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一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統.pdf

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一種 農業土壤 監測 作物 灌溉 控制系統
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摘要
申請專利號:

CN201820160576.8

申請日:

20180130

公開號:

CN207869967U

公開日:

20180918

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01G25/16,A01C23/00,A01C23/04,G01D21/02,H04N7/18,H04L29/08 主分類號: A01G25/16,A01C23/00,A01C23/04,G01D21/02,H04N7/18,H04L29/08
申請人: 安徽大學
發明人: 夏利鵬,趙吉文,薛子良,宋俊材,倪佳瑤,姚鑫
地址: 230601 安徽省合肥市蜀山區九龍路111號
優先權: CN201820160576U
專利代理機構: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 陳娟
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201820160576.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型公開了一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,包括Arduino?due控制器、環境監測模塊、步進電機、施肥泵、路由器、服務器和智能移動終端設備,所述環境監測模塊的輸出端與Arduino?due控制器的輸入端電連接,所述Arduino?due控制器的輸出端與步進電機的輸入端電連接,所述步進電機的輸出端與施肥泵連接,所述Arduino?due控制器與路由器雙向連接,所述路由器與服務器雙向連接,所述服務器與智能移動終端設備雙向連接。本實用新型在通過智能檢測控制灌溉方法以減少農作物生產過程中人工勞動參與的同時,依托人機交互技術,實現人自主對智能系統的附加控制。

權利要求書

1.一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,其特征在于:包括Arduinodue控制器、環境監測模塊、步進電機、施肥泵、路由器、服務器和智能移動終端設備,所述環境監測模塊的輸出端與Arduinodue控制器的輸入端電連接,所述Arduinodue控制器的輸出端與步進電機的輸入端電連接,所述步進電機的輸出端與施肥泵連接,所述Arduinodue控制器與路由器雙向連接,所述路由器與服務器雙向連接,所述服務器與智能移動終端設備雙向連接。2.根據權利要求1所述的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,其特征在于:所述環境監測模塊包括土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器、空氣溫度傳感器和光照強度傳感器。3.根據權利要求1所述的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,其特征在于:所述控制系統還包括攝像頭,所述攝像頭的輸出端與Arduinodue控制器的輸入端電連接。4.根據權利要求1所述的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,其特征在于:所述Arduinodue控制器與路由器之間通過Ethernet連接。5.根據權利要求1所述的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,其特征在于:所述智能移動終端設備為手機。

說明書

技術領域

本實用新型涉及農業灌溉控制技術領域,尤其涉及一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統。

背景技術

灌溉方面,很多設計依然是單純灌溉水或者固定水肥比例灌溉,定時灌溉。在這樣的灌溉方式下,容易造成以下問題:第一,浪費資源,定時灌溉會造成水資源下滲或者在土地濕潤時依然灌溉的情況,固定比例灌溉會使土地在肥度適合的情況下依然接受肥料,造成資源的浪費,且環境變化會影響土地狀況變化,定時和固定比例都不利于土地的有效灌溉;第二,導致土地PH過高或者過低,由于肥料是具有酸堿度的,如果過度施肥會造成土地呈酸性或者堿性,且酸堿度不同的化肥同時施用還會造成肥料肥力的下降,二者都不利于作物的生長。

國內外很多設計者選用了ZigBee進行設計。在系統總體結構設計方面水肥一體化智能灌溉系統的設計采取C/S架構,其結構分為兩部分:監測控制中心和無線傳感器的組網。其中,無線傳感器的組網由ZigBee協調器節點、ZigBee路由節點以及ZigBee終端節點組成。組網方式采用樹型拓撲結構,其結構如圖。ZigBee組網內部的結點分布在大田內部,用以完成溫濕度的實時采集和傳輸。監測控制平臺由組態王軟件構建,負責接收發送存儲協調器通過RS232串行總線發送給服務器的溫濕度,并將服務器反饋的控制信息傳送到電磁閥控制部分。但是ZigBee建網具有兩大缺陷。第一,具有區域限制,只可在小范圍建立服務網絡,并且其協議與HTTP協議不相同,組網所需成本較高,不適應于單個農戶。第二,傳輸速率低,即無法滿足視頻傳輸的要求,而在圖片傳輸方面也顯得力不從心,在應對高速數據傳輸場景時明顯不符合要求。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此,本實用新型的一個目的在于提出一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,在通過智能檢測控制灌溉方法以減少農作物生產過程中人工勞動參與的同時,依托人機交互技術,實現人自主對智能系統的附加控制。

根據本實用新型實施例的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,包括Arduino due控制器、環境監測模塊、步進電機、施肥泵、路由器、服務器和智能移動終端設備,所述環境監測模塊的輸出端與Arduino due控制器的輸入端電連接,所述Arduino due控制器的輸出端與步進電機的輸入端電連接,所述步進電機的輸出端與施肥泵連接,所述Arduino due控制器與路由器雙向連接,所述路由器與服務器雙向連接,所述服務器與智能移動終端設備雙向連接。

在本實用新型的一些實施例中,所述環境監測模塊包括土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器、空氣溫度傳感器和光照強度傳感器。

在本實用新型的另一些實施例中,所述控制系統還包括攝像頭,所述攝像頭的輸出端與Arduino due控制器的輸入端電連接。

在本實用新型的另一些實施例中,所述Arduino due控制器與路由器之間通過Ethernet連接。

在本實用新型的另一些實施例中,所述智能移動終端設備為手機。

本實用新型中的有益效果是:本發明通過使用土地溫度、濕度、鹽堿度傳感器及空氣溫度、濕度、光強傳感器對土地溫濕度鹽堿度及氣溫光強進行檢測,接著通過傳感器的CMOS通信方式將檢測到的數據發送至以Arduino Due為主控芯片的控制系統,由Arduino Due的智能中控系統對數據進行分析,并加入參考大氣狀況及天氣預報等其他數據,通過灌溉,施肥來保持土地狀況平衡,對土地的狀態進行負反饋調節。另加入攝像頭進行拍照取樣以檢測蟲害情況,人工觀察后進行殺蟲劑噴灑。并通過INTERNET HTTP/TCP協議將數據傳入手機系統,實現人工與自動化協調控制,從而形成閉環控制系統。

本發明的應用,可解決農業定時灌溉導致的浪費,利用自動中控系統輔以遠程移動終端設備實現自動檢測灌溉一體化和人工遠程控制,突破了傳統自動控制的局限性,參考環境狀況與天氣預報,融入手機智能控制,與現代化接軌,實現小戶農地的遠程智能培育,對現代化農業的發展具有重要意義。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型,并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:

圖1為本實用新型提出的一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統的結構示意框圖。

圖中:1-環境監測模塊、11-土壤濕度傳感器、12-土壤溫度傳感器、13-空氣溫度傳感器、14-光照強度傳感器、2-Arduino due控制器、3-攝像頭、4-步進電機、5-施肥泵、6-路由器、7-服務器、8-智能移動終端設備。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。

所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,旨在用于解釋本實用新型,而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外,術語“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中,“多個”的含義是兩個或兩個以上,除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言,可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

參照圖1,一種農業土壤監測及作物灌溉控制系統,包括Arduino due控制器2、環境監測模塊1、步進電機4、施肥泵5、路由器6、服務器7和智能移動終端設備8,所述環境監測模塊1的輸出端與Arduino due控制器2的輸入端電連接,所述Arduino due控制器2的輸出端與步進電機4的輸入端電連接,所述步進電機4的輸出端與施肥泵5連接,所述Arduino due控制器2與路由器6雙向連接,所述路由器6與服務器7雙向連接,所述服務器7與智能移動終端設備8雙向連接;所述環境監測模塊1包括土壤濕度傳感器11(型號為MEC-10)、土壤溫度傳感器12(MEC-10)、空氣溫度傳感器13(型號為SHT20)和光照強度傳感器14(型號為TSL2561);所述控制系統還包括攝像頭3,所述攝像頭3的輸出端與Arduino due控制器2的輸入端電連接;所述Arduino due控制器2與路由器6之間通過Ethernet連接;所述智能移動終端設備8為手機。

環境監測模塊1中的各傳感器將檢測到的信息以數字信號的形式傳輸到Arduino due控制器2中,Arduino due控制器2作為主控芯片,對傳輸過來數據進行分析,并加入參考大氣狀況及天氣預報等其他數據,通過灌溉、施肥來保持土壤狀況的平衡,對土壤的狀況進行負反饋調節,Arduino due控制器2上連接的攝像頭3主要進行拍照取樣以檢測農作物的蟲害情況,人工觀察后進行殺蟲劑的噴灑,Arduino due控制器與智能移動終端設備8交互編程,以更加靈活便攜的方式將數據顯示到智能移動終端設備8上,方便用戶實時查看并進行控制。

步進電機4是用來對施肥泵5做出調整的裝置,用戶通過智能移動終端設備8可以調節施肥程度,施肥泵5主要是對肥料和水的混合比例進行調節,避免在灌溉的時候使土壤中的肥料過多或過少,從而影響農作物的生長。

Arduino due控制器2與路由器6之間通過Ethernet連接,路由器6與服務器7雙向連接,使得數據能夠更快的傳輸到服務器7中,然后再經服務器7傳輸到智能移動終端設備8,對土壤檢測后,在沒有人工指令控制的情況下,可以自動根據土壤狀態混合水肥,針對位置定點灌溉,形成一個閉環的控制系統。

智能移動終端設備8是用戶實時監控當前土壤、大氣和光照參數的窗口,用戶也可以通過此窗口手動控制灌溉。

在本實用新型中,除非另有明確的規定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述,僅為本實用新型較佳的具體實施方式,但本實用新型的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內,根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。

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