一种一体化农业物联网监测系统及其方法与流程

1.本发明涉及物联网监测技术领域，尤其涉及一种一体化农业物联网监测系统及其方法。


背景技术：

2.农业大棚是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它出现使得人们可以吃到反季节蔬菜。在蔬菜的生长过程，环境中的温度、湿度以及光照强度对植物生长影响最大。由于昼夜的温度、湿度以及光照强度变化大，对蔬菜生长极为不利，因此必须对环境的温度、湿度以及光照强度进行监测和控制，使其适合蔬菜的生长，提高其产量和质量。
3.传统的大棚内检测温度一般通过内部的温度计进行检测，而温度计示数反应较为迟钝，容易存在一定的误差；湿度通常通过肉眼以及实际经验判断，无法数据化，而光照强度则通过自然界的日出日落进行把控，当遇到长时间阴雨天气时，光照不足，不仅影响大棚内环境，也会影响农作物光合作用，将会直接影响农作物的产量与质量。另一方面，大棚内的环境数据无法远程实时监测，不能满足使用需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为解决上述问题而提供的一种能够远程监测农业大棚内的温度、土壤湿度以及实时影像，并能通过手机终端根据需求控制光照强度、监控影响的角度和补光区域，保证大棚内农作物处于良好的生存环境，有利于提高农作物产量一体化农业物联网监测系统及其方法。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种一体化农业物联网监测系统，包括农业大棚本体，所述农业大棚本体由内部的主梁和骨架支撑，所述主梁两侧对称设有卷帘机，卷帘机用于收放遮光布，所述主梁的正下方在两个卷帘机之间设有光亮可调的补光灯，所述农业大棚本体内还设有监控系统、多个温度传感器和土壤湿度传感器，所述监控系统、温度传感器和土壤湿度传感器的数据通过网络系统输送至云端数据库。
6.优选的，多个所述温度传感器分为两排，并通过主梁对称设在骨架上，其中各排每相邻两个温度传感器之间的距离不小于5m。
7.优选的，所述农业大棚本体内为土壤，所述土壤上有农作物，所述土壤湿度传感器设在土壤内，所述土壤湿度传感器距离土壤表层的距离为50-200mm。
8.优选的，所述监控系统包括摄影机和第一电动滑轨，所述摄影机通过第一电动滑轨在农业大棚本体内横向移动，所述摄影机的监控信息通过局域网输送至电脑端，所述摄影机内还设有用于备份信息的内存卡。
9.优选的，所述补光灯与主梁之间设有第二电动滑轨，所述补光灯通过第二电动滑轨在农业大棚本体内纵向移动。
10.优选的，所述补光灯包括固定立板和发光柱，所述发光柱与主梁平行设立并固定在固定立板上，所述发光柱的正上方设有半圆形的遮光罩，所述遮光罩与发光柱平行设立，
所述遮光罩在靠近发光柱的弧面上设有反光层，所述遮光罩将发光柱的亮度反射或折射至土壤表层，所述遮光罩的外侧设有变光筒，所述变光筒与遮光罩平行设立，所述遮光罩的一端与固定立板可转动连接，另一端设有密封盖，其中发光柱和遮光罩的端部与变光筒端部的密封盖不接触。
11.优选的，所述变光筒上设有第一变光层、第二变光层与第三变光层，所述第一变光层、第二变光层和第三变光层在相邻的侧边固定连接形成变光筒，所述第一变光层、第二变光层和第三变光层的透光强度依次增大。
12.优选的，所述网络系统系统包括电机驱动器、单片机、4g模块、云端服务器、手机终端和电脑端，所述电机驱动器与单片机电性连接并通过4g模块与云端服务器信号连接，所述手机终端和电脑端控制单片机、4g模块连接同一云端服务器。
13.优选的，所述温度传感器和土壤湿度传感器通过信号与手机终端的蓝牙连接，手机端将度传感器和土壤湿度传感器的数据上传云端，所述手机端app通过4g/wifi远程连接沟通云端。
14.一种根据权利要求1所述的一体化农业物联网监测系统的监测方法，包括如下步骤：（1）获取常态下农业大棚本体内的温度、土壤湿度和光亮程度的数据；（2）每隔两小时重复上述步骤（1）一次，并记录每次监测数据；（3）验证数据，分析各时间段内各数据情况，并记录数据不达标的时间段和数据种类；（4）在数据不达标的时间段内，后台通过手机端或/和电脑端调整农业大棚本体内的温度、土壤湿度和光亮程度；（5）重复上述步骤（1）至步骤（4），直至各个相应数据处于达标范围。
15.本发明公开的一种一体化农业物联网监测系统及其方法，包括农业大棚本体，所述农业大棚本体由内部的主梁和骨架支撑，所述主梁两侧对称设有卷帘机，卷帘机用于收放遮光布，所述主梁的正下方在两个卷帘机之间设有光亮可调的补光灯，所述农业大棚本体内还设有监控系统、多个温度传感器和土壤湿度传感器，所述监控系统、温度传感器和土壤湿度传感器的数据通过网络系统输送至云端数据库；该发明一体化农业物联网监测系统及其方法能够远程监测农业大棚内的温度、土壤湿度以及实时影像，并能通过手机终端根据需求控制光照强度、监控影响的角度和补光区域，保证大棚内农作物处于良好的生存环境，有利于提高农作物产量。
附图说明
16.图1为本发明中农业大棚本体内部的结构示意图。
17.图2为本发明图1中a处的放大结构示意图。
18.图3为本发明中补光灯上变光筒的结构示意图。
19.图4为本发明一种一体化农业物联网监测系统及其方法中驱动原理示意图。
20.图5为本发明一种一体化农业物联网监测系统及其方法中网络系统监控的示意图。
21.图中：1、农业大棚本体；11、主梁；12、骨架；2、卷帘机；21、遮光布；3、第一电动滑轨；31、摄影机；4、土壤；41、农作物；5、土壤湿度传感器；6、温度传感器；7、补光灯；71、第二电动滑轨；72、固定立板；73、发光柱；74、遮光罩；75、变光筒；751、第一变光层；752、第二变
光层；753、第三变光层。
具体实施方式
22.请参照图1-5，本发明的技术方案为：一种一体化农业物联网监测系统，包括农业大棚本体1，所述农业大棚本体1由内部的主梁11和骨架12支撑，所述主梁11两侧对称设有卷帘机2，卷帘机2用于收放遮光布21，可有效的调节农业大棚1内的光亮程度，所述主梁11的正下方在两个卷帘机2之间设有光亮可调的补光灯7，其中补光灯7能够进一步为农业大棚本体1内提供光亮，并能够保证在阴暗天气下也能使农作物进行光合作用，所述农业大棚本体1内还设有监控系统、多个温度传感器6和土壤湿度传感器5，所述监控系统、温度传感器6和土壤湿度传感器5的数据通过网络系统输送至云端数据库，可以远程查看温度传感器6和土壤湿度传感器5的数据以及监控系统的监控情况。
23.在本发明方案中，多个所述温度传感器6分为两排，并通过主梁11对称设在骨架12上，其中各排每相邻两个温度传感器6之间的距离不小于5m，保证大范围的检测农业大棚本体1内的温度，所述农业大棚本体1内为土壤4，所述土壤4上有农作物41，所述土壤湿度传感器5设在土壤4内，所述土壤湿度传感器5距离土壤4表层的距离为50-200mm。
24.其中，所述监控系统包括摄影机31和第一电动滑轨3，所述摄影机31通过第一电动滑轨3在农业大棚本体1内横向移动，所述摄影机31的监控信息通过局域网输送至电脑端，可以远程实时查看农业大棚本体1内的环境信息，所述摄影机31内还设有用于备份信息的内存卡。
25.在本发明方案中，所述补光灯7与主梁11之间设有第二电动滑轨71，所述补光灯7通过第二电动滑轨71在农业大棚本体1内纵向移动，可根据区域、农作物41的生长情况进行光照。
26.其中所述补光灯7包括固定立板72和发光柱73，其中发光柱73为室内人工光，可满足农作物的光合作用，所述发光柱73与主梁11平行设立并固定在固定立板72上，所述发光柱73的正上方设有半圆形的遮光罩74，所述遮光罩74与发光柱73平行设立，所述遮光罩74在靠近发光柱73的弧面上设有反光层，所述遮光罩74将发光柱73的亮度反射或折射至土壤4表层，所述遮光罩74的外侧设有变光筒75，所述变光筒75与遮光罩74平行设立，所述遮光罩74的一端与固定立板72可转动连接，另一端设有密封盖，其中发光柱73和遮光罩74的端部与变光筒75端部的密封盖不接触，防止变光筒73转动时触碰发光柱73和遮光罩74。
27.作为有选方案，所述变光筒75上设有第一变光层751、第二变光层752与第三变光层753，所述第一变光层751、第二变光层752和第三变光层753在相邻的侧边固定连接形成变光筒75，所述第一变光层751、第二变光层752和第三变光层753的透光强度依次增大，变光层的选取根据农业大棚本体1内情况现场选择。
28.在本发明方案中，所述网络系统系统包括电机驱动器、单片机、4g模块、云端服务器、手机终端和电脑端，其中单片机的型号为stm32.89c51，所述4g模块的型号为g8100，所述电机驱动器与单片机电性连接并通过4g模块与云端服务器信号连接，所述手机终端和电脑端控制单片机、4g模块连接同一云端服务器。
29.当卷帘机2、第一电动滑轨3和第二电动滑轨71开启时，向手机终端输入开启命令，此时单片机与4g模块使电机驱动器带动卷帘机、第一电动滑轨和第二电动滑轨运行；当卷
帘机、第一电动滑轨和第二电动滑轨闭合时，同理，手机终端发出信号，有单片机输送信号至电机驱动器使卷帘机、第一电动滑轨和第二电动滑轨反向运行，此时卷帘机2将遮光布21收起。
30.其中所述温度传感器6和土壤湿度传感器5通过信号与手机终端的蓝牙连接，手机端将度传感器和土壤湿度传感器的数据上传云端，所述手机端app通过4g/wifi远程连接沟通云端。
31.进一步的，温度传感器6和土壤湿度传感器通过gpio、或iic或spi接口与蓝牙模块skb369连接，然后蓝牙网关td03可以实时采集覆盖范围内的每一个蓝牙模块的温度数据和土壤湿度数据。
32.具体远程发送过程如下：连接ble蓝牙模块的温度传感器和土壤湿度传感器负责实时自动采集数据，通过ble蓝牙模块将数据输送至蓝牙网关的ble蓝牙部分，输送过来的数据通过蓝牙网关内部的串口传给wifi部分，wifi部分负责上传温度数据至云端，手机app可以通过4g/wifi远程连接沟通云端，并在手机远程查看探测到的温度和土壤湿度数据。
33.一种根据权利要求1所述的一体化农业物联网监测系统的监测方法，包括如下步骤：（1）获取常态下农业大棚本体内的温度、土壤湿度和光亮程度的数据；（2）每隔两小时重复上述步骤（1）一次，并记录每次监测数据；（3）验证数据，分析各时间段内各数据情况，并记录数据不达标的时间段和数据种类； （4）在数据不达标的时间段内，后台通过手机端或/和电脑端调整农业大棚本体内的温度、土壤湿度和光亮程度；（5）重复上述步骤（1）至步骤（4），直至各个相应数据处于达标范围。
34.其中步骤（3）中，例如温度数据过高或过低时，将其过高或过低的温度记录，当温度过高时可通过整体农业大棚本体1的通风、水帘等方式对内部进行降温，当温度过低时可通过启动卷帘机2，使遮光布21收回，使外界阳光直射，进行内部环境升温。
35.同理，当农业大棚本体1内其他数据不达标时，通过调整环境并多次监测记录，使整体环境数据处于稳定、达标状态，使农作物处于良好的生存环境。
36.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。