一种基于物联网云平台的农业管控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网云平台的农业管控系统，涉及物联网与农业交叉领域，包括移动客户端、物联网平台和本地控制端，移动客户端通过Internet或移动网络连接物联网平台完成本地网络的远程控制和管理，物联网平台通过Internet连接本地控制端完成本地数据采集、运算和优化。本发明专利技术能够实时监测植物生长的环境信息，完成海量数据的安全数据存储、计算和分析，运用云平台的计算能力和优化算法，快速生成植物生长的最优数据，依次驱动执行系统进行农业管理；同时运用图形识别技术对植物从种植到收获的采集图片进行分析，判断生产情况以及及时监控病情，实现环境及时调节，减少损失、提高产量，促进农业生产的工业化和智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网云平台的农业管控系统
本专利技术属于农业物联网
，尤其涉及一种基于物联网云平台的农业管控系统。
技术介绍
随着移动互联网、云计算、物联网技术的逐渐成熟，农业生产的自动化、智能化、标准化成为了发展趋势，农业环境的监测和控制技术也在不断进步，但是针对物联网环境下的农业管理、监测和控制，国内仍然没有相对完善和成熟技术方案，传统的农业监控系统只能进行本地控制，多采用复杂的线路连接各个数据采集和传输设备，无法与管理者进行远程实时通信，造成系统可靠性差、稳定性差。同时，本地控制器之间均独立工作，缺乏统一的管理服务平台，导致系统扩展性差，管理者无法共享数据，用户也无法进行大数据环境下的智能管理。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术能够实时监测植物生长的环境信息，完成海量数据的安全数据存储、计算和分析，运用云平台的计算能力和优化算法，快速生成植物生长的最优数据，依次驱动执行系统进行农业管理；同时运用图形识别技术对植物从种植到收获的采集图片进行分析，判断生产情况以及及时监控病情，实现环境及时调节，减少损失、提高产量，促进农业生产的工业化和智能化。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种基于物联网云平台的农业管控系统，其特征在于，包括移动客户端、物联网平台和本地控制端，所述移动客户端通过Internet或移动网络连接物联网平台完成本地网络的远程控制和管理，所述物联网平台通过Internet连接本地控制端完成本地数据采集、运算和优化，其中：所述本地控制端包括网关以及1个或多个智能控制器、蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块，所述网关通过无线网络连接1个或多个智能控制器，所述智能控制器分别连接蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块；所述移动客户端包括数据显示模块、数据分析模块、数据共享模块、手动控制模块、智能控制模块、设备管理模块和社区信息模块；所述数据显示模块用于展示本地控制端中环境检测模块的实时数据，所述数据分析模块用于显示环境参数的平均值、设置值、实际值以及误差值；所述手动控制模块可以实现农业执行系统的实时控制；所述数据共享模块用于在物联网云平台备份、同步手动控制的数据信息；所述智能控制通过选择种植种类和种植周期，实现系统的智能控制，为选择植物提供最适的生长环境；所述设备管理模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述社区信息模块用于用户之间的消息交流和互动。所述物联网平台包括用户管理模块、设备绑定模块、消息推送模块、远程监控模块、农业专家数据库模块、数据存数模块以及数据分析与管理模块；所述用户管理模块用于记录用户资料、登录信息、控制参数、种植品种以及种植时间；所述设备绑定模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述消息推送模块用于更新移动控制端的数据信息和异常报警；所述远程监控模块用于监测设备的实时状态，同时基于注册用户的控制信息完成本地网络设备群的远程控制和管理；所述农业专家数据库模块存储了叶类、芽苗类、草本类、茄果类蔬菜的最适种植参数，注册用户针对不同种植品种从农业专家数据库模块下载最适种植参数，实现农业的智能控制；所述数据存储分析和管理模块基于用户的兴趣、习惯和分享数据，采用数据挖掘针对性的推荐种植品种和服务信息；所述环境监测模块包括光照传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、二氧化碳传感模块和空气质量传感模块，环境监测模块采用无线串口转换电路加单片机与传感器的模型构建；所述光照传感模块由多个均匀分布的光强传感器组成，用于测量植物生长的真实光照强度；所述营养液传感模块由液位传感器、EC值传感器和PH值传感器组成，用于实时检测营养液状态；所述空气质量传感器由PM2.5传感器组成，用于实时检测内部的空气质量；所述安全报警传感模块由门、窗传感器组成，记录门窗状态；所述农业执行模块包括LED控制模块、温度控制模块、湿度控制模块、营养液控制模块、二氧化碳控制模块、空气循环控制模块、空气过滤模块、灭菌消毒模块和安全报警模块，通过使用串口无线转换电路，实现执行系统串口传输与无线传输的无缝转换；所述LED控制模块由LED芯片与驱动电路组成，通过设置LED芯片的光周期、光强度以及光质比，为植物生长提供最适的光照条件；所述温度控制模块由遥控盒子、遥控盒子驱动电路以及空调组成；所述营养液控制模块由循环泵电路和电磁阀电路组成，负责营养液的定时循环和营养液的添加；所述灭菌消毒模块由紫外线灭菌灯及其驱动电路组成，用于内部环境杀菌消毒；所述安全报警模块由语音报警电路组成，当内部温度、营养液液位、营养液EC值、营养液PH值以及二氧化碳浓度高于或低于设定值时，或门、窗长时间未关闭时，该模块将进行安全报警，提示工作人员检查维修；所述农业执行模块包括正方形光斑LED灯，所述正方形光斑LED灯由LED控制模块驱动，正方形光斑LED灯包括网格胶框、导热基板、LED芯片、透镜和保护镜组成；所述网格胶框下部通过封装胶与所述导热基板相连；所述导热基板依据网格胶框的网格个数和位置，在每个正方形网格的中心位置设有相应LED灯正、负极金属焊点；所述LED芯片对应焊接在导热基板的金属焊点上；所述透镜由网格胶框支撑和固定，所述透镜的下部与LED芯片耦接，该透镜的上部与保护镜耦接；所述保护镜的下边缘通过封装胶与网格胶框相连，所述透镜由单块固体材料形成，包括入射面、出射面和4个侧面组成，所述透镜的数目与正方形LED单元数目一致，所述入射面为正方形，该正方形长为0.85mm，所述出射面是边长为7.02mm的正方形，所述出射面与入射面的四边平行且距离3.8mm，所述出射面与入射面的中心点连线垂直于出射面和入射面，所述侧面为特定的曲面结构，由入射面进入透镜的光线经该曲面结构的折射，将变为正方形光束从出射面投出，该光束的半光强角为42°并且在工作面上形成正方形光斑；所述身份认证模块基于指静脉身份认证技术包括检测槽以及认证电路，所述检测槽的两侧设置有红外二极管阵列，检测槽的底部设置有斜台，斜台的上侧设置有与所述斜台平行的倾斜滤光片，所述滤光片与斜台之间形成的空腔内设置有COMS摄像头，所述检测槽与倾斜滤光片相邻的内侧设置有指尖腔，所述指尖腔内部设置有手指开关；所述认证电路包括ARM控制器以及与所述ARM控制器分别连接的数据接口、存储电路和电源电路，所述红外二极管阵列、COMS摄像头和手指开关分别连接所述控制器，所述ARM控制器将检测信息反馈给智能控制器；所述图像采集模块每24小时采集一次植物生长图片，并传输到物联网云平台为用户提供生长过程的图片历史记录，物联网云平台运用图形识别技术对植物从种植到收获的采集图片进行分析并判断生产情况，所述图像采集模块包括CCD传感器、A/D转换电路、FPGA控制电路、SDRAM储存电路、AD9849视频编码电路以及电源电路；所述CCD传感器与A/D转换电路和FPGA控制电路相连，在FPGA控制电路提供的时序驱动下，完成图像的采集以及模拟视频信号的输出；所述A/D转换电路与FPGA控制电路相连，A/D转换电路对输入的模拟视频信号进行放大、抑制干扰、去噪声以及数模转换，输出带外行场同步的数字视频信号给FPGA控制电路；所述ADV视频编码模块与FPGA控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网云平台的农业管控系统，其特征在于，包括移动客户端、物联网平台和本地控制端，所述移动客户端通过Internet或移动网络连接物联网平台完成本地网络的远程控制和管理，所述物联网平台通过Internet连接本地控制端完成本地数据采集、运算和优化，其中：所述本地控制端包括网关以及1个或多个智能控制器、蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块，所述网关通过无线网络连接1个或多个智能控制器，所述智能控制器分别连接蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块；所述移动客户端包括数据显示模块、数据分析模块、数据共享模块、手动控制模块、智能控制模块、设备管理模块和社区信息模块；所述数据显示模块用于展示本地控制端中环境检测模块的实时数据，所述数据分析模块用于显示环境参数的平均值、设置值、实际值以及误差值；所述手动控制模块可以实现农业执行系统的实时控制；所述数据共享模块用于在物联网云平台备份、同步手动控制的数据信息；所述智能控制通过选择种植种类和种植周期，实现系统的智能控制，为选择植物提供最适的生长环境；所述设备管理模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述社区信息模块用于用户之间的消息交流和互动；所述物联网平台包括用户管理模块、设备绑定模块、消息推送模块、远程监控模块、农业专家数据库模块、数据存数模块以及数据分析与管理模块；所述用户管理模块用于记录用户资料、登录信息、控制参数、种植品种以及种植时间；所述设备绑定模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述消息推送模块用于更新移动控制端的数据信息和异常报警；所述远程监控模块用于监测设备的实时状态，同时基于注册用户的控制信息完成本地网络设备群的远程控制和管理；所述农业专家数据库模块存储了叶类、芽苗类、草本类、茄果类蔬菜的最适种植参数，注册用户针对不同种植品种从农业专家数据库模块下载最适种植参数，实现农业的智能控制；所述数据存储分析和管理模块基于用户的兴趣、习惯和分享数据，采用数据挖掘针对性的推荐种植品种和服务信息；所述环境监测模块包括光照传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、二氧化碳传感模块和空气质量传感模块，环境监测模块采用无线串口转换电路加单片机与传感器的模型构建；所述光照传感模块由多个均匀分布的光强传感器组成，用于测量植物生长的真实光照强度；所述营养液传感模块由液位传感器、EC值传感器和PH值传感器组成，用于实时检测营养液状态；所述空气质量传感器由PM2.5传感器组成，用于实时检测内部的空气质量；所述安全报警传感模块由门、窗传感器组成，记录门窗状态；所述农业执行模块包括LED控制模块、温度控制模块、湿度控制模块、营养液控制模块、二氧化碳控制模块、空气循环控制模块、空气过滤模块、灭菌消毒模块和安全报警模块，通过使用串口无线转换电路，实现执行系统串口传输与无线传输的无缝转换；所述LED控制模块由LED芯片与驱动电路组成，通过设置LED芯片的光周期、光强度以及光质比，为植物生长提供最适的光照条件；所述温度控制模块由遥控盒子、遥控盒子驱动电路以及空调组成；所述营养液控制模块由循环泵电路和电磁阀电路组成，负责营养液的定时循环和营养液的添加；所述灭菌消毒模块由紫外线灭菌灯及其驱动电路组成，用于内部环境杀菌消毒；所述安全报警模块由语音报警电路组成，当内部温度、营养液液位、营养液EC值、营养液PH值以及二氧化碳浓度高于或低于设定值时，或门、窗长时间未关闭时，该模块将进行安全报警，提示工作人员检查维修；所述农业执行模块包括正方形光斑LED灯，所述正方形光斑LED灯由LED控制模块驱动，正方形光斑LED灯包括网格胶框、导热基板、LED芯片、透镜和保护镜组成；所述网格胶框下部通过封装胶与所述导热基板相连；所述导热基板依据网格胶框的网格个数和位置，在每个正方形网格的中心位置设有相应LED灯正、负极金属焊点；所述LED芯片对应焊接在导热基板的金属焊点上；所述透镜由网格胶框支撑和固定，所述透镜的下部与LED芯片耦接，该透镜的上部与保护镜耦接；所述保护镜的下边缘通过封装胶与网格胶框相连，所述透镜由单块固体材料形成，包括入射面、出射面和4个侧面组成，所述透镜的数目与正方形LED单元数目一致，所述入射面为正方形，该正方形长为0.85mm，所述出射面是边长为7.02mm的正方形，所述出射面与入射面的四边平行且距离3.8mm，所述出射面与入射面的中心点连线垂直于出射面和入射面，所述侧面为特定的曲面结构，由入射面进入透镜的光线经该曲面结构的折射，将变为正方形光束从出射面投出，该光束的半光强角为42°并且在工作面上形成正方形光斑；所述身份认证模块基于指静脉身份认证技术包括检测槽以及认证电路，所述检测槽的两侧设置有红外二极管阵列，检测槽的底部设置有斜台...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网云平台的农业管控系统，其特征在于，包括移动客户端、物联网平台和本地控制端，所述移动客户端通过Internet或移动网络连接物联网平台完成本地网络的远程控制和管理，所述物联网平台通过Internet连接本地控制端完成本地数据采集、运算和优化，其中：所述本地控制端包括网关以及1个或多个智能控制器、蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块，所述网关通过无线网络连接1个或多个智能控制器，所述智能控制器分别连接蓄电池模块、身份认证模块、环境检测模块、农业执行模块和图像采集模块；所述移动客户端包括数据显示模块、数据分析模块、数据共享模块、手动控制模块、智能控制模块、设备管理模块和社区信息模块；所述数据显示模块用于展示本地控制端中环境检测模块的实时数据，所述数据分析模块用于显示环境参数的平均值、设置值、实际值以及误差值；所述手动控制模块可以实现农业执行系统的实时控制；所述数据共享模块用于在物联网云平台备份、同步手动控制的数据信息；所述智能控制通过选择种植种类和种植周期，实现系统的智能控制，为选择植物提供最适的生长环境；所述设备管理模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述社区信息模块用于用户之间的消息交流和互动；所述物联网平台包括用户管理模块、设备绑定模块、消息推送模块、远程监控模块、农业专家数据库模块、数据存数模块以及数据分析与管理模块；所述用户管理模块用于记录用户资料、登录信息、控制参数、种植品种以及种植时间；所述设备绑定模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述消息推送模块用于更新移动控制端的数据信息和异常报警；所述远程监控模块用于监测设备的实时状态，同时基于注册用户的控制信息完成本地网络设备群的远程控制和管理；所述农业专家数据库模块存储了叶类、芽苗类、草本类、茄果类蔬菜的最适种植参数，注册用户针对不同种植品种从农业专家数据库模块下载最适种植参数，实现农业的智能控制；所述数据存储分析和管理模块基于用户的兴趣、习惯和分享数据，采用数据挖掘针对性的推荐种植品种和服务信息；所述环境监测模块包括光照传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、二氧化碳传感模块和空气质量传感模块，环境监测模块采用无线串口转换电路加单片机与传感器的模型构建；所述光照传感模块由多个均匀分布的光强传感器组成，用于测量植物生长的真实光照强度；所述营养液传感模块由液位传感器、EC值传感器和PH值传感器组成，用于实时检测营养液状态；所述空气质量传感器由PM2.5传感器组成，用于实时检测内部的空气质量；所述安全报警传感模块由门、窗传感器组成，记录门窗状态；所述农业执行模块包括LED控制模块、温度控制模块、湿度控制模块、营养液控制模块、二氧化碳控制模块、空气循环控制模块、空气过滤模块、灭菌消毒模块和安全报警模块，通过使用串口无线转换电路，实现执行系统串口传输与无线传输的无缝转换；所述LED控制模块由LED芯片与驱动电路组成，通过设置LED芯片的光周期、光强度以及光质比，为植物生长提供最适的光照条件；所述温度控制模块由遥控盒子、遥控盒子驱动电路以及空调组成；所述营养液控制模块由循环泵电路和电磁阀电路组成，负责营养液的定时循环和营养液的添加；所述灭菌消毒模块由紫外线灭菌灯及其驱动电路组成，用于内部环境杀菌消毒；所述安全报警模块由语音报警电路组成，当内部温度、营养液液位、营养液EC值、营养液PH值以及二氧化碳浓度高于或低于设定值时，或门、窗长时间未关闭时，该模块将进行安全报警，提示工作人员检查维修；所述农业执行模块包括正方形光斑LED灯，所述正方形光斑LED灯由LED控制模块驱动，正方形光斑LED灯包括网格胶框、导热基板、LED芯片、透镜和保护镜组成；所述网格胶框下部通过封装胶与所述导热基板相连；所述导热基板依据网格胶框的网格个数和位置，在每个正方形网格的中心位置设有相应LED灯正、负极金属焊点；所述LED芯片对应焊接在导热基板的金属焊点上；所述透镜由网格胶框支撑和固定，所述透镜的下部与LED芯片耦接，该透镜的上部与保护镜耦接；所述保护镜的下边缘通过封装胶与网格胶框相连，所述透镜由单块固体材料形成，包括入射面、出射面和4个侧面组成，所述透镜的数目与正方形LED单元数目一致，所述入射面为正方形，该正方形长为0.85mm，所述出射面是边长为7.02mm的正方形，所述出射面与入射面的四边平行且距离3.8mm，所述出射面与入射面的中心点连线垂直于出射面和入射面，所述侧面为特定的曲面结构，由入射面进入透镜的光线经该曲面结构的折射，将变为正方形光束从出射面投出，该光束的半光强角为42°并且在工作面上形成正方形光斑；所述身份认证模块基于指静脉身份认证技术包括检测槽以及认证电路，所述检测槽的两侧设置有红外二极管阵列，检测槽的底部设置有斜台，斜台的上侧设置有与所述斜台平行的倾斜滤光片，所述滤光片与斜台之间形成的空腔内设置有COMS摄像头，所述检测槽与倾斜滤光片相邻的内侧设置有指尖腔，所述指尖腔内部设置有手指开关；所述认证电路包括ARM控制器以及与所述ARM控制器分别连接的数据接口、存储电路和电源电路，所述红外二极管阵列、COMS摄像头和手指开关分别连接所述控制器，所述ARM控制器将检测信息反馈给智能控制器；所述图像采集模块每24小时采集一次植物生长图片，并传输到物联网云平台为用户提供生长过程的图片历史记录，物联网云平台运用图形识别技术对植物从种植到收获的采集图片进行分析并判断生产情况，所述图像采集模...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小武，彭小宁，谌雄文，石元泉，邓绍伟，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43