一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型為一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，采集包括溫濕度、光照等傳統(tǒng)物理量、土壤中的含水量、葉片中的營養(yǎng)成份以及是否存在病害，進行全方位智能化的自動調節(jié)。該系統(tǒng)包括：微處理器、GSM模塊、信息采集部件、控制部件等。本系統(tǒng)是一種兼?zhèn)洳杉瘻厥覕祿头治鎏幚頂祿⒆孕姓{節(jié)的溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，能夠采集各類數字信號以及模擬信號，并根據數據智能化調節(jié)，以及通過GSM模塊發(fā)送數據到手機端和PC機上配套的軟件平臺上。具備功能強大、功能齊全、可靠性強、全面智能調節(jié)、操作簡單方便、具備配套軟件分析等優(yōu)點，是真正做到智能化控制的溫室大棚系統(tǒng)，適應都市農業(yè)的發(fā)展需求。
【專利說明】一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于都市農業(yè)領域，特別是涉及到一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]我國傳統(tǒng)農業(yè)技術相對落后，獲取土地信息十分有限，發(fā)展面臨資源緊缺、資源消耗過大、資源高投入與粗放式經營、農產品質量安全保障缺失等問題的嚴峻挑戰(zhàn)，迫切需要加強先進信息技術在農業(yè)領域的推廣應用，實現(xiàn)農業(yè)精細生產、管理，達到合理使用農業(yè)資源、降低生產成本、改善生態(tài)環(huán)境、提高農產品質量的目的。當前都市農業(yè)使用的溫室大棚多為簡易的日光溫室，需要專人進行手動操控，不僅浪費勞動力，還存在安全隱患。另一方面，農作物種植的多樣化以及對環(huán)境的要求對于手動操作存在很大的挑戰(zhàn)。
[0003]當前，隨著高新技術在農業(yè)的不斷應用，很多溫室大棚自動控制系統(tǒng)被提出，如智能化溫室大棚控制系統(tǒng)、一種農業(yè)大棚系統(tǒng)等，多為測量和調節(jié)大棚內環(huán)境參數，如溫濕度、光照度等，對于溫室大棚的施肥系統(tǒng)少有涉及。傳統(tǒng)土壤肥力測定方法多為化學法，不僅分析耗時長，操作繁瑣，需在實驗環(huán)境下實現(xiàn)，而且一份樣品只能測定一種元素，需要消耗大量資源。先進的測量方法為近紅外光譜法，但是近紅外光譜儀較為笨重，不易攜帶，而且價格昂貴。針對上述問題，急切需要一種能夠采集包括溫濕度、光照等傳統(tǒng)物理量、土壤中的含水量、種植物的營養(yǎng)狀況以及是否存在病害，并進行全方位智能化調節(jié)的系統(tǒng)。


【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型要解決的問題是設計一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，滿足精細農業(yè)對多路傳感器數據采集、并智能化調節(jié)的需要，重點解決智能溫室(大棚)系統(tǒng)在精準施肥系統(tǒng)上的不足。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為:一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，包括信息采集部件、控制部件和微處理器，其特征在于:所述信息采集部件包括空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元、葉片信息采集單元；所述控制部件包括空氣溫濕度控制裝置、溫室光照度控制裝置、水肥精準控制裝置；所述微處理器分別連接控制部件和空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元；所述微處理器還連接GSM模塊，所述GSM模塊通過無線信號連接中央處理單元，所述葉片信息采集單元直接連接中央處理單元。
[0006]所述空氣溫濕度采集單元包括溫濕度傳感器。
[0007]所述溫室光照度采集單元包括光照度傳感器。
[0008]所述土壤濕度采集單元包括土壤濕度傳感器和A/D轉換模塊。
[0009]所述葉片信息采集單元包括CXD照相機和濾光片。
[0010]所述空氣溫濕度控制裝置包括保溫燈、天窗、風扇，所述保溫燈、風扇與微處理器連接，所述微處理器通過步進電機連接控制天窗。
[0011]所述溫室光照度控制裝置包括窗簾和補光燈，所述補光燈與微處理器相連，所述微處理器通過步進電機連接控制窗簾。
[0012]所述水肥精準控制裝置包括滴灌裝置和三通閥門，所述三通閥門與微處理器連接；所述三通閥門一進口端連接送水裝置，一進口端連接輸送液體肥料裝置，出口端設有流量計，精確控制補水量和補肥量，與滴灌裝置相連。
[0013]所述溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)還包括報警裝置，所述微處理器連接報警裝置，所述報警裝置包括蜂鳴器和LED報警燈。
[0014]所述GSM模塊通過無線信號連接手機，將信息采集部件采集到的各種信息發(fā)送到手機，反饋給用戶。
[0015]需要指出的是，本實用新型上述各個傳感器件、處理器、模塊就單體而言，其實現(xiàn)各自應實現(xiàn)功能的具體結構在現(xiàn)有技術中已經存在，其之間進行工作處理時所涉及的協(xié)議、軟件或程序也在現(xiàn)有技術中已經存在，本領域人員已充分知曉，本實用新型并不是對各個器件和或模塊的單體做任何改進，因此并不涉及軟件的內容，而是依靠各器件和或模塊有機的集成、整合成一個整體，即提供了一種構造方案。
[0016]本實用新型具備的有益效果是:
[0017]1、通過信息采集部件采集大棚的種植環(huán)境參數，控制部件自動進行環(huán)境的調節(jié)(包括溫濕、光照、土壤濕度)，無需人工干預。
[0018]2、通過葉片信息采集單元采集葉片紅光以及近紅外光譜圖像來替代傳統(tǒng)的直接測量土壤成份，結合營養(yǎng)配方，能夠建立一個更科學、合理、完善的精準施肥系統(tǒng)。
[0019]3、通過葉片信息采集單元的CCD相機能夠隨時監(jiān)測到農作物的病蟲害信息，并通過中央處理單元反饋給微處理器，由微處理器發(fā)送至報警系統(tǒng)，使病蟲害得到及時的處理。
[0020]4、通過GSM模塊，連接微處理器和手機端，能夠將溫室信息及時反饋到用戶處，同時將數據遠程傳輸到中央處理單元上，對溫室信息進行全面化的管理和分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的水肥精準控制裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步詳細描述:
[0024]如圖1所示，本實施例的溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，包括信息采集部件、控制部件和微處理器，所述信息采集部件包括空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元、葉片信息采集單元；所述控制部件包括空氣溫濕度控制裝置、溫室光照度控制裝置、水肥精準控制裝置；所述微處理器分別連接控制部件和空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元；所述微處理器還連接GSM模塊，所述GSM模塊通過無線信號連接中央處理單元，所述葉片信息采集單元直接連接中央處理單
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[0025]所述溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)還包括報警裝置，所述微處理器連接報警裝置。
[0026]所述GSM模塊通過無線信號連接手機，將信息采集部件采集到的各種信息發(fā)送到手機，反饋給用戶。
[0027]下面對本實施例的各部分進行詳細說明。
[0028]所述微處理器采用STMF103芯片，該系列芯片是意法半導體(ST)公司出品，配置強悍，自帶外部總線可以用來外擴SRAM和連接LCD等；
[0029]所述GSM模塊采用華為公司的EM310模塊，與微處理器的RS232串口連接，實現(xiàn)數據的遠程傳輸；
[0030]所述中央處理單元為PC。
[0031]所述空氣溫濕度采集單元包括溫濕度傳感器DHT11，可直接測得溫濕度的數字信號。
[0032]所述溫室光照度采集單元包括光照度傳感器BH1750FVI，可直接測得光照度的數字信號。
[0033]所述土壤濕度采集單元包括土壤濕度傳感器KSC-6V，外圍電路包括LM358的放大電路和RC濾波電路，插入土壤中得到土壤含水量的模擬信號，連接A/D轉換模塊ADC0804，可將采集到的模擬信號轉換成數字信號。
[0034]所述葉片信息采集單元包括CXD照相機SONY (XD-TRV35E加濾光片，采集葉片紅光以及近紅外光譜圖像，通過IEEE1394與中央處理單元PC連接，中央處理單元PC進行圖像處理分析，獲得葉片在相應波段的反射率信息，得出植物營養(yǎng)狀態(tài)以及是否存在病害，根據營養(yǎng)配方，通過GSM模塊連接微處理器控制水肥精準控制裝置，以及向報警裝置對存在病害情況報警，向手機端發(fā)送報警信息。
[0035]所述空氣溫濕度調節(jié)裝置包括保溫燈、天窗、風扇，所述保溫燈、風扇與微處理器連接，所述微處理器通過步進電機連接控制天窗，如果空氣溫濕度值超出系統(tǒng)預設值范圍，需要升溫則微處理器控制保溫燈開啟；需要降溫則微處理器控制步進電機開啟天窗，溫室內相對濕度較高，往往需要降濕，通過微處理器控制風扇開啟進行除濕。
[0036]所述溫室光照度控制裝置包括窗簾和補光燈，所述補光燈與微處理器相連，所述微處理器通過步進電機連接控制窗簾，如果光照度值超出系統(tǒng)預設值范圍，白天微處理器控制步進電機拉動窗簾，夜間微處理器控制補光燈的開啟。
[0037]所述水肥精準控制裝置如圖2所示，包括滴灌裝置和三通閥門，所述三通閥門與微處理器連接；所述三通閥門一進口端連接送水裝置，一進口端連接輸送液體肥料裝置，出口端設有流量計，控制補水量和補肥量，與滴灌裝置相連。
[0038]所述報警裝置包括蜂鳴器和LED報警燈。
[0039]如上所述，本實例的系統(tǒng)采集包括溫濕度、光照等傳統(tǒng)物理量、土壤中的含水量、葉片中的營養(yǎng)成份以及是否存在病害，進行全方位智能化的自動調節(jié)。本系統(tǒng)是一種兼?zhèn)洳杉瘻厥覕祿头治鎏幚頂祿⒆孕姓{節(jié)的溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，能夠通過無線模塊遠程采集各類數字信號以及模擬信號，并根據數據智能化調節(jié)，以及通過GSM模塊發(fā)送數據到手機端和PC機上配套的軟件平臺上。具備功能強大、功能齊全、可靠性強、全面智能調節(jié)、操作簡單方便、具備配套軟件分析等優(yōu)點，是真正做到智能化控制的溫室大棚系統(tǒng)，適應都市農業(yè)的發(fā)展需求。
[0040]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)，包括信息采集部件、控制部件和微處理器，其特征在于:所述信息采集部件包括空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元、葉片信息采集單元；所述控制部件包括空氣溫濕度控制裝置、溫室光照度控制裝置、水肥精準控制裝置；所述微處理器分別連接控制部件和空氣溫濕度采集單元、溫室光照度采集單元、土壤濕度采集單元；所述微處理器還連接GSM模塊，所述GSM模塊通過無線信號連接中央處理單元，所述葉片信息采集單元直接連接中央處理單元。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述空氣溫濕度采集單元包括溫濕度傳感器。
3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述溫室光照度采集單元包括光照度傳感器。
4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述土壤濕度采集單元包括土壤濕度傳感器和A/D轉換模塊。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述葉片信息采集單元包括CCD照相機和濾光片。
6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述空氣溫濕度控制裝置包括保溫燈、天窗、風扇，所述保溫燈、風扇與微處理器連接，所述微處理器通過步進電機連接控制天窗。
7.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述溫室光照度控制裝置包括窗簾和補光燈，所述補光燈與微處理器相連，所述微處理器通過步進電機連接控制窗簾。
8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述水肥精準控制裝置包括滴灌裝置和三通閥門，所述三通閥門與微處理器連接；所述三通閥門一進口端連接送水裝置，一進口端連接輸送液體肥料裝置，出口端設有流量計，與滴灌裝置相連。
9.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述溫室作物生長環(huán)境信息檢測與智能控制系統(tǒng)還包括報警裝置，所述微處理器連接報警裝置，所述報警裝置包括蜂鳴器和LED報警燈。
10.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述GSM模塊還通過無線信號連接手機。
【文檔編號】G05B19/418GK203982174SQ201420416190
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】侯玉文, 劉子毓, 曹文田, 徐玉惠, 劉帥, 朱曉峰, 楊洪, 杜勝利, 劉東培, 韓承啟 申請人:國麒光電科技（天津）有限公司