專利：一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置.pdf

19 中華 人民共和國 國家知識產(chǎn)權(quán)局 12 實用新型專利 10 授權(quán)公告 號 45 授權(quán)公告日 21 申請 號 202020394124 3 22 申請日 2020 03 25 73 專利權(quán)人 山 東 順天智慧農(nóng)業(yè)有限公司 地址 276000 山 東省臨沂市蘭陵縣蒼 山 街 道東 南 圩村 村南8 8米 72 發(fā)明人 管泓深 趙啟超 王 琳 周柄旭 韓爍 高廣 74 專利代理 機構(gòu) 山 東誠杰律師事務所 3726 5 代理人 孫廷方 劉成 飛 51 Int Cl G01D 21 02 2006 01 54 實用新型名稱 一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處 理裝置 57 摘要 本實用新型公開了一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù) 監(jiān)測與處理裝置 包括 數(shù)據(jù)處理單元 通信單 元 監(jiān)控單元 云端計算機和多個檢測單元 每個 檢測單元包括溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳 感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮 磷鉀濃度傳感器 數(shù)據(jù)處理單元包括A D轉(zhuǎn)換模 塊 單片機 存儲模塊 顯示模塊 報警模塊和 RS485接口等 本實用新型提供了一種新型農(nóng)業(yè) 數(shù)字化數(shù)據(jù)采集監(jiān)測裝置 管 理員可根據(jù)采集到 的數(shù)據(jù)對蔬菜進行精準化管 理 從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)種 植過程的大數(shù)據(jù)采集與處理 增強種植環(huán)境控制 與干預能力 實現(xiàn)科學施肥 澆水 防治病蟲害 增產(chǎn)增收 提升農(nóng)業(yè)耕作智慧化管理水平 權(quán)利要求書1頁 說明書3頁 附圖1頁 CN 211855422 U 2020 11 03 CN 211855422 U 1 一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 其特征在于 包括 數(shù)據(jù)處理單元 通信單 元 監(jiān)控單元 云端計算機和多個檢測單元 每個檢測單元包括溫度傳感器 濕度傳感器 光 照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度傳感器 數(shù)據(jù)處理單元包括 A D轉(zhuǎn)換模塊 單片機 存儲模塊 顯示模塊 報警模塊和RS485接口 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 其特征在于 包括數(shù) 據(jù)處理單元 通信單元 監(jiān)控單元 云端計算機和多個檢測單元 所述的多個檢測單元分別 設置在種植環(huán)境內(nèi)的不同位置 分別用來檢測不同位置的環(huán)境變量 3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 其特征在于 每個檢 測單元的輸出端 均連接數(shù)據(jù)處理單元的輸入端 數(shù)據(jù)處理單元設置在大棚中心處 數(shù)據(jù)處 理單元的輸出端通過通信模塊遠程連接監(jiān)控單元和云端計算機 數(shù)據(jù)處理器的輸出端通過 RS485接口連接計算機 可通過RS485接口直接對設備進行調(diào)試 所述每個檢測單元均包括 溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度 傳感器 溫度傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中空氣溫度 濕度傳感器用來檢測設施 蔬菜的生長環(huán)境中空氣濕度 光照傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中光照強度和光照 時長 土壤水分傳感器和土壤氮磷鉀濃度傳感器用來檢測土壤中的相應參數(shù) 4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 其特征在于 包括A D轉(zhuǎn)換模塊 單片機 存儲模塊 顯示模塊 報警模塊和RS485接口 溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度傳感器的輸出端 分別經(jīng) A D轉(zhuǎn)換模塊接入單片機的輸入端 單片機的存儲信號輸出端連接存儲模塊 單片機的顯示 信號的輸出端連接顯示模塊 單片機的報警信號輸出端連接報警器 單片機的數(shù)據(jù)輸出端 通過通信模塊連接遠程監(jiān)控單元和云端計算機 單片機的輸出端通過RS485接口連接計算 機 可通過計算機直接對設備進行調(diào)試 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 其特征還在于 所述 單片機采用STM32F103微處理器 且內(nèi)編程有時鐘電路 所述通信單元采用GPRS通信模塊 4G通信模塊或WIFI模塊 所述監(jiān)控單元為計算機或手機 權(quán) 利 要 求 書 1 1 頁 2 CN 211855422 U 一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本實用新型屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 具體涉及一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝 置 可廣泛應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植過程中的大數(shù)據(jù)采集監(jiān)測與信息處理 比如現(xiàn)代日光溫室 設施蔬菜大棚以及食用菌種植環(huán)境內(nèi)的各種影響因子監(jiān)測 為當前農(nóng)業(yè)種植提供基礎(chǔ)的 種植參數(shù)大數(shù)據(jù)支持 提升農(nóng)業(yè)種植過程中的環(huán)境控制和干預能力 實現(xiàn)科學施肥 澆水 防治病蟲害 增產(chǎn)增收 提升農(nóng)業(yè)耕作智慧化管理水平 背景技術(shù) 0002 我國是種植大國 擁有悠久的農(nóng)業(yè)歷史和良好的耕作習慣 即使在工業(yè)經(jīng)濟高速 發(fā)展的當今 種植業(yè)依舊擁有市場規(guī)模大 經(jīng)濟價值大 技術(shù)儲備多等諸多優(yōu)勢 但隨著新 一代農(nóng)民及農(nóng)耕裝備廣泛應用 農(nóng)業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化在豐產(chǎn)豐收 提升勞動效率和種植水平方 面越發(fā)顯得重要 目前 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的硬件設施還相對落后 種植行業(yè)信息化程度普遍較低 傳統(tǒng)粗放種植及依賴人工經(jīng)驗管理完成所有農(nóng)事操作等諸多因素 導致農(nóng)業(yè)作業(yè)強度大 作業(yè)不精準 環(huán)境調(diào)控無法達到作物生長的最佳狀態(tài) 水肥資源的極大浪費等問題 種植業(yè) 的灌溉 施肥 溫控 光控等技術(shù)也難以支撐生產(chǎn)需要 急需通過技術(shù)手段改變現(xiàn)狀 0003 以日光溫室種植技術(shù)為例 當前 日光溫室技術(shù)被廣泛運用 越來越多的反季越冬 蔬菜涌入市場 如黃瓜 西紅柿 辣椒 茄子及蕓豆等經(jīng)濟作物 利用日光溫室種植是目前應 用最廣泛的冬季蔬菜種植方式 但實施過程缺乏豐富的種植參數(shù)與植物習性固定數(shù)據(jù)的支 撐 每個管理員的水平參差不齊 溫度細微變化 光照不均衡 二氧化碳濃度過高過低及肥 料的利用率 將直接影響作物的產(chǎn)量 傳統(tǒng)種植完 0004 全依照經(jīng)驗操作 人工管理 缺乏有效的技術(shù)手段采集與分析設施蔬菜的生長環(huán) 境參數(shù) 無法做到精準施肥 澆水 控溫 控光 導致蔬菜質(zhì)量時好時壞 產(chǎn)量忽高忽低 0005 本實用新型提供了一種智慧農(nóng)業(yè)種植數(shù)據(jù)監(jiān)測與處理裝置 可廣泛應用于現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)種植過程中的大數(shù)據(jù)采集監(jiān)測與信息處理 可為當前農(nóng)業(yè)種植提供基礎(chǔ)的種植參數(shù)大數(shù) 據(jù)支持 提升農(nóng)業(yè)種植過程中的環(huán)境控制和干預能力 實現(xiàn)科學精準耕作 增產(chǎn)增收 實用新型內(nèi)容 0006 本實用新型針對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作粗放式管理 部分農(nóng)戶無科學種植理念 對精確采 集溫濕度 光照 二氧化碳濃度及土壤肥力重要生長環(huán)境參數(shù)缺失大數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測等問 題 提供了一種新型農(nóng)業(yè)數(shù)字化數(shù)據(jù)采集監(jiān)測與處理裝置 0007 本實用新型的數(shù)據(jù)采集與處理的實現(xiàn)主要采用如下技術(shù)方案 0008 一種應用于農(nóng)業(yè)種植的數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置 包括數(shù)據(jù)處理單元 通信單元 監(jiān)控單元 云端計算機和多個檢測單元 所述多個檢測單元分別設置在日光溫室 設施蔬菜大棚的不 同位置 分別用來檢測不同位置的環(huán)境變量 溫度 濕度 光照 二氧化碳 土壤水分 土壤氮 磷鉀濃度 每個檢測單元的輸出端均連接數(shù)據(jù)處理器的輸入端 數(shù)據(jù)處理單元設置在大棚 中心處 數(shù)據(jù)處理單元的輸出端通過通信模塊遠程連接監(jiān)控單元和云端計算機 數(shù)據(jù)處理 說 明 書 1 3 頁 3 CN 211855422 U 器的輸出端通過RS485接口連接計算機 可通過RS485接口直接對設備進行調(diào)試 所述每個 檢測單元均包括溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度傳感器 溫度傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中空氣溫度 濕度傳感 器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中空氣濕度 光照傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中 光照強度和光照時長 土壤水分傳感器和土壤氮磷鉀濃度傳感器用來檢測土壤中的重要參 數(shù) 所述數(shù)據(jù)處理器單元包括A D轉(zhuǎn)換模塊 單片機 存儲模塊 顯示模塊 報警模塊和RS485 接口 溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷 鉀濃度傳感器的輸出端 分別經(jīng)A D轉(zhuǎn)換模塊接入單片機的輸入端 單片機的存儲信號輸出 端連接存儲模塊 單片機的顯示信號的輸出端連接顯示模塊 單片機的報警信號輸出端連 接報警器 單片機的數(shù)據(jù)輸出端通過通信模塊連接遠程監(jiān)控單元和云端計算機 單片機的 輸出端通過RS485接口連接計算機 可通過計算機直接對設備進行調(diào)試 0009 所述單片機內(nèi)編程有時鐘電路 0010 所述單片機采用STM32F103微處理器 0011 所述通信單元采用GPRS通信模塊 4G通信模塊或WIFI模塊 0012 所述監(jiān)控單元為計算機或手機 0013 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單 通過在日光溫室 設施大棚內(nèi)以分布式結(jié)構(gòu)安裝溫度傳感 器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度傳感器 可以及時采集到蔬菜種植的各項數(shù)據(jù) 并將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元進行存儲和顯示 同 時 數(shù)據(jù)處理器單元通過通信模塊和手機 計算機 云計算機進行連接 實現(xiàn)了對農(nóng)作物的 生長環(huán)境變量的實時監(jiān)控 在單片機內(nèi)有編程時鐘電路 可以對不同時期作物的生長需求 做出改變 當各項變量不適宜作物生長時 通過報警模塊發(fā)出警報 并通過顯示模塊顯示出 來 為菜農(nóng)對蔬菜的管理 提供精準化服務 附圖說明 0014 附圖1為本實用新型的基本原理圖 具體實施方式 0015 如圖1所示 本實用新型包括數(shù)據(jù)處理單元 通信單元 監(jiān)控單元 云端計算機和多 個檢測單元 所述的多個檢測單元分別設置在現(xiàn)代日光溫室 設施大棚內(nèi)的不同位置 分別 用來檢測不同位置的環(huán)境變量 溫度 濕度 光照 二氧化碳 土壤水分 土壤氮磷鉀濃度 每個檢測單元的輸出端 均連接數(shù)據(jù)處理單元的輸入端 數(shù)據(jù)處理單元設置在大棚中心處 數(shù)據(jù)處理單元的輸出端通過通信模塊遠程連接監(jiān)控單元和云端計算機 數(shù)據(jù)處理器的輸出 端通過RS485接口連接計算機 可通過RS485接口直接對設備進行調(diào)試 所述每個檢測單元 均包括溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤水分傳感器 土壤氮磷 鉀濃度傳感器 溫度傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中空氣溫度 濕度傳感器用來檢 測設施蔬菜的生長環(huán)境中空氣濕度 光照傳感器用來檢測設施蔬菜的生長環(huán)境中光照強度 和光照時長 土壤水分傳感器和土壤氮磷鉀濃度傳感器用來檢測土壤中的重要參數(shù) 所述 數(shù)據(jù)處理器單元包括A D轉(zhuǎn)換模塊 單片機 存儲模塊 顯示模塊 報警模塊和RS485接口 單 片機采用STM32F103微處理器 溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土 說 明 書 2 3 頁 4 CN 211855422 U 壤水分傳感器 土壤氮磷鉀濃度傳感器的輸出端 分別經(jīng)A D轉(zhuǎn)換模塊接入單片機的輸入 端 單片機的存儲信號輸出端連接存儲模塊 單片機的顯示信號的輸出端連接顯示模塊 單 片機的報警信號輸出端連接報警器 單片機的數(shù)據(jù)輸出端通過通信模塊連接遠程監(jiān)控單元 和云端計算機 單片機的輸出端通過RS485接口連接計算機 可通過計算機直接對設備進行 調(diào)試 通信單元采用GPRS通信模塊 4G通信模塊或WIFI模塊 使農(nóng)業(yè)快速進入數(shù)字化 網(wǎng)絡 化時代 0016 每個檢測單元中的溫度傳感器 濕度傳感器 光照傳感器 二氧化碳傳感器 土壤 水分傳感器以及土壤氮磷鉀濃度傳感器采集到日光溫室 設施大棚中的數(shù)據(jù)后分別經(jīng)A D 模塊轉(zhuǎn)換后輸入到單片機中 經(jīng)過單片機中的程序調(diào)配后 顯示模塊顯示 通信單元發(fā)送到 遠程監(jiān)控單元 可通過手機 計算機來監(jiān)控作物的生長環(huán)境 并及時調(diào)整到適宜生長的參 數(shù) 0017 當環(huán)境中某一參數(shù)超過閾值后 數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出信號 將通過報警模塊發(fā)出警 報 以免對作物造成不可挽回的傷害 說 明 書 3 3 頁 5 CN 211855422 U 圖1 說 明 書 附 圖 1 1 頁 6 CN 211855422 U