一種智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含有五層技術(shù)架構(gòu)的智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)。其內(nèi)容包括在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中可以根據(jù)不同農(nóng)作物采用不同標準的模塊化控制方法，在系統(tǒng)主控制器內(nèi)通過設(shè)置不同的農(nóng)作物名稱，系統(tǒng)自動調(diào)用符合該農(nóng)作物標準生長控制模塊，通過主控制器對系統(tǒng)設(shè)備接入層和現(xiàn)場設(shè)備層的自動調(diào)節(jié)，為農(nóng)作物提供最佳的生長環(huán)境(溫度、濕度、光照及施肥等)，信息處理層中的中心服務(wù)器還可同時向用戶提供各種操作建議，幫助用戶進行生產(chǎn)管理決策。而且該系統(tǒng)既能夠根據(jù)特定客戶需求，通過修改主控制器內(nèi)各控制模塊參數(shù)，以滿足客戶的特定需要，還能夠結(jié)合農(nóng)作物的實際產(chǎn)量結(jié)合進行不同控制方法的試驗和優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)主動學習的能力。
【專利說明】一種智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動控制，尤其是一種根據(jù)不同農(nóng)作物進行模塊化控制的農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，具體地說是一種基于物聯(lián)網(wǎng)應用的智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)采用的是人工澆灌施肥或者水泵直接抽水供作物生長所需，這些灌溉手段僅僅能夠在水源充足的情況下以同樣的條件保證不同作物的生長。雖然目前部分地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了自動灌溉和施肥，但是仍沒有改變單一的灌溉方式，一方面這些灌溉方式仍會因為不同作物的不同需求而造成水資源的浪費，這種浪費會在水資源緊缺的情況下無限放大；另一方面，這種灌溉方式仍存在由于組網(wǎng)的局限帶來的不必要的人力和物力投入。因此，“粗糙”的農(nóng)業(yè)自動灌溉方式越來越顯得無法適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要。目前，我們國家絕大多數(shù)地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉方式都比較落后，在極端天氣越來越多的情形下，“精準”的智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控顯得越來越重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新型的模塊化智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)，其自動化程度高，根據(jù)不同作物提供特定模塊化的灌溉效率高，同時可實現(xiàn)多種接口的大范圍組網(wǎng)監(jiān)控，運用農(nóng)業(yè)已有的專家?guī)爝M行高效的農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控管理，監(jiān)測控制安全可靠，安裝及檢修方便。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示:包括現(xiàn)場設(shè)備層2、設(shè)備接入層3、控制邏輯層4、信息處理層5和數(shù)據(jù)發(fā)布層6，所述現(xiàn)場設(shè)備層2包括各種傳感器及操作元件8、執(zhí)行機構(gòu)9等。所述設(shè)備接入層3包含各種接口模塊10，將傳感器、操作元件8和執(zhí)行機構(gòu)9接入系統(tǒng)。所述控制邏輯層4內(nèi)系統(tǒng)主控制器I按照內(nèi)建控制功能或用戶定制控制邏輯，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的自動化控制。所述信息處理層5由信息采集、生產(chǎn)管理、模型庫、專家知識庫組成，由中心服務(wù)器7實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程跟蹤和控制邏輯的實時調(diào)整。所述數(shù)據(jù)發(fā)布層6將數(shù)據(jù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，使得系統(tǒng)用戶或客戶可遠程查閱農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)信息。
[0005]所述傳感器及操作元件8包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、氣體(C02、N2、02)濃度傳感器、土壤成分(pH值、氮含量、電導率)傳感器、光線照度傳感器等和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。所述執(zhí)行機構(gòu)9包括電磁閥、水泵、風機、變頻器等。
[0006]所述系統(tǒng)主控制器I本體可支持多路數(shù)字量輸入，多路數(shù)字量輸出、多路模擬量輸入和多路模擬量輸出，在現(xiàn)場設(shè)備信號量比較少的情況下，可以將信號通過硬接線，直接接入主控制器I (稱作本地10)。在信號量比較多的情況下，可以通過設(shè)備接入層的信號接口模塊10，將信號接入主控制器I。
[0007]如果用戶選用的現(xiàn)場設(shè)備自帶無線或有線通訊接口，只要其接口協(xié)議按照本系統(tǒng)規(guī)范定制，即可不通過接口模塊10，直接接入主控制器1，見圖2。[0008]所述主控制器I的核心是ARM處理器，完成控制邏輯的高速運算和處理。電路主要包括電源、處理器及外圍芯片、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、輸入輸出電路、觸摸屏接口電路、設(shè)備接入層接口電路、信息處理層接口電路等。輸入輸出電路包括四路數(shù)字量輸入，四路數(shù)字量輸出、四路模擬量輸入、兩路模擬量輸出。設(shè)備接入層接口電路包括ZIGBEE接口電路、433M無線通訊接口電路、GSM接口電路、RS485接口電路。如圖2所示。所述信息處理層5接口電路包括以太網(wǎng)接口電路和GPRS接口電路。所述主控制器I可以通過MODBUS接口，連接標準工業(yè)觸摸屏，利用觸摸屏自帶組態(tài)軟件，編制現(xiàn)場操作畫面，實時顯示主控制器I管控范圍內(nèi)的各種傳感器8參數(shù)和執(zhí)行機構(gòu)8狀態(tài)，并允許用戶在現(xiàn)場進行各種必要的操作。采用觸摸屏后，主控制器I既可以接受信息處理層5下發(fā)的控制參數(shù)，接受信息處理層5的統(tǒng)一管理，又可以脫離信息處理層5，獨自完成管控范圍內(nèi)各種設(shè)備的控制邏輯，實現(xiàn)與工業(yè)DCS系統(tǒng)相類似的集中分散控制模式。
[0009]所述信息處理層5由一臺中心服務(wù)器7和若干臺操作終端組成。中心服務(wù)器7上安裝系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、模型庫和專家?guī)?，完成實時數(shù)據(jù)采集和存儲、模型參數(shù)選擇和下發(fā)、過程診斷和報警等功能。
[0010]中心服務(wù)器7實時數(shù)據(jù)采集和存儲:通過以太網(wǎng)或GPRS，采集各主控制器的溫度、濕度、光照、土壤成分等數(shù)據(jù)，存儲到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。同時中心服務(wù)器7可實現(xiàn)模型參數(shù)選擇和下發(fā):系統(tǒng)內(nèi)建各種控制模型，可以根據(jù)不同農(nóng)作物的種類和季節(jié)，結(jié)合傳感器實時數(shù)據(jù)，判斷最佳控制參數(shù)，下發(fā)給相應控制器，對農(nóng)作物生長環(huán)境進行自動調(diào)節(jié)。過程診斷和報警:系統(tǒng)根據(jù)專家知識庫，對實時數(shù)據(jù)進行推理，提供適合于農(nóng)作物生長和病蟲害防治等方面的建議，提供給用戶參考。在緊急情況下，發(fā)出預警和報警信息，提示用與進行處理。報警信息可顯示在操作終端或大屏幕顯示器上，并可發(fā)送短消息到指定電話號碼上。
[0011]操作終端上運行前臺畫面操作軟件，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、歷史查詢、參數(shù)設(shè)定、遠程操作，并可實時顯示政策法規(guī)信息、專家系統(tǒng)建議等內(nèi)容。畫面內(nèi)容可根據(jù)用戶需要進行定制。
【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明的七層層次圖。
圖2是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的輸入輸出接口及通訊接口圖。
具體實施方案
[0012]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]本發(fā)明的目標是建成一套行之有效的先進農(nóng)業(yè)智能管理系統(tǒng)，徹底提升目前單一落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式，將先進的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和理念以及方興未艾的物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，以標準化、規(guī)?；?、智能化的運營模式，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)的重大突破和飛躍。如圖1所示，本發(fā)明將智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)分為現(xiàn)場設(shè)備層2、設(shè)備接入層3、控制邏輯層4、信息處理層5和數(shù)據(jù)發(fā)布層6等五個層面。所述現(xiàn)場設(shè)備層2包括各種傳感器及操作元件8、執(zhí)行機構(gòu)9等。所述設(shè)備接入層3包含各種接口模塊10，將傳感器、操作元件8和執(zhí)行機構(gòu)9接入系統(tǒng)。所述控制邏輯層4按照內(nèi)建控制功能或用戶定制控制邏輯，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的自動化控制。所述信息處理層5由信息采集、生產(chǎn)管理、模型庫、專家知識庫組成，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程跟蹤和控制邏輯的實時調(diào)整。所述數(shù)據(jù)發(fā)布層6將數(shù)據(jù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，使得用戶可遠程查閱農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)信息。
[0014]按網(wǎng)絡(luò)側(cè)劃分，設(shè)備接入模塊10分為無線接口模塊和有線接口模塊。無線接口模塊包括近距離使用的ZIGBEE接口模塊，中距離使用的433M工業(yè)級無線接口模塊(無障礙物通訊距離可達2km，有障礙物可達500m)，和遠距離使用的GSM接口模塊。有線接口模塊通過RS485總線與主控制器連接,最遠通訊距離可達1.2km。
[0015]按設(shè)備側(cè)劃分，設(shè)備接入模塊分為標準信號接口模塊和專用信號接口模塊。標準信號接口模塊支持四路數(shù)字量輸入，四路數(shù)字量輸出、四路模擬量輸入、兩路模擬量輸出，
信號類型如下表所示。
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中根據(jù)不同作物采用不同標準的模塊化控制方法，在系統(tǒng)主控制器I內(nèi)含多種農(nóng)作物的標準生長控制模塊，可按不同農(nóng)作物的種類、季節(jié)、時間，自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)實現(xiàn)農(nóng)作物的生長環(huán)境(溫度、濕度、光照、施肥等)，為農(nóng)作物提供最佳的生長條件。該主控器I可對系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行加工和處理，按照特定的控制邏輯對外部設(shè)備進行控制，實現(xiàn)模塊化標準的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制流程。用戶也可根據(jù)需要，修改主控制器I內(nèi)各控制模塊的運行參數(shù)，以滿足特定用戶的特定需要。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能農(nóng)業(yè)集成監(jiān)控系統(tǒng)，將系統(tǒng)架構(gòu)分成5個層面，分別為現(xiàn)場設(shè)備層2、設(shè)備接入層3、控制邏輯層4、信息處理層5和數(shù)據(jù)發(fā)布層6，所述設(shè)備輸入層3接口同時支持ZIGBEE、433M、GSM、RS485四種類型，接口豐富。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理層6中的中心服務(wù)器7上除了安裝數(shù)據(jù)庫外，還運行著各種管理工具和模塊，主要包括系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)布模塊、模型庫和專家?guī)欤煌ㄟ^結(jié)合產(chǎn)量分析，可根據(jù)需要進行不同控制方法實現(xiàn)模塊的優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)主動學習能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理層6中的中心服務(wù)器7通過內(nèi)置專家系統(tǒng)，可向用戶提供各種操作建議，幫助用戶做出決策。
【文檔編號】G05B19/418GK103576625SQ201210271747
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】蔣國忠 申請人:江蘇阿法騰科技有限公司