【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于農業環境監控，具體為一種基于物聯網的智能農業環境監控系統。
技術介紹
1、智能化農業技術的運用極大變更了農產品的生產方式。智能化農業系統的開發設計和運用可以明顯提升現代農業的栽種水準，在一定水平上降低種植成本，提升農業效率。因此，有必要開發基于物聯網的農作物生長環境監測系統。
2、但是常見的監控系統在使用過程中，設置的報警模塊較為單一，從而易出現報警不及時的情況產生。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于：為了解決上述提出的問題，提供一種基于物聯網的智能農業環境監控系統。
2、本專利技術采用的技術方案如下：一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，包括電源供電模塊、農業數據采集模塊、物聯網通信模塊、處理器模塊、用戶操作模塊、數據管理模塊、安全報警模塊、數據庫模塊、存儲管理模塊、通話報警模塊、短信報警模塊和聲光報警模塊，所述所述電源供電模塊的輸出端連接有所述農業數據采集模塊的輸入端，所述農業數據采集模塊的輸出端連接有所述物聯網通信模塊的輸入端，所述物聯網通信模塊的輸出端連接有所述處理器模塊的輸入端，所述處理器模塊的輸出端連接有所述數據管理模塊和所述安全報警模塊的輸入端；所述處理器模塊的外部操作接口端設置有用戶操作模塊。
3、在一優選的實施方式中，數據管理模塊的內部設置有數據庫模塊和存儲管理模塊，所述數據庫模塊和存儲管理模塊的整體輸出端連接有數據管理模塊的輸入端；
4、所述安全報警模塊的內部設置有通話報警模塊、短信報警模塊和聲
5、在一優選的實施方式中，所述電源供電模塊提供的電源電壓分別為：直流電源3.3v、5v和12v。本系統采用直流12v外部電源進行供電，其中5、3.3v是12、5v分別通過電源轉換芯片mp1591和ams1117轉換而來；所述農業數據采集模塊的內部設置有空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤溫濕度傳感器和土壤酸堿度傳感器等。這些傳感器的設計和部署需要根據不同的環境參數進行選擇，以滿足不同的監測需求。例如，空氣溫濕度傳感器可以實時監測空氣中的溫度和濕度，幫助農民調整溫室內的空氣濕度，以提高作物的生長效率。土壤溫濕度傳感器可以監測土壤的溫度和濕度，以指導農民進行灌溉和施肥。光照傳感器可以監測光照強度，幫助農民調整燈光的亮度和時間，以保證作物的正常生長。土壤酸堿度傳感器可以監測土壤的酸堿度，以指導農民進行土壤調理和作物的種植。
6、在一優選的實施方式中，所述物聯網通信模塊選擇了esp8266芯片，是一款低成本、高性能、低功耗的wi-fi芯片，由中國芯片廠商樂鑫科技推出。esp8266集成了tcp/ip協議棧，可以通過wi-fi連接到網絡，并支持軟件升級。esp8266具有低成本、高性能、低功耗、強大的網絡支持、開發簡單、應用場景豐富等優點所述處理器模塊采用arduino，實現數據采集傳輸和指令下發功能。arduino具有價格低廉、擴展版豐富等優點，其廣泛應用于物聯網控制系統。因此，本系統選用arduinomega2560作為控制主體，實現傳感器數據的采集、數據傳輸和控制指令下發等功能，其工作流程是數據采集模塊獲取外界環境的參數，然后根據獲取的參數信息向執行元件發出相應指令，控制外部設備，調節大棚環境狀況，進而滿足農作物生長。
7、在一優選的實施方式中，所述用戶操作模塊對于灌溉計劃的優化功能，可以采用圖表的方式展示不同灌溉方案的效果和優缺點，以方便用戶進行選擇和決策。同時，交互方式也需要根據不同功能的特點進行設計。對于實時監測和控制功能，可以采用實時刷新和手動控制的方式，以方便用戶對農業生產環境進行實時監測和控制。數據可視化也是實現細節中非常重要的一個方面。通過數據可視化，用戶可以更加直觀地了解農業生產環境的變化和趨勢，從而做出更加科學和合理的決策。可以采用折線圖、餅圖等方式展示不同環境參數的變化趨勢，以方便用戶了解環境參數的變化情況。此外，用戶界面設計還需要考慮到不同平臺的不同特點和限制，以確保用戶能夠在不同平臺上順利使用系統。對于移動端平臺，需要考慮到屏幕尺寸的限制，采用簡潔明了的設計風格，以方便用戶在小屏幕上進行操作和使用。對于web端平臺，需要考慮到不同瀏覽器的兼容性和響應速度，采用優化代碼和圖片的方式，可以提高系統的響應速度和用戶的使用體驗。
8、在一優選的實施方式中，所述數據庫模塊存儲有實時的環境參數數據、歷史的氣象數據、用戶信息等。不同類型的數據需要采用不同的數據類型進行存儲和管理，所述數據庫模塊采用關系型數據庫或nosql數據庫等不同的數據存儲模型，其還具備高度的靈活性和可擴展性。
9、在一優選的實施方式中，所述存儲管理模塊采用分布式存儲和管理，將數據分散存儲在不同的節點上，避免單點故障的風險。同時設計高效的數據存儲和索引機制，以便用戶可以快速地查找到所需的數據信息。此外，系統還應支持多種數據存儲格式和協議，以滿足不同的業務需求。如采用關系型數據庫或者nosql數據庫來存儲數據，也可以采用mqtt或coap等協議來傳輸數據。這些數據存儲格式和協議應該根據具體業務需求和數據量大小來進行選擇。其次，數據存儲和管理的設計也需要考慮系統的可擴展性和靈活性，以滿足未來不同規模和需求的農業生產環境。
10、在一優選的實施方式中，所述通話報警模塊選用dtmf雙向收/發集成電路mt8880，它專門為雙音多頻信號的收、發而設計，它既能產生發送雙音頻信號，又能對雙音頻信號進行接收譯碼，還能判斷各種信號音(撥號音、回鈴音、忙音)；芯片設置為雙音頻模式和中斷模式，可通過irq腳判斷是否收到dtmf雙音頻信號；雙音多頻指令經t1、c1、r3進入mt8880進行解碼，解碼后指令輸入到單片機u4的p2口進行處理；當某路報警監測信號有效時，系統提機，p2口輸出電話號碼及控制信號，通過u3轉換為dtmf雙音多頻信號從第8腳輸出，經r17、r16、c4、r12、q2放大、t1耦合至電話線路中，撥通電話，按“報警方式”輪流撥打兩部電話進行報警。
11、在一優選的實施方式中，所述短信報警模塊采用配套的grmdev5軟件編寫；由于grm504-n2y與plc主要通過以太網通訊進行數據交換，則在程序中組態一個與plc型號及ip地址一致的通訊端口；與plc通訊的相應地址在數據詞典創建與plc程序里相同變量的寄存器類型、數據類型、地址等；短信報警是通過條件判斷來發送短信的，在條件報警編輯器內添加報警名稱、報警描述、觸發條件、短信內容及報警發送目標；接收短信用戶和組區分普通用戶、管理員用戶及用戶組等，在用戶編輯器內添加用戶的電話號碼，通過用戶組來將用戶分類，以此區分報警短信與系統運行正常的短信接收人。
12、在一優選的實施方式中，所述聲光報警模塊中所包含的報警電路，在布防的狀態下檢測到設定信號時，蜂鳴器led亮起同時發聲報警，直至管理人員按下撤防，才會停止發聲報警；產品利用三極管作為開關電路既有保護單本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，包括電源供電模塊(1)、農業數據采集模塊(2)、物聯網通信模塊(3)、處理器模塊(4)、用戶操作模塊(5)、數據管理模塊(6)、安全報警模塊(7)、數據庫模塊(8)、存儲管理模塊(9)、通話報警模塊(10)、短信報警模塊(11)和聲光報警模塊(12)，其特征在于：所述所述電源供電模塊(1)的輸出端連接有所述農業數據采集模塊(2)的輸入端，所述農業數據采集模塊(2)的輸出端連接有所述物聯網通信模塊(3)的輸入端，所述物聯網通信模塊(3)的輸出端連接有所述處理器模塊(4)的輸入端，所述處理器模塊(4)的輸出端連接有所述數據管理模塊(6)和所述安全報警模塊(7)的輸入端；所述處理器模塊(4)的外部操作接口端設置有用戶操作模塊(5)。
2.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述數據管理模塊(6)的內部設置有數據庫模塊(8)和存儲管理模塊(9)，所述數據庫模塊(8)和存儲管理模塊(9)的整體輸出端連接有數據管理模塊(6)的輸入端；
3.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，
4.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述物聯網通信模塊(3)選擇了ESP8266芯片，是一款低成本、高性能、低功耗的Wi-Fi芯片，由中國芯片廠商樂鑫科技推出；ESP8266集成了TCP/IP協議棧，可以通過Wi-Fi連接到網絡，并支持軟件升級；ESP8266具有低成本、高性能、低功耗、強大的網絡支持、開發簡單、應用場景豐富等優點所述處理器模塊(4)采用Arduino，實現數據采集傳輸和指令下發功能；Arduino具有價格低廉、擴展版豐富等優點，其廣泛應用于物聯網控制系統；因此，本系統選用ArduinoMega2560作為控制主體，實現傳感器數據的采集、數據傳輸和控制指令下發等功能，其工作流程是數據采集模塊獲取外界環境的參數，然后根據獲取的參數信息向執行元件發出相應指令，控制外部設備，調節大棚環境狀況，進而滿足農作物生長。
5.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述用戶操作模塊(5)對于灌溉計劃的優化功能，可以采用圖表的方式展示不同灌溉方案的效果和優缺點，以方便用戶進行選擇和決策；同時，交互方式也需要根據不同功能的特點進行設計；對于實時監測和控制功能，可以采用實時刷新和手動控制的方式，以方便用戶對農業生產環境進行實時監測和控制；數據可視化也是實現細節中非常重要的一個方面；通過數據可視化，用戶可以更加直觀地了解農業生產環境的變化和趨勢，從而做出更加科學和合理的決策；可以采用折線圖、餅圖等方式展示不同環境參數的變化趨勢，以方便用戶了解環境參數的變化情況；此外，用戶界面設計還需要考慮到不同平臺的不同特點和限制，以確保用戶能夠在不同平臺上順利使用系統；對于移動端平臺，需要考慮到屏幕尺寸的限制，采用簡潔明了的設計風格，以方便用戶在小屏幕上進行操作和使用；對于Web端平臺，需要考慮到不同瀏覽器的兼容性和響應速度，采用優化代碼和圖片的方式，可以提高系統的響應速度和用戶的使用體驗。
6.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述數據庫模塊(8)存儲有實時的環境參數數據、歷史的氣象數據、用戶信息等；不同類型的數據需要采用不同的數據類型進行存儲和管理，所述數據庫模塊(8)采用關系型數據庫或NoSQL數據庫等不同的數據存儲模型，其還具備高度的靈活性和可擴展性。
7.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述存儲管理模塊(9)采用分布式存儲和管理，將數據分散存儲在不同的節點上，避免單點故障的風險；同時設計高效的數據存儲和索引機制，以便用戶可以快速地查找到所需的數據信息；此外，系統還應支...
【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，包括電源供電模塊(1)、農業數據采集模塊(2)、物聯網通信模塊(3)、處理器模塊(4)、用戶操作模塊(5)、數據管理模塊(6)、安全報警模塊(7)、數據庫模塊(8)、存儲管理模塊(9)、通話報警模塊(10)、短信報警模塊(11)和聲光報警模塊(12)，其特征在于：所述所述電源供電模塊(1)的輸出端連接有所述農業數據采集模塊(2)的輸入端，所述農業數據采集模塊(2)的輸出端連接有所述物聯網通信模塊(3)的輸入端，所述物聯網通信模塊(3)的輸出端連接有所述處理器模塊(4)的輸入端，所述處理器模塊(4)的輸出端連接有所述數據管理模塊(6)和所述安全報警模塊(7)的輸入端；所述處理器模塊(4)的外部操作接口端設置有用戶操作模塊(5)。
2.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述數據管理模塊(6)的內部設置有數據庫模塊(8)和存儲管理模塊(9)，所述數據庫模塊(8)和存儲管理模塊(9)的整體輸出端連接有數據管理模塊(6)的輸入端；
3.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述電源供電模塊(1)提供的電源電壓分別為：直流電源3.3v、5v和12v；本系統采用直流12v外部電源進行供電，其中5、3.3v是12、5v分別通過電源轉換芯片mp1591和ams1117轉換而來；所述農業數據采集模塊(2)的內部設置有空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤溫濕度傳感器和土壤酸堿度傳感器等；這些傳感器的設計和部署需要根據不同的環境參數進行選擇，以滿足不同的監測需求；例如，空氣溫濕度傳感器可以實時監測空氣中的溫度和濕度，幫助農民調整溫室內的空氣濕度，以提高作物的生長效率；土壤溫濕度傳感器可以監測土壤的溫度和濕度，以指導農民進行灌溉和施肥；光照傳感器可以監測光照強度，幫助農民調整燈光的亮度和時間，以保證作物的正常生長；土壤酸堿度傳感器可以監測土壤的酸堿度，以指導農民進行土壤調理和作物的種植。
4.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述物聯網通信模塊(3)選擇了esp8266芯片，是一款低成本、高性能、低功耗的wi-fi芯片，由中國芯片廠商樂鑫科技推出；esp8266集成了tcp/ip協議棧，可以通過wi-fi連接到網絡，并支持軟件升級；esp8266具有低成本、高性能、低功耗、強大的網絡支持、開發簡單、應用場景豐富等優點所述處理器模塊(4)采用arduino，實現數據采集傳輸和指令下發功能；arduino具有價格低廉、擴展版豐富等優點，其廣泛應用于物聯網控制系統；因此，本系統選用arduinomega2560作為控制主體，實現傳感器數據的采集、數據傳輸和控制指令下發等功能，其工作流程是數據采集模塊獲取外界環境的參數，然后根據獲取的參數信息向執行元件發出相應指令，控制外部設備，調節大棚環境狀況，進而滿足農作物生長。
5.如權利要求1所述的一種基于物聯網的智能農業環境監控系統，其特征在于：所述用戶操作模塊(5)對于灌溉計劃的優化功能，可以采用圖表的方式展示不同灌溉方案的效果和優缺點，以方便用戶進行選擇和決策；同時，交互方式也需要根據不同功能的特點進行設計；對于實時監測和控制功能，可以采用實時刷新和手動控制的方式，以方便用戶對農業生產環境進行實時監測和控制；數據可視化也是實現細節中非常重要的一個方面；通過數據可視化，用戶可以更加直觀地了解農業生產環境的變化和趨勢，從而做出更加科學和合理的決策；可以采用折線圖、餅圖等方式展示不同環境參數的變化趨勢，以方便用戶了解環境參數的變化情況；...
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