CN106210145A - 一种基于物联网的农业环境监控***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的农业环境监控***及方法，本发明包括环境信息采集模块、传感器模块、主控处理器模块、通讯模块、云处理模块、用户终端；所述环境信息采集模块、传感器模块与主控处理器模块连接，所述主控处理器模块通过通讯模块、云处理模块与用户终端连接；本发明能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。

Description

一种基于物联网的农业环境监控***及方法

技术领域

本发明涉及一种物联网技术领域，具体是一种基于物联网的农业环境监控***及方法。

背景技术

物联网被世界公认为是继计算机互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。它是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些微型芯片上的传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。

农业环境监控物联网，即在大棚控制***中，运用物联网***的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO₂传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO₂浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。传统农业中，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，设施农业生产基地，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控***实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。

为此，申请号为201410038591.1的专利文献公开了基于ZigBee的农业大棚环境监测***及检测方法，包括：服务器单元、中央处理器、传感器单元、电源单元和无线通讯单元，所述中央处理器包括控制器、放大器和AD转换器，所述传感器单元通过所述放大器与所述AD转换器相连接，所述AD转换器、所述无线通讯单元和所述电池单元与所述控制器相连接，所述服务器单元与所述中央处理器相连接；能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。申请号为201210428263.3的专利文献公开了基于无线传感的便携式农业环境参数检测***，包括传感器模块、无线射频模块、显示设备、电源模块、微控制器、报警装置、微型打印机和存储器；所述传感器模块采集现场作物的农业环境参数，并将环境参数通过无线射频模块发送给微控制器；所述微控制器对接收到的环境参数进行模数转换，将转换后的环境参数数据通过显示模块显示，并存储到存储器中；所述微控制器还对转换后的环境参数与预设相同作物的环境参数安全值进行比较，如果所述转换后的环境参数超出环境参数安全值，则向报警装置发出报警信号，报警装置报警，同时将报警信号通过显示装置显示，并通过微型打印机打印相关参数；该发明，通过无线传感技术实时监测农业环境参数，施工简单便捷，不影响原来大棚设施结构，减少了施工强度，便于不懂农业生产的人员生产操作，实现农业的规范化种植；***还设有语音警示***，有利于提高用户及时操作，确保安全生产；将***集成在便携式的手提箱内，可以移动检测不同农业设施的环境参数，特别适合于有些农业设施大棚设在交通不便的地域，大型的设备无法进驻，采用便携式农业环境参数监测***，可以轻便较快的对作物的环境参数进行实时监测，为种植者提供决策依据，有利于种植的高产高效。 申请号为201010249890.1的专利文献公开了基于ZigBee网络的农业大棚温湿度检测***及方法，包括测量节点、路由器、协调器及监控终端；测量节点、路由器、协调器构成树型拓扑结构的Zigbee无线网络，并按照Zigbee树型路由协议进行无线通信；协调器与监控终端之间通过有线形式连接并进行通信；所述测量节点包括：用于测量温度和湿度信息的温湿度传感器，用于和路由器进行无线通信的无线收发电路，控制测量节点工作的微控制器，用于暂时存放测量所得的温湿度信息的数据存储模块，以及提供各部分所需电能的电源；微控制器分别与温湿度传感器、数据存储模块、无线收发电路连接；所述路由器包括：用于和测量节点、其它路由器、协调器进行无线通信的无线收发电路，控制路由器工作的微控制器，用于暂时存放接收到的来自于测量节点或其它路由器的温湿度信息的数据存储模块，以及提供各部分所需电能的电源；微控制器分别与无线收发电路、数据存储模块连接；所述协调器包括：用于和路由器进行无线通信的无线收发电路，控制协调器工作的微控制器，用于暂时存放接收到的来自于路由器的温湿度信息的数据存储模块，用于和监控终端进行有线通信的主机接口电路，以及提供各部分所需电能的电源；微控制器分别与主机接口电路、数据存储模块、无线收发电路连接；第一、采用树型结构的Zigbee无线传感网络，路由器可以直接采用树型路由协议，消除了路由器因构建路由器表带来内存的开销，减少了路由器的成本；第二、测量节点和路由器采用电池供电，具有部署方便的特点；第三、采用信标技术，路由器和测量节点大部分时间都处于睡眠状态，大幅度减少了电池能量的开销，延长了***正常使用时间。

以上***存在以下四个缺点：第一，成套的监测***体积较大，不便于安装维护。第二，传感器传输协议采用的蓝牙与WIFI都存在较大弱点，蓝牙技术只是一种短距离的无线数据传输，不能将被检测的农业大棚环境参数实时传输到远程监护中心，缺少实时监控的功能，且蓝牙在传输数据时耗电量较大，需经常更换电源或充电，另外蓝牙只支持一对一传输，不能同时接收多个传感器传过来的信号，功能扩展性弱；而WIFI协议虽然传输速度非常快、传输范围广，但无线通信质量不好，数据安全性能比蓝牙还要差一些，而且功耗非常大，很明显不适合仅有电池供电的移动监护***。第三，便携式监测***使用PDA接收无线模块发送来的监测数据，虽方便于可视化数据和通过GPRS模块上传数据，但这样会使得监护***的价格过高，使用者需单独购买，不利于广泛应用。第四，上述***与手机网络结合并不紧密，使得移动和实时体现得并不明显。

因此，现有的农业大棚感知平台存在体积较大、价格昂贵、功能扩展性不强、无线传输协议耗能较高等诸多弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的农业环境监控***及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网的农业环境监控***，包括环境信息采集模块、传感器模块、主控处理器模块、通讯模块、云处理模块、用户终端；所述环境信息采集模块、传感器模块与主控处理器模块连接，所述主控处理器模块通过通讯模块、云处理模块与用户终端连接。

作为本发明进一步的方案：所述环境信息采集模块包括采集摄像头、RFID读写器及RFID识别码，其中采集摄像头设有闪光灯和红外感应模块。

作为本发明进一步的方案：所述传感器模块包括湿度传感器、温度传感器、空气流量传感器、定位传感器、紫外光传感器、二氧化碳浓度传感器、照明强度传感器。

作为本发明进一步的方案：所述主控处理器模块为远程控制平台。

作为本发明进一步的方案：所述通讯模块包括wifi模块、蓝牙模块、GPRS模块。

作为本发明进一步的方案：所述云处理模块为基于不对称加密处理的https协议云处理模块。

一种基于物联网的农业环境监控的方法，包括以下步骤：

（1）环境信息采集模块将所处环境的特征参数收集并发送给传感器模块，传感器模块通过分析并进行湿度、温度、空气流量、定位、紫外光、二氧化碳浓度及照明强度的统计分析收集；

（2）通讯模块通过主控处理器模块将环境信息采集模块和传感器模块采集的信息传送至云处理模块进行存储及加工；

（3）用户终端通过主控处理器模块对农业环境进行实时分析反馈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明包括环境信息采集模块、传感器模块、主控处理器模块、通讯模块、云处理模块、用户终端；所述环境信息采集模块、传感器模块与主控处理器模块连接，所述主控处理器模块通过通讯模块、云处理模块与用户终端连接；本发明能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。

附图说明

图1为本发明运行原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种基于物联网的农业环境监控***，包括环境信息采集模块、传感器模块、主控处理器模块、通讯模块、云处理模块、用户终端；所述环境信息采集模块、传感器模块与主控处理器模块连接，所述主控处理器模块通过通讯模块、云处理模块与用户终端连接。

所述环境信息采集模块包括采集摄像头、RFID读写器及RFID识别码，其中采集摄像头设有闪光灯和红外感应模块。

所述传感器模块包括湿度传感器、温度传感器、空气流量传感器、定位传感器、紫外光传感器、二氧化碳浓度传感器、照明强度传感器。

所述主控处理器模块为远程控制平台。

所述通讯模块包括wifi模块、蓝牙模块、GPRS模块。

所述云处理模块为基于不对称加密处理的https协议云处理模块。

一种基于物联网的农业环境监控的方法，包括以下步骤：

（1）环境信息采集模块将所处环境的特征参数收集并发送给传感器模块，传感器模块通过分析并进行湿度、温度、空气流量、定位、紫外光、二氧化碳浓度及照明强度的统计分析收集；

（2）通讯模块通过主控处理器模块将环境信息采集模块和传感器模块采集的信息传送至云处理模块进行存储及加工；

（3）用户终端通过主控处理器模块对农业环境进行实时分析反馈。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，包括环境信息采集模块、传感器模块、主控处理器模块、通讯模块、云处理模块、用户终端；所述环境信息采集模块、传感器模块与主控处理器模块连接，所述主控处理器模块通过通讯模块、云处理模块与用户终端连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，所述环境信息采集模块包括采集摄像头、RFID读写器及RFID识别码，其中采集摄像头设有闪光灯和红外感应模块。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，所述传感器模块包括湿度传感器、温度传感器、空气流量传感器、定位传感器、紫外光传感器、二氧化碳浓度传感器、照明强度传感器。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，所述主控处理器模块为远程控制平台。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，所述通讯模块包括wifi模块、蓝牙模块、GPRS模块。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的农业环境监控***，其特征在于，所述云处理模块为基于不对称加密处理的https协议云处理模块。

7.一种如权利要求1-6任一所述的基于物联网的农业环境监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）环境信息采集模块将所处环境的特征参数收集并发送给传感器模块，传感器模块通过分析并进行湿度、温度、空气流量、定位、紫外光、二氧化碳浓度及照明强度的统计分析收集；

（2）通讯模块通过主控处理器模块将环境信息采集模块和传感器模块采集的信息传送至云处理模块进行存储及加工；

（3）用户终端通过主控处理器模块对农业环境进行实时分析反馈。