块间、子***间以不同的通信方式建立连接，实现监视和控制；所述感知执行点子***由信息采集模块、受控设备模块、控制芯片与无线收发模块、网络摄像头构成，其中信息采集模块由空气温湿度传感器、空气二氧化碳传感器、光照传感器、无土栽培营养液PH值/电导仪、营养液EC值检测仪构成，受控设备由加热器、加湿器、通风机、卷帘机、二氧化碳发生器、营养液喷淋装置、PH值调节装置、补光灯构成。
进一步地，所述中继控制子***由控制芯片与无线收发模块、报警器、扬声器、ZigBee传输模块构成。
进一步地，所述中控监视子***由中控计算机、GPRS模块、ZigBee传输模块、LED显示屏构成、监视屏、手机终端构成。
进一步地，所述网络摄像头直接通过无线Wifi网连接到中控计算机，中控计算机将监控信号输出到监视器和LCD屏，便于人们进行监控。
进一步地，所述扬声器和报警器通过无线通讯与中控计算机连接，值班人员可以通过扬声器对大棚内的工作人员下达指令，报警器用于对异常状况进行报警。
进一步地，所述手机终端可以通过短信和无线上网方式访问中控计算机，用于监视各个大棚内的参数信息。
进一步地，所述营养液喷淋装置由包括水泵、水管和喷头构成，所述水泵通过水管与喷头相连，所述喷头为可调旋转角度式喷头，所述水管与所述喷头的连接处套接有第一流量计，所述第一流量计上设有第一流量显示屏，所述第一流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。
进一步地，所述PH值调节装置由包括盛装NaOH、KOH或NH4OH的盛碱桶、碱泵、耐碱管、盛装HNO3、H2SO4、HCl或H3PO4的盛酸桶、酸泵、耐酸管和喷头构成，所述碱泵通过耐碱管与喷头相连，所述酸泵通过耐酸管与喷头连接，所述耐酸管或耐碱管与喷头的连接处均套接有第二流量计，所述第二流量计上设有第二流量显示屏，所述第二流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。
更进一步地，所述中继控制子***每个大棚中设有1个。
、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明通过在大棚内设置多个采集点通过各种传感器实时采集大棚内空气、营养液、光照等信息，通过无线方式发给大棚中继站，中继站之间通过接力传输传递给中控计算机，根据专家***决策，返回控制大棚内各个受控设备用以调控空气温湿度、营养液的PH值及营养液EC值和光照等，通过网络摄像头实时监控大棚内的情况，通过扬声器向大棚内工作人员下达指令，在人员外出出差时亦可通过手机实时了解大棚内的信息。该智能大棚远程监控物联网***，应用于温室大棚的日常监管，提高了智慧农业的效率。本发明提供了一种关于物联网的温室大棚并是针对育苗型的蔬菜瓜果花卉类的无土栽培技术的智能控制***，在物联网和温室大棚的条件下关于无土栽培的智能监控***来创造出育苗期的蔬菜瓜果花卉类植物最佳的生长环境。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
如图1所示，一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，该装置包括感知执行点子***、中继控制子***和中控监视子***，每个子***有多个模块组成，模块间、子***间以不同的通信方式建立连接，实现监视和控制；所述感知执行点子***由信息采集模块、受控设备模块、控制芯片与无线收发模块、网络摄像头构成，其中信息采集模块由空气温湿度传感器、空气二氧化碳传感器、光照传感器、无土栽培营养液PH值/电导仪、营养液EC值检测仪构成，受控设备由加热器、加湿器、通风机、卷帘机、二氧化碳发生器、营养液喷淋装置、PH值调节装置、补光灯构成。
具体地，所述中继控制子***由控制芯片与无线收发模块、报警器、扬声器、ZigBee传输模块构成。所述中控监视子***由中控计算机、GPRS模块、ZigBee传输模块、LED显示屏构成、监视屏、手机终端构成。所述网络摄像头直接通过无线Wifi网连接到中控计算机，中控计算机将监控信号输出到监视器和LCD屏，便于人们进行监控。所述扬声器和报警器通过无线通讯与中控计算机连接，值班人员可以通过扬声器对大棚内的工作人员下达指令，报警器用于对异常状况进行报警。所述手机终端可以通过短信和无线上网方式访问中控计算机，用于监视各个大棚内的参数信息。所述营养液喷淋装置由包括水泵、水管和喷头构成，所述水泵通过水管与喷头相连，所述喷头为可调旋转角度式喷头，所述水管与所述喷头的连接处套接有第一流量计，所述第一流量计上设有第一流量显示屏，所述第一流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。所述PH值调节装置由包括盛装NaOH、KOH或NH4OH的盛碱桶、碱泵、耐碱管、盛装HNO3、H2SO4、HCl或H3PO4的盛酸桶、酸泵、耐酸管和喷头构成，所述碱泵通过耐碱管与喷头相连，所述酸泵通过耐酸管与喷头连接，所述耐酸管或耐碱管与喷头的连接处均套接有第二流量计，所述第二流量计上设有第二流量显示屏，所述第二流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。所述中继控制子***每个大棚中设有1个。
各个子***内部各个模块间通过有线的方式进行连接，子***之间通过无线的方式进行连接；传感器组采集的信息通过无线网络发送到控制芯片，控制芯片将信息通过ZigBee模块接力传输给中控计算机，并将信息显示在LED显示屏上，同时，能通过GPRS模块发送给手机，中控计算机接收到信号后由内置的专家***根据不同作物的生长周期对各个环境参数的要求控制每个大棚内的各个设备的运行情况；其采集的信息是，空气、营养液、光照等信息，控制主要是对大棚的温湿度、营养液的PH值及营养液EC值、二氧化碳、光照等进行调控。
该装置的摄像头直接通过无线网连接到中控计算机，中控计算机将监控信号输出到监视器，便于人们进行监视，其他参数通过无线方式传递给LED屏幕进行监视。
扬声器和报警器，是附加功能，中控计算机位置的值班人员可以通过扬声器对大棚内工作人员下达指令，报警器用于对异常状况进行报警，以驱散非法入侵者。
手机终端，可以通过短信和无线上网方式访问中控计算机，用于监视各个大棚内的参数信息，对于出差在外地也可以实时了解大棚内的情况。
对于较大的基地现实情况，考虑到某些大棚与中控机位之间可能较远，采用ZigBee进行接力传输传递给中控计算机位。该***的中继控制子***每个大棚设置1个。
营养液喷淋装置主要由水泵来控制，将配制好的营养液从贮液容器抽入，经过营养液输排管道，进入栽培容器。营养液浓度剂量（S)与营养液电导率（EC)存在的线性关系，EC=0.279+2.12S，在营养液配制管理当中，我们就可以利用这个关系，根据EC值直接就可以知道要配多少剂量，当我们知道一个植物最低剂量时我们就可以计算出其EC值的大小，进而在智能计算机上进行EC值设置，进行精确的控制。
所用的营养液可以循环使用。配好的营养液经过植物对离子的选择性吸收，某些离子的浓度降低得比另一些离子快，各元素间比例和pH值都发生变化，逐渐不适合植物需要。所以每隔一段时间，要用PH值调节装置来调节培养液的pH，并补充浓度降低较多的元素。由于pH和某些离子的浓度可用选择性电极连续测定，所以可以自动控制所加酸、碱或补充元素的量。但这种循环使用不能无限制地继续下去。用固体惰性介质加培养液培养时，也要定期排出营养液，或用点灌培养液的方法，供给植物根部足够的氧。当植物蒸腾旺盛的时候，培养液的浓度增加，这时需补充些水。无土栽培成功的关键在于管理好所用的培养液，使之符合最优营养状态的需要。
在大棚内设置多个采集点通过各种传感器采集大棚内空气、营养液、光照等信息，通过无线方式发送给大棚中继站，中继站之间通过接力传输传递给中控计算机，根据专家***决策，返回控制大棚内各个受控设备用以调控空气温湿度、营养液的PH值及营养液EC值和光照，通过网络摄像头实时监控大棚内的情况，通过扬声器向大棚内工作人员下达指令，在人员外出出差时亦可通过手机实时了解大棚内的信息。
本发明利用物联网数据采集监测设备实时采集种植大棚中的温度、湿度、光照以及营养液的PH值及营养液EC值等各种环境参数，通过***通信网络传输到专家服务平台，经过***分析后，并根据农户提供的现场拍摄图像给出解决方案，随时随地的为农户提供专家服务，再以短信和网络的方式告知农户，让农户采取最佳的应对措施，实现对病虫害的有效控制。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：该装置包括感知执行点子***、中继控制子***和中控监视子***，每个子***有多个模块组成，模块间、子***间以不同的通信方式建立连接，实现监视和控制；所述感知执行点子***由信息采集模块、受控设备模块、控制芯片与无线收发模块、网络摄像头构成，其中信息采集模块由空气温湿度传感器、空气二氧化碳传感器、光照传感器、无土栽培营养液PH值/电导仪、营养液EC值检测仪构成，受控设备由加热器、加湿器、通风机、卷帘机、二氧化碳发生器、营养液喷淋装置、PH值调节装置、补光灯构成。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述中继控制子***由控制芯片与无线收发模块、报警器、扬声器、ZigBee传输模块构成。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述中控监视子***由中控计算机、GPRS模块、ZigBee传输模块、LED显示屏构成、监视屏、手机终端构成。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述网络摄像头直接通过无线Wifi网连接到中控计算机，中控计算机将监控信号输出到监视器和LCD屏，便于人们进行监控。
5.根据权利要求2所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述扬声器和报警器通过无线通讯与中控计算机连接，值班人员可以通过扬声器对大棚内的工作人员下达指令，报警器用于对异常状况进行报警。
6.根据权利要求3所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述手机终端可以通过短信和无线上网方式访问中控计算机，用于监视各个大棚内的参数信息。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述营养液喷淋装置由包括水泵、水管和喷头构成，所述水泵通过水管与喷头相连，所述喷头为可调旋转角度式喷头，所述水管与所述喷头的连接处套接有第一流量计，所述第一流量计上设有第一流量显示屏，所述第一流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述PH值调节装置由包括盛装NaOH、KOH或NH4OH的盛碱桶、碱泵、耐碱管、盛装HNO3、H2SO4、HCl或H3PO4的盛酸桶、酸泵、耐酸管和喷头构成，所述碱泵通过耐碱管与喷头相连，所述酸泵通过耐酸管与喷头连接，所述耐酸管或耐碱管与喷头的连接处均套接有第二流量计，所述第二流量计上设有第二流量显示屏，所述第二流量显示屏通过无线Wifi网连接到中控计算机。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的温室大棚无土栽培智能监控***，其特征在于：所述中继控制子***每个大棚中设有1个。
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