本發(fā)明涉及一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策支持系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)智能控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

設(shè)施農(nóng)業(yè)是采用人工技術(shù)手段，改變自然光溫條件，創(chuàng)造優(yōu)化動(dòng)植物生長(zhǎng)的環(huán)境因子，使之能夠全天候生長(zhǎng)的設(shè)施工程。設(shè)施農(nóng)業(yè)泛指農(nóng)業(yè)溫室大棚，近年來(lái)，大棚蔬菜及菌類的種植提高了人們的生活水平，大棚蔬菜及菌類的種植環(huán)境中溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等環(huán)境因子對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響，傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，這就需要一套能在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的環(huán)境監(jiān)控智能決策系統(tǒng)。

設(shè)施農(nóng)業(yè)中的濕度、溫度、光線強(qiáng)度、CO2濃度都是設(shè)施內(nèi)植物及菌類生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的影響因素，且這些因素之間的耦合性很強(qiáng)，當(dāng)其中的某一個(gè)環(huán)境因子變化時(shí)將對(duì)其它的環(huán)境因子產(chǎn)生影響，所以針對(duì)單個(gè)因子的控制方法有可能很難實(shí)現(xiàn)對(duì)菌類種植環(huán)境的調(diào)節(jié)。溫室環(huán)境的控制過(guò)程往往極其復(fù)雜，它是具有變量多、耦合強(qiáng)、干擾大、非線性以大時(shí)滯的復(fù)雜系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型難以建立，因此常規(guī)的工業(yè)控制方法很難實(shí)現(xiàn)。美國(guó)、荷蘭、日本等一些溫室技術(shù)比較先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家，開始將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等先進(jìn)的控制算法應(yīng)用到溫室控制系統(tǒng)中，溫室生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化及智能化。在我國(guó)相關(guān)研究處于起步階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供一種可以實(shí)現(xiàn)種植技術(shù)自動(dòng)化的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，包括：

多個(gè)監(jiān)測(cè)模塊：分別設(shè)置在大棚內(nèi)的不同監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上，所述監(jiān)控模塊用于監(jiān)測(cè)其所在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上的環(huán)境檢測(cè)參數(shù)，并將所述環(huán)境檢測(cè)參數(shù)通過(guò)zigbee通信方式傳輸給監(jiān)控主機(jī)；

多個(gè)執(zhí)行模塊：分別設(shè)置在大棚內(nèi)的不同控制節(jié)點(diǎn)上，所述執(zhí)行模塊用于接收監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制其所在控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)備動(dòng)作；

監(jiān)控主機(jī)：每個(gè)大棚內(nèi)設(shè)置一個(gè)，所述監(jiān)控主機(jī)通過(guò)zigbee通信方式與所在大棚內(nèi)的多個(gè)監(jiān)控模塊和多個(gè)執(zhí)行模塊通信連接，并與智能分析決策系統(tǒng)通信連接，用于接收所在大棚內(nèi)的監(jiān)控模塊傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)并傳輸給智能分析決策系統(tǒng)，以及接收智能分析決策系統(tǒng)下達(dá)的控制命令并下發(fā)給對(duì)應(yīng)的執(zhí)行模塊；

智能分析決策系統(tǒng)：設(shè)置在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，用于接收不同大棚內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)，并根據(jù)接收到的環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)之間的差異，下達(dá)控制命令給對(duì)應(yīng)的監(jiān)控主機(jī)。

所述智能分析決策系統(tǒng)包括：

信息錄入模塊：用于錄入各種植物生長(zhǎng)的周期和參數(shù)；

專家種植模型模塊：用于根據(jù)錄入的各種植物生長(zhǎng)的周期和參數(shù)，生成各種植物的自動(dòng)種植專家?guī)?，所述專家?guī)彀ㄔ撝参锷L(zhǎng)的基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)以及種植過(guò)程中各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)閾值；

數(shù)據(jù)處理模塊：用于根據(jù)環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與專家?guī)靸?nèi)的植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)之間的差異，并結(jié)合各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)閾值，并給出控制命令；

通信模塊：用于接收不同大棚內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)并傳輸給所述數(shù)據(jù)處理模塊，以及將所述數(shù)據(jù)處理模塊給出的控制命令傳輸給所述監(jiān)控主機(jī)。

所述監(jiān)測(cè)模塊包括：空氣溫度檢測(cè)模塊、空氣濕度檢測(cè)模塊、土壤溫度檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、二氧化碳濃度檢測(cè)模塊、光照檢測(cè)模塊。

所述監(jiān)測(cè)模塊還包括視頻監(jiān)測(cè)單元。

所述環(huán)境檢測(cè)參數(shù)包括溫度、濕度、光照度、氧氣濃度、二氧化碳濃度。

所述執(zhí)行模塊包括：風(fēng)機(jī)控制模塊、加濕設(shè)備控制模塊、水泵控制模塊和卷簾機(jī)控制模塊。

所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，還包括卷簾機(jī)行程開關(guān)，所述卷簾機(jī)行程開關(guān)包括一長(zhǎng)度等于卷簾的條帶，所述條帶設(shè)置在卷簾上，所述條帶上等距離設(shè)置有多個(gè)光敏二極管，所述卷簾機(jī)行程開關(guān)的信號(hào)輸出端與所述卷簾機(jī)控制模塊連接，用于監(jiān)測(cè)卷簾機(jī)狀態(tài)，并傳輸給所述卷簾機(jī)控制模塊。

所述的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，還包括手機(jī)客戶端，所述手機(jī)客戶端與所述監(jiān)控主機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控卷簾機(jī)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，包括多個(gè)監(jiān)測(cè)模塊、多個(gè)執(zhí)行模塊、監(jiān)控主機(jī)以及智能分析決策系統(tǒng)，監(jiān)控模塊和執(zhí)行模塊與監(jiān)控主機(jī)之間通過(guò)zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控主機(jī)與智能分析決策系統(tǒng)通信連接，智能分析決策系統(tǒng)根據(jù)接收到的環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)之間的差異，下達(dá)控制命令給對(duì)應(yīng)執(zhí)行模塊，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)控農(nóng)作物種植環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)的可控性，而且，采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可以適應(yīng)于不同的大棚；

2、本發(fā)明的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，其智能分析決策系統(tǒng)包括信息錄入模塊、專家種植模型模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊，使得本發(fā)明的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)可以結(jié)合農(nóng)業(yè)菌種類種植專家的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)菌類植物種植技術(shù)的自動(dòng)化；

3、本發(fā)明的設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，還包括卷簾行程開關(guān)，可以對(duì)卷簾機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，還可以手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制卷簾機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，包括：

多個(gè)監(jiān)測(cè)模塊：分別設(shè)置在大棚內(nèi)的不同監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上，所述監(jiān)控模塊用于監(jiān)測(cè)其所在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上的環(huán)境檢測(cè)參數(shù)，并將所述環(huán)境檢測(cè)參數(shù)通過(guò)zigbee通信方式傳輸給監(jiān)控主機(jī)；

多個(gè)執(zhí)行模塊：分別設(shè)置在大棚內(nèi)的不同控制節(jié)點(diǎn)上，所述執(zhí)行模塊用于接收監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制其所在控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)備動(dòng)作；

監(jiān)控主機(jī)：每個(gè)大棚內(nèi)設(shè)置一個(gè)，所述監(jiān)控主機(jī)通過(guò)zigbee通信方式與所在大棚內(nèi)的多個(gè)監(jiān)控模塊和多個(gè)執(zhí)行模塊通信連接，并與智能決策系統(tǒng)通信連接，用于接收所在大棚內(nèi)的監(jiān)控模塊傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)并傳輸給智能決策系統(tǒng)，以及接收智能決策系統(tǒng)下達(dá)的控制命令并下發(fā)給對(duì)應(yīng)的執(zhí)行模塊；

智能決策系統(tǒng)：設(shè)置在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，用于接收不同大棚內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)，并根據(jù)接收到的環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)之間的差異，下達(dá)控制命令給對(duì)應(yīng)的監(jiān)控主機(jī)。

其中，該系統(tǒng)采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以根據(jù)不同的大棚靈活配置監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置，監(jiān)控模塊和執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)模塊快封裝，并制定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了該遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)的適應(yīng)性。

具體地，所述智能分析決策系統(tǒng)可以包括：

信息錄入模塊：用于錄入各種植物生長(zhǎng)的周期和參數(shù)；

專家種植模型模塊：用于根據(jù)錄入的各種植物生長(zhǎng)的周期和參數(shù)，生成各種植物的自動(dòng)種植專家?guī)?，所述專家?guī)彀ㄔ撝参锷L(zhǎng)的基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)以及種植過(guò)程中各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)閾值；

數(shù)據(jù)處理模塊：用于根據(jù)環(huán)境檢測(cè)參數(shù)與專家?guī)靸?nèi)的植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境參數(shù)之間的差異，并結(jié)合各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)閾值，并給出控制命令；

通信模塊：用于接收不同大棚內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)傳輸?shù)沫h(huán)境檢測(cè)參數(shù)并傳輸給所述數(shù)據(jù)處理模塊，以及將所述數(shù)據(jù)處理模塊給出的控制命令傳輸給所述監(jiān)控主機(jī)。

具體地，所述智能分析決策系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行匯總、并與專家種植模型模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫等控制，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)化種植。專家種植模型模塊結(jié)合農(nóng)業(yè)菌類種植專家的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一種或多種菌類種植技術(shù)的自動(dòng)化。

具體地，所述監(jiān)測(cè)模塊可以包括：空氣溫度檢測(cè)模塊、空氣濕度檢測(cè)模塊、土壤溫度檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、二氧化碳濃度檢測(cè)模塊、光照檢測(cè)模塊，空氣溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)空氣溫度，空氣濕度模塊用于檢測(cè)空氣濕度，土壤溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)土壤溫度，土壤濕度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)土壤濕度，二氧化碳濃度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)二氧化碳濃度，光照檢測(cè)模塊用于檢測(cè)光照情況。其中，所述空氣溫度檢測(cè)模塊、空氣濕度檢測(cè)模塊、土壤溫度檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、二氧化碳濃度檢測(cè)模塊、光照檢測(cè)模塊均采用基于zigbee傳感器技術(shù)的傳感器，傳感器具備低功耗、便于安裝，并可以方便靈活的改變測(cè)點(diǎn)安裝位置。

具體地，所述監(jiān)測(cè)模塊還可以包括視頻監(jiān)測(cè)單元，視頻單元用于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀態(tài)，并傳輸給智能分析決策系統(tǒng)進(jìn)行匯總、分析。

具體地，所述環(huán)境檢測(cè)參數(shù)可以包括溫度、濕度、光照度、氧氣濃度、二氧化碳濃度。

具體地，所述執(zhí)行模塊可以包括：風(fēng)機(jī)控制模塊、加濕設(shè)備控制模塊、水泵控制模塊和卷簾機(jī)控制模塊。風(fēng)機(jī)控制模塊用于控制風(fēng)機(jī)對(duì)大棚內(nèi)進(jìn)行換氣，加濕設(shè)備控制模塊用于控制加濕設(shè)備啟動(dòng)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)空氣濕度，水泵控制模塊用于控制水泵打開調(diào)節(jié)土壤濕度，卷簾機(jī)控制模塊用于控制卷簾機(jī)的卷起和打開。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，還可以包括卷簾機(jī)行程開關(guān)，所述卷簾機(jī)行程開關(guān)包括一長(zhǎng)度等于卷簾的條帶，所述條帶設(shè)置在卷簾上，所述條帶上等距離設(shè)置有多個(gè)光敏二極管，所述卷簾機(jī)行程開關(guān)的信號(hào)輸出端與所述卷簾機(jī)控制模塊連接，用于監(jiān)測(cè)卷簾機(jī)狀態(tài)，并傳輸給所述卷簾機(jī)控制模塊。其中，光敏二極管的數(shù)量可以根據(jù)控制精度設(shè)置，一般可以設(shè)置為10~20個(gè)，根據(jù)光敏二極管測(cè)出的光強(qiáng)，可以判斷卷簾機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，還可以包括手機(jī)客戶端，所述手機(jī)客戶端與所述監(jiān)控主機(jī)通信連接，用于實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)視及控制卷簾機(jī)。

本發(fā)明提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策系統(tǒng)，在架構(gòu)上可以分為感知層/執(zhí)行層、傳輸層、信息層。在感知層/執(zhí)行層，即監(jiān)測(cè)模塊或執(zhí)行模塊，應(yīng)用低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取和控制數(shù)據(jù)的下達(dá)；在傳輸層，即監(jiān)控主機(jī)、利用各種介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息層上的云平臺(tái)和感知層上的控制器節(jié)點(diǎn)以及系統(tǒng)各類用戶的溝通交流；在信息層，即智能分析決策系統(tǒng)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)匯總、比對(duì)和分析，生產(chǎn)控制指令反饋于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行閉環(huán)控制。此外，在架構(gòu)上采用模塊化、分布式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，監(jiān)控模塊和執(zhí)行模塊采用模塊化的封裝，并制定了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，而且采用低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和嵌入式技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取和控制數(shù)據(jù)的下達(dá)，，使得本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)不同的大棚靈活配置環(huán)境測(cè)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置，大大提高了對(duì)不同大棚的適應(yīng)性，并且，有效減少了勞動(dòng)力，真正意義上實(shí)現(xiàn)了精確化生產(chǎn)，對(duì)推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)種植起到了示范性的作用。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。