CN106779414A - 设施农业远程监控与智能决策*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业智能控制领域，涉及一种设施农业远程监控与智能决策***，包括：多个监测模块：用于监测其所在监测节点上的环境检测参数，并将环境检测参数通过zigbee通信方式传输给监控主机；多个执行模块：用于接收监控主机下发的控制命令，并根据该控制命令控制其所在控制节点的设备动作；监控主机：用于接收所监控模块传输的环境检测参数并传输给智能分析决策***，以及接收智能分析决策***下达的控制命令并下发给执行模块；智能分析决策***：用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数，并根据接收到的环境检测参数与环境检测参数与植物生长基础环境参数之间的差异，下达控制命令给对应的监控主机；本发明结构简单，便于安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种设施农业远程监控与智能决策支持***，属于农业智能控制领域。
背景技术
设施农业是采用人工技术手段，改变自然光温条件，创造优化动植物生长的环境因子，使之能够全天候生长的设施工程。设施农业泛指农业温室大棚，近年来，大棚蔬菜及菌类的种植提高了人们的生活水平，大棚蔬菜及菌类的种植环境中温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响，传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，这就需要一套能在设施农业中应用的环境监控智能决策***。
设施农业中的湿度、温度、光线强度、CO2浓度都是设施内植物及菌类生长发育过程中的影响因素，且这些因素之间的耦合性很强，当其中的某一个环境因子变化时将对其它的环境因子产生影响，所以针对单个因子的控制方法有可能很难实现对菌类种植环境的调节。温室环境的控制过程往往极其复杂，它是具有变量多、耦合强、干扰大、非线性以大时滞的复杂***，其数学模型难以建立，因此常规的工业控制方法很难实现。美国、荷兰、日本等一些温室技术比较先进的发达国家，开始将模糊控制、神经网络控制、遗传算法等先进的控制算法应用到温室控制***中，温室生产基本实现了自动化及智能化。在我国相关研究处于起步阶段。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种可以实现种植技术自动化的设施农业远程监控与智能决策***。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种设施农业远程监控与智能决策***，包括：
多个监测模块：分别设置在大棚内的不同监测节点上，所述监控模块用于监测其所在监测节点上的环境检测参数，并将所述环境检测参数通过zigbee通信方式传输给监控主机；
多个执行模块：分别设置在大棚内的不同控制节点上，所述执行模块用于接收监控主机下发的控制命令，并根据该控制命令控制其所在控制节点的设备动作；
监控主机：每个大棚内设置一个，所述监控主机通过zigbee通信方式与所在大棚内的多个监控模块和多个执行模块通信连接，并与智能分析决策***通信连接，用于接收所在大棚内的监控模块传输的环境检测参数并传输给智能分析决策***，以及接收智能分析决策***下达的控制命令并下发给对应的执行模块；
智能分析决策***：设置在远程监控中心，用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数，并根据接收到的环境检测参数与环境检测参数与植物生长基础环境参数之间的差异，下达控制命令给对应的监控主机。
所述智能分析决策***包括：
信息录入模块：用于录入各种植物生长的周期和参数；
专家种植模型模块：用于根据录入的各种植物生长的周期和参数，生成各种植物的自动种植专家库，所述专家库包括该植物生长的基础环境参数以及种植过程中各个控制节点的调节阈值；
数据处理模块：用于根据环境检测参数与专家库内的植物生长基础环境参数之间的差异，并结合各个控制节点的调节阈值，并给出控制命令；
通信模块：用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数并传输给所述数据处理模块，以及将所述数据处理模块给出的控制命令传输给所述监控主机。
所述监测模块包括：空气温度检测模块、空气湿度检测模块、土壤温度检测模块、土壤湿度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、光照检测模块。
所述监测模块还包括视频监测单元。
所述环境检测参数包括温度、湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度。
所述执行模块包括：风机控制模块、加湿设备控制模块、水泵控制模块和卷帘机控制模块。
所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，还包括卷帘机行程开关，所述卷帘机行程开关包括一长度等于卷帘的条带，所述条带设置在卷帘上，所述条带上等距离设置有多个光敏二极管，所述卷帘机行程开关的信号输出端与所述卷帘机控制模块连接，用于监测卷帘机状态，并传输给所述卷帘机控制模块。
所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，还包括手机客户端，所述手机客户端与所述监控主机连接，用于实现手机远程监控卷帘机。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种设施农业远程监控与智能决策***，包括多个监测模块、多个执行模块、监控主机以及智能分析决策***，监控模块和执行模块与监控主机之间通过zigbee传感器网络，监控主机与智能分析决策***通信连接，智能分析决策***根据接收到的环境检测参数与环境检测参数与植物生长基础环境参数之间的差异，下达控制命令给对应执行模块，可以实现无线低功耗无线网络传输和执行机构，调控农作物种植环境，实现农作物生长的可控性，而且，采用模块化、分布式结构设计，该***可以适应于不同的大棚；
2、本发明的设施农业远程监控与智能决策***，其智能分析决策***包括信息录入模块、专家种植模型模块、数据处理模块和通信模块，使得本发明的设施农业远程监控与智能决策***可以结合农业菌种类种植专家的经验，实现菌类植物种植技术的自动化；
3、本发明的设施农业远程监控与智能决策***，还包括卷帘行程开关，可以对卷帘机进行精准控制，还可以手机客户端实现手机远程监控及控制卷帘机。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种设施农业远程监控与智能决策***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种设施农业远程监控与智能决策***，包括：
多个监测模块：分别设置在大棚内的不同监测节点上，所述监控模块用于监测其所在监测节点上的环境检测参数，并将所述环境检测参数通过zigbee通信方式传输给监控主机；
多个执行模块：分别设置在大棚内的不同控制节点上，所述执行模块用于接收监控主机下发的控制命令，并根据该控制命令控制其所在控制节点的设备动作；
监控主机：每个大棚内设置一个，所述监控主机通过zigbee通信方式与所在大棚内的多个监控模块和多个执行模块通信连接，并与智能决策***通信连接，用于接收所在大棚内的监控模块传输的环境检测参数并传输给智能决策***，以及接收智能决策***下达的控制命令并下发给对应的执行模块；
智能决策***：设置在远程监控中心，用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数，并根据接收到的环境检测参数与环境检测参数与植物生长基础环境参数之间的差异，下达控制命令给对应的监控主机。
其中，该***采用模块化、分布式结构设计，可以根据不同的大棚灵活配置监测节点和控制节点的数量和位置，监控模块和执行模块实现模块快封装，并制定统一的接口标准，大大提高了该远程监控与智能决策***的适应性。
具体地，所述智能分析决策***可以包括：
信息录入模块：用于录入各种植物生长的周期和参数；
专家种植模型模块：用于根据录入的各种植物生长的周期和参数，生成各种植物的自动种植专家库，所述专家库包括该植物生长的基础环境参数以及种植过程中各个控制节点的调节阈值；
数据处理模块：用于根据环境检测参数与专家库内的植物生长基础环境参数之间的差异，并结合各个控制节点的调节阈值，并给出控制命令；
通信模块：用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数并传输给所述数据处理模块，以及将所述数据处理模块给出的控制命令传输给所述监控主机。
具体地，所述智能分析决策***通过对大棚内环境参数进行汇总、并与专家种植模型模块内的数据进行对比、分析，可以实现对大棚进行自动灌溉、自动降温等控制，真正实现无人值守自动化种植。专家种植模型模块结合农业菌类种植专家的经验，实现一种或多种菌类种植技术的自动化。
具体地，所述监测模块可以包括：空气温度检测模块、空气湿度检测模块、土壤温度检测模块、土壤湿度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、光照检测模块，空气温度检测模块用于检测空气温度，空气湿度模块用于检测空气湿度，土壤温度检测模块用于检测土壤温度，土壤湿度检测模块用于检测土壤湿度，二氧化碳浓度检测模块用于检测二氧化碳浓度，光照检测模块用于检测光照情况。其中，所述空气温度检测模块、空气湿度检测模块、土壤温度检测模块、土壤湿度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、光照检测模块均采用基于zigbee传感器技术的传感器，传感器具备低功耗、便于安装，并可以方便灵活的改变测点安装位置。
具体地，所述监测模块还可以包括视频监测单元，视频单元用于远程视频监测农作物的生长状态，并传输给智能分析决策***进行汇总、分析。
具体地，所述环境检测参数可以包括温度、湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度。
具体地，所述执行模块可以包括：风机控制模块、加湿设备控制模块、水泵控制模块和卷帘机控制模块。风机控制模块用于控制风机对大棚内进行换气，加湿设备控制模块用于控制加湿设备启动调节大棚内空气湿度，水泵控制模块用于控制水泵打开调节土壤湿度，卷帘机控制模块用于控制卷帘机的卷起和打开。
进一步地，本发明的一种设施农业远程监控与智能决策***，还可以包括卷帘机行程开关，所述卷帘机行程开关包括一长度等于卷帘的条带，所述条带设置在卷帘上，所述条带上等距离设置有多个光敏二极管，所述卷帘机行程开关的信号输出端与所述卷帘机控制模块连接，用于监测卷帘机状态，并传输给所述卷帘机控制模块。其中，光敏二极管的数量可以根据控制精度设置，一般可以设置为10~20个，根据光敏二极管测出的光强，可以判断卷帘机的当前状态。
进一步地，本发明的一种设施农业远程监控与智能决策***，还可以包括手机客户端，所述手机客户端与所述监控主机通信连接，用于实现手机远程监视及控制卷帘机。
本发明提供了一种设施农业远程监控与智能决策***，在架构上可以分为感知层/执行层、传输层、信息层。在感知层/执行层，即监测模块或执行模块，应用低功耗无线网络传输技术和嵌入式技术，实现环境数据的获取和控制数据的下达；在传输层，即监控主机、利用各种介质的网络实现信息层上的云平台和感知层上的控制器节点以及***各类用户的沟通交流；在信息层，即智能分析决策***，应用大数据、云计算、人工智能计算机专家***技术实现数据的自动汇总、比对和分析，生产控制指令反馈于执行机构进行闭环控制。此外，在架构上采用模块化、分布式的结构设计，监控模块和执行模块采用模块化的封装，并制定了统一的接口标准，而且采用低功耗的无线网络传输技术和嵌入式技术，来实现环境数据的获取和控制数据的下达，，使得本发明不仅可以实现可以根据不同的大棚灵活配置环境测点和控制节点的数量和位置，大大提高了对不同大棚的适应性，并且，有效减少了劳动力，真正意义上实现了精确化生产，对推动设施农业自动种植起到了示范性的作用。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，包括：
多个监测模块：分别设置在大棚内的不同监测节点上，所述监控模块用于监测其所在监测节点上的环境检测参数，并将所述环境检测参数通过zigbee通信方式传输给监控主机；
多个执行模块：分别设置在大棚内的不同控制节点上，所述执行模块用于接收监控主机下发的控制命令，并根据该控制命令控制其所在控制节点的设备动作；
监控主机：每个大棚内设置一个，所述监控主机通过zigbee通信方式与所在大棚内的多个监控模块和多个执行模块通信连接，并与智能分析决策***通信连接，用于接收所在大棚内的监控模块传输的环境检测参数并传输给智能分析决策***，以及接收智能分析决策***下达的控制命令并下发给对应的执行模块；
智能分析决策***：设置在远程监控中心，用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数，并根据接收到的环境检测参数与环境检测参数与植物生长基础环境参数之间的差异，下达控制命令给对应的监控主机。
2.根据权利要求1所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，所述智能分析决策***包括：
信息录入模块：用于录入各种植物生长的周期和参数；
专家种植模型模块：用于根据录入的各种植物生长的周期和参数，生成各种植物的自动种植专家库，所述专家库包括该植物生长的基础环境参数以及种植过程中各个控制节点的调节阈值；
数据处理模块：用于根据环境检测参数与专家库内的植物生长基础环境参数之间的差异，并结合各个控制节点的调节阈值，并给出控制命令；
通信模块：用于接收不同大棚内的监控主机传输的环境检测参数并传输给所述数据处理模块，以及将所述数据处理模块给出的控制命令传输给所述监控主机。
3.根据权利要求1所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，所述监测模块包括：空气温度检测模块、空气湿度检测模块、土壤温度检测模块、土壤湿度检测模块、二氧化碳浓度检测模块、光照检测模块。
4.根据权利要求3所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，所述监测模块还包括视频监测单元。
5.根据权利要求3所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，所述环境检测参数包括温度、湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度。
6.根据权利要求1所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，所述执行模块包括：风机控制模块、加湿设备控制模块、水泵控制模块和卷帘机控制模块。
7.根据权利要求6所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，还包括卷帘机行程开关，所述卷帘机行程开关包括一长度等于卷帘的条带，所述条带设置在卷帘上，所述条带上等距离设置有多个光敏二极管，所述卷帘机行程开关的信号输出端与所述卷帘机控制模块连接，用于监测卷帘机状态，并传输给所述卷帘机控制模块。
8.根据权利要求7所述的一种设施农业远程监控与智能决策***，其特征在于，还包括手机客户端，所述手机客户端与所述监控主机连接，用于实现手机远程监控卷帘机。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20170531 |
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