CN106354183A - 一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，针对一个区域的多个农业大棚设置统一的云端服务器和监控中心，通过对大棚内的温度、湿度、光照强度、CO2浓度等信息进行采集，传送到监控中心内进行集中处理，从而对大棚内调节设备进行控制，以达到农作物生长的最佳环境，实现对种植大棚内的作物进行高效、科学的管理，降低成本，提高经济收益；为了便于参观者体验农业种植智能化管理，在每个种植大棚上设置了数字定位单元及显示屏，当参观者到达种植大棚时，通过手中的智能手机输入正确的数字码，即可获得该种植大棚的相应控制权限，参观者通过智能手机就可以对大棚的智能调节单元进行控制，增强了参观者得体验感。
Description
技术领域
本发明涉及大棚智能化管理技术领域，具体涉及一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法。
背景技术
在我国各地使用大棚种植的技术已经非常普及，大棚种植能更有效的管理各种农作物种植，避免外界恶劣的气候，达到调节产期，促进生长发育、防治病虫害等目的。随着大棚技术的大规模应用，配套大棚使用的各种管理设备种类也越来越多，如灌溉***、施肥***、通风设备、温湿度探测设备等，这些设备也确实能帮助农业用户对大棚的种植管理。但是目前的大棚种植配套设备也存在一些问题：智能化程度不够，绝大部分还是需要人工来采集数据、人工启动各种设备，因此种植过程中增加了人工成本；目前多数物联网智能大棚是采用Zigbee无线通讯协议来进行近距离的数据传输，距离短且传输速率低，不能实现远距离传输及监控。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，能实现状态实时监测、云端数据储存以及远程/本地人为控制、状态联动控制的多种设备控制策略，进而提高种植大棚智能管理***的集约化、智能化和网络化。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，针对一个区域的多个农业大棚设置统一的云端服务器和监控中心，在每个大棚内部设置实时图像监控单元、数字定位单元、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、气体浓度传感器、土壤湿度传感器以及土壤成分传感器：
S1、根据农业数据库设定大棚内的光照、温度、湿度和二氧化碳浓度参数以及土壤肥力参数；
S2、通过设置在大棚内部的传感器监测大棚内的空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度以及土壤的肥力，并将监测到的数据通过ZigBee网络发送至监控中心；实时图像监控单元将拍摄到的图像通过ZigBee网络传输至监控中心，监控中心对接受的图像进行压缩处理后传输至云端服务器，手持终端能够通过4G网络读取云端服务器内储存的图像信息；
S3、监控中心将收到的传感器发来的数据与设定参数进行比对，选择相应的调节设备，启动该设备进行大棚内环境的调节，具体包括以下调节方式：
a、当光照强度传感器检测到种植大棚内光照较弱，则LED补光***开启，使大棚内光照满足设定的光照条件；
b、当大棚内二氧化碳气体含量过低时，则CO2发生器启动工作，使大棚内二氧化碳气体浓度达到设定值；
c、当大棚内空气温度和湿度不满足设定条件时，增湿水泵、地源热泵和降温水帘启动工作，进而调节大棚内的环境；
d、当土壤湿度传感器和土壤成分传感器检测到土壤的湿度以及营养元素不满足设定条件时，灌溉***以及营养液喷淋器启动工作，以调节土壤的环境条件；
在调节的过程中，传感器持续监测大棚内的各项数据并将数据实时传输至监控中心，直到大棚内监测到某项数据与设定参数一致，关闭与该项数据相关的调节设备；
该智能控制方法还具有给予参观者控制调节设备权限的方法，具体为：每个大棚都具有一个数字定位单元，数字定位单元包括一个随机数字生成器以及显示屏，随机数字生成器将生成的数字传输至监控中心，监控中心接收到该信息后，将该数字与同一时间内其他大棚显示的数字进行比对，若数字有重复的情况，监控中心会发出指令使该数字生成器重新生成一组数字，再进行对比，直到同一时间该大棚的数字与其他大棚的数字均不相同，发出指令使显示屏显示此数字；当参观人员到达某一个大棚时，通过手持终端在APP中输入所在大棚的显示屏上所显示的数字时，监控中心判定该手持终端位于该数字对应的大棚附近，则给予该手持终端控制该大棚的调节设备的控制权限；
该智能控制方法还具有网络失效后的临时控制方法，具体为：在大棚内设置网络监测器、数据备份器以及备用传感器，通过网络监测器检测调节设备的控制器与监控中心的网络通信情况，通过数据备份器实时备份当前控制器接收到的控制参数，通过备用传感器采集大棚内的环境参数并反馈至控制器，当网络监测器监测到控制器与监控中心之间的网络失效时，控制器从数据备份器中提取备份的控制参数、并且从备用传感器中提取采集的环境参数，通过比对备份的控制参数与采集的环境参数，对调节设备进行相应的控制。
作为本发明一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法的进一步优化：所述监控中心为可编程逻辑控制器或单片机。
作为本发明一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法的进一步优化：所述实时图像监控单元包括云台、可调焦变倍的高清摄像头以及显示器。
有益效果
1、本发明的农业大棚智能控制方法，可降低人工监控成本和误差，通过对大棚内的温度、湿度、光照强度、CO2浓度等信息进行采集，传送到中央控制器内进行集中处理，从而对大棚内的通风***、CO2发生器、灌溉***、温控装置、营养液喷淋装置等执行机构进行控制，以达到农作物生长的最佳环境，实现对种植大棚内的作物进行高效、科学的管理，降低成本，提高经济收益；
2、本发明的农业大棚智能控制方法还具有给予参观者控制调节设备权限的功能，为了便于参观者体验农业种植智能化管理，在每个种植大棚上设置了数字定位单元及显示屏，当参观者到达种植大棚时，通过手中的智能手机输入正确的数字码，即可获得该种植大棚的相应控制权限，参观者通过智能手机就可以对大棚的智能调节单元进行控制，增强了参观者得体验感；
3、本发明的农业大棚智能控制方法还具有网络失效后的应急处理方法，即使调控设备与监控中心之间的网络通信断开，通过数据备份器向调控设备发送备份的控制参数，控制器结合该备份的控制参数与备用传感器反馈的环境参数，同样能够使大棚内的环境参数达到网络断开前监控中心发来的最后一个控制参数的要求，实现自动控制的功能而不会处于失控状态。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，针对一个区域的多个农业大棚设置统一的云端服务器和监控中心（采用STC12C5608AD单片机），在每个大棚内部设置实时图像监控单元、数字定位单元、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、气体浓度传感器（采用MG811型CO2气体传感器）、土壤湿度传感器以及土壤成分传感器。
S1、根据农业数据库设定大棚内的光照、温度、湿度和二氧化碳浓度参数以及土壤肥力参数；
温度的设定：在作物种植之前，通过查阅数据库和根据用户经验设定农作物三基点温度，根据作物生育阶段及生长活动的昼夜变化设定环境温度。在三基点的温度范围内一般白天进行光合作用设定较高的温度。晚上只有呼吸作用，温度设定较低。
湿度的设定：在作物种植之前，通过通过查阅数据库和根据用户经验设定农作物空气湿度和土壤湿度范围。通过实时监测，将精度误差控制在5%之内。
二氧化碳浓度的设定：在作物种植之前，通过遁过查阅数据库和根据用户经验设定农作物二氧化碳浓度补偿点和二氧化碳饱和点。二氧化碳浓度低，农作物不能进行旺盛的光合作用，难以早熟高产。当二氧化碳浓度过高时，严重将导致作物死亡。因此要控制二氧化碳浓度高于补偿点不高于饱和点。
S2、通过设置在大棚内部的传感器监测大棚内的空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度以及土壤的肥力，并将监测到的数据通过ZigBee网络发送至监控中心；实时图像监控单元将拍摄到的图像通过ZigBee网络传输至监控中心，监控中心对接受的图像进行压缩处理后传输至云端服务器，手持终端能够通过4G网络读取云端服务器内储存的图像信息；
实时图像监控单元包括云台、可调焦变倍的高清摄像头以及显示器；高清摄像头将拍摄到的图像通过ZigBee网络传输至中央处控制器，中央控制器对接受的图像进行压缩处理后传输至云端服务器，手持终端能够通过4G网络读取云端服务器内储存的图像信息；ZigBee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。
S3、监控中心将收到的传感器发来的数据与设定参数进行比对，选择相应的调节设备，启动该设备进行大棚内环境的调节，具体包括以下调节方式：
a、当光照强度传感器检测到种植大棚内光照较弱，则LED补光***开启，使大棚内光照满足设定的光照条件；
b、当大棚内二氧化碳气体含量过低时，则CO2发生器启动工作，使大棚内二氧化碳气体浓度达到设定值；
c、当大棚内空气温度和湿度不满足设定条件时，增湿水泵、地源热泵和降温水帘启动工作，进而调节大棚内的环境；
d、当土壤湿度传感器和土壤成分传感器检测到土壤的湿度以及营养元素不满足设定条件时，灌溉***以及营养液喷淋器启动工作，以调节土壤的环境条件；
在调节的过程中，传感器持续监测大棚内的各项数据并将数据实时传输至监控中心，直到大棚内监测到某项数据与设定参数一致，关闭与该项数据相关的调节设备；
该智能控制方法还具有给予参观者控制调节设备权限的方法，具体为：每个大棚都具有一个数字定位单元，数字定位单元包括一个随机数字生成器以及显示屏，随机数字生成器将生成的数字传输至监控中心，监控中心接收到该信息后，将该数字与同一时间内其他大棚显示的数字进行比对，若数字有重复的情况，监控中心会发出指令使该数字生成器重新生成一组数字，再进行对比，直到同一时间该大棚的数字与其他大棚的数字均不相同，发出指令使显示屏显示此数字；当参观人员到达某一个大棚时，通过手持终端在APP中输入所在大棚的显示屏上所显示的数字时，监控中心判定该手持终端位于该数字对应的大棚附近，则给予该手持终端控制该大棚的调节设备的控制权限；
该智能控制方法还具有网络失效后的临时控制方法，具体为：在大棚内设置网络监测器、数据备份器以及备用传感器，通过网络监测器检测调节设备的控制器与监控中心的网络通信情况，通过数据备份器实时备份当前控制器接收到的控制参数，通过备用传感器采集大棚内的环境参数并反馈至控制器，当网络监测器监测到控制器与监控中心之间的网络失效时，控制器从数据备份器中提取备份的控制参数、并且从备用传感器中提取采集的环境参数，通过比对备份的控制参数与采集的环境参数，对调节设备进行相应的控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，针对一个区域的多个农业大棚设置统一的云端服务器和监控中心，在每个大棚内部设置实时图像监控单元、数字定位单元、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、气体浓度传感器、土壤湿度传感器以及土壤成分传感器，其特征在于：
S1、根据农业数据库设定大棚内的光照、温度、湿度和二氧化碳浓度参数以及土壤肥力参数；
S2、通过设置在大棚内部的传感器监测大棚内的空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度以及土壤的肥力，并将监测到的数据通过ZigBee网络发送至监控中心；实时图像监控单元将拍摄到的图像通过ZigBee网络传输至监控中心，监控中心对接受的图像进行压缩处理后传输至云端服务器，手持终端能够通过4G网络读取云端服务器内储存的图像信息；
S3、监控中心将收到的传感器发来的数据与设定参数进行比对，选择相应的调节设备，启动该设备进行大棚内环境的调节，具体包括以下调节方式：
a、当光照强度传感器检测到种植大棚内光照较弱，则LED补光***开启，使大棚内光照满足设定的光照条件；
b、当大棚内二氧化碳气体含量过低时，则CO2发生器启动工作，使大棚内二氧化碳气体浓度达到设定值；
c、当大棚内空气温度和湿度不满足设定条件时，增湿水泵、地源热泵和降温水帘启动工作，进而调节大棚内的环境；
d、当土壤湿度传感器和土壤成分传感器检测到土壤的湿度以及营养元素不满足设定条件时，灌溉***以及营养液喷淋器启动工作，以调节土壤的环境条件；
在调节的过程中，传感器持续监测大棚内的各项数据并将数据实时传输至监控中心，直到大棚内监测到某项数据与设定参数一致，关闭与该项数据相关的调节设备；
该智能控制方法还具有给予参观者控制调节设备权限的方法，具体为：每个大棚都具有一个数字定位单元，数字定位单元包括一个随机数字生成器以及显示屏，随机数字生成器将生成的数字传输至监控中心，监控中心接收到该信息后，将该数字与同一时间内其他大棚显示的数字进行比对，若数字有重复的情况，监控中心会发出指令使该数字生成器重新生成一组数字，再进行对比，直到同一时间该大棚的数字与其他大棚的数字均不相同，发出指令使显示屏显示此数字；当参观人员到达某一个大棚时，通过手持终端在APP中输入所在大棚的显示屏上所显示的数字时，监控中心判定该手持终端位于该数字对应的大棚附近，则给予该手持终端控制该大棚的调节设备的控制权限；
该智能控制方法还具有网络失效后的临时控制方法，具体为：在大棚内设置网络监测器、数据备份器以及备用传感器，通过网络监测器检测调节设备的控制器与监控中心的网络通信情况，通过数据备份器实时备份当前控制器接收到的控制参数，通过备用传感器采集大棚内的环境参数并反馈至控制器，当网络监测器监测到控制器与监控中心之间的网络失效时，控制器从数据备份器中提取备份的控制参数、并且从备用传感器中提取采集的环境参数，通过比对备份的控制参数与采集的环境参数，对调节设备进行相应的控制。
2.如权利要求1所述的一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，其特征在于：所述监控中心为可编程逻辑控制器或单片机。
3.如权利要求1所述的一种基于云服务器的农业大棚智能控制方法，其特征在于：所述实时图像监控单元包括云台、可调焦变倍的高清摄像头以及显示器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170125 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |