智慧大棚环境巡检系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智慧大棚环境巡检系统，其包括：移动巡检装置、固定检测装置和反向控制装置，所述移动巡检装置包括移动小车、移动小车上安装的检测装置以及地面上铺设的运行线路标识，所述检测装置包括单片机和与单片机连接的土壤温湿度传感器、CO2浓度传感器、烟雾传感器；所述固定检测装置包括空气温湿度传感模块、光照传感器模块；反向控制装置包括加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块。本发明专利技术将检测地面参数的传感器放置在移动巡检装置上，将检测地面以上参数的传感器定点设置，所有检测传感器与云平台连接，适用于大棚定点环境巡检，实现了自动检测作物生长环境和远程控制环境参数，为智能化农业种植提供了一个很好的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
智慧大棚环境巡检系统
本专利技术属于智能化农业种植
，具体涉及一种动静搭配的智慧大棚环境巡检系统。
技术介绍
近年来，在农业种植
，我国的农业现代化持续推进，同时也暴露了一些问题。大部分中小农户分散经营，农技、农法相对落后，灌溉、施肥、喷药全凭农民经验而缺乏科学指导；农业相对收益逐年下降，农民劳动积极性受挫，间接影响了农业向更智能、更高产、更高效的方向发展；生活水平的快速提高使人们对农作物的卫生安全、品质的要求越来越严格，传统的农耕模式已逐渐不能满足市场需求。温室大棚由其高精度、高产量、高质量的特点在农业种植上更加普遍，越来越多的农产品在大棚中培育。经对现有技术的公开文献检索及实地探访调查，我国的温室监控系统还停留在单因子控制阶段，大多数的花卉大棚的温度、湿度、二氧化碳、光照的采集都是通过分立的、简单的仪器测量，这样不仅精度低，而且工作量很大；目前的温室大棚系统大多还停留在静态数据采集及数据处理水平上，在对大棚的远程管控上还有很大的发展空间。目前的大棚检测装置是人为随意放置，没有科学安排合理位置和数量。我们希望研发一种自动巡检装置，能够实现定时定点自动巡检，既可以检测所需位置参数，又可以减少传感器数目，并且在不工作状态对农业活动不产生影响。
技术实现思路
本专利技术设计一种智慧大棚环境巡检系统，弥补现有技术中仅使用固定传感器占用空间资源、检测精度低的缺点，将检测地面参数的传感器放置在移动巡检装置上，将检测地面以上参数的传感器定点设置，所有检测传感器与云平台连接，方便农户管理。本专利技术的智慧大棚环境巡检系统包括：移动巡检装置、固定检测装置和反向控制装置，所述移动巡检装置包括移动小车、移动小车上安装的检测装置以及地面上铺设的运行线路标识，所述移动小车的控制核心为车载的第一单片机，所述检测装置包括与第二单片机连接的土壤温湿度传感器、CO2浓度传感器、烟雾传感器；第一单片机与第二单片机相连；所述固定检测装置包括空气温湿度传感模块、光照传感器模块，空气温湿度传感器模块包括固定在大棚壁面上的数字温湿度传感器本体及其相连的第三单片机；光照传感器模块包括光照传感器本体及其相连的第三单片机，沿棚长方向每隔固定距离在大棚棚壁的90度圆弧范围内安装一组光照传感器本体；所述反向控制装置包括加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块，所述加热模块包括连接第一继电器的加热板；喷雾加湿模块包括进水口、喷雾口和喷雾电机，喷雾电机连接第二继电器，进水口通过导管连接水箱；所述灯光控制模块包括连接第三继电器的照明灯；第一继电器、第二继电器、第三继电器均连接独立的第三单片机；所述第二单片机、第三单片机通过无线路由器连接至OneNet平台，采集的环境数据上传至OneNet平台后，在用户的网页终端或移动智能终端进行图表化显示，用户能够通过网页终端或移动智能终端发出指令，控制第一继电器、第二继电器、第三继电器，进而控制所述加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块的工作；用户亦可设置阈值，让软件系统根据采集的数据自动发出指令。具体的，所述移动小车上安装有摄像头、舵机模块、电源模块、驱动电路模块，所述摄像头位于车体前部，固定在碳素杆上；舵机模块通过转向器与前轮相连；第一单片机位于车体中部，分别连接摄像头、舵机模块、电源模块、驱动电路模块；驱动电路模块位于车体后部，与后轮驱动电机相连。具体的，所述驱动电路为双电机驱动，分别连接后轮左、右两个驱动电机，控制移动小车的运动速度和运动方向。具体的，所述的空气温湿度传感器模块本体固定在大棚壁面上1.5-2米高度处。具体的，每隔固定距离在大棚棚壁朝阳面的90度圆弧上安装两个光照传感器本体，分别位于90度圆弧的1/3及2/3处。具体的，所述加热板设置在距离大棚棚壁1.5~2m，距离地面高度0.2~0.5m处。具体的，所述喷雾加湿模块设置在大棚薄膜一边的底部。具体的，所述灯光模块设置在距离大棚顶部0.2~0.3m处。具体的，所述土壤温湿度传感器安装于移动小车的机械臂上，机械臂的控制端连接第一单片机，当小车运行到设定位置，进行停留检测，机械臂将土壤温湿度传感器插入土壤表面采集数据。具体的，所述第三单片机均连接有独立的电源模块，且自身具有WiFi模块；所述第二单片机连接移动小车电源，且自身具有WiFi模块。本专利技术的优点是：将移动巡检装置和固定检测装置结合，综合动态的检测环境参数，极大的减少了传感器使用数量，并实现多点检测，提高了检测精度，配合网络配置与OneNET中国移动物联网开放平台，对环境数据进行管理，再结合反向控制装置对大棚现场环境进行自动干预。匍匐于地面的摄像头智能巡检车与地面之上合适位置的固定传感器检测有机结合，适用于大棚定点环境巡检，实现了自动检测作物生长环境和远程控制环境参数，为智能化农业种植提供了一个很好的解决方案。附图说明图1是移动巡检装置结构示意图。图2是智能大棚中固定检测装置和反向控制装置的具体位置示意图。图3是移动巡检装置隔离电路图。图4是移动巡检装置摄像头电路图。图5是移动巡检装置稳压电路图。图6是移动巡检装置驱动电机电路图。图7是大棚环境巡检系统结构框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的解释说明。本专利技术的系统包括：移动巡检装置、固定检测装置和反向控制装置。所述移动巡检装置包括移动小车、移动小车上安装的检测装置以及地面上铺设的运行线路标识。移动小车如图1所示，移动小车8上装有摄像头2、舵机模块3、第一单片机4、电源模块5、驱动电路模块6，所述摄像头2位于车体前部，固定在碳素杆上；舵机模块3通过转向器与前轮相连。检测装置1包括第二单片机和与第二单片机连接的土壤温湿度传感器、CO2浓度传感器及烟雾传感器1。其中土壤温湿度传感器安装于移动小车8的机械臂上，机械臂的控制端连接第一单片机4。第一单片机4位于车体中部，分别连接摄像头2、舵机模块3、电源模块5、驱动电路模块6以及第二单片机；驱动电路模块6位于车体后部，分别与左、右后轮驱动电机7.1、7.2相连。实施例中，适应大棚尺寸为长度不限，宽度5~6m，高度3~4m。采用摄像头2型号为OV7725，距离车上表面25cm，摄像头电路如图4所示；CO2浓度传感器型号为HDC1080，烟雾传感器型号为MQ2，空气温湿度传感器型号为AM2302，光照传感器型号为BH1750。智能巡检小车采用第一单片机为控制核心，第一单片机4的型号可以采用MK60DN512、MK66FX，此类型号单片机具有良好的图像处理能力，Flash容量更加大，运算速度更快。第二单片机、第三单片机采用ESP8266型号，此种单片机可以处理少量传感器数据并能够通过自带WIFI模块连接云平台，价格低廉。ESP8266单片机用于处理数据和上传数据，通过自身的WiFi模块经过EDP协议将数据实时上传云平台。所述第一单片机4为一个集成电路板，包含K60主芯片和74LS244隔离芯片（以MK60DN512为例），通过隔离芯片与舵机3、驱动电路模块6连接。隔离芯片电路如图3所示。电源模块5为LM2940芯片稳压，将7.2V电池稳压到5V和3V供单片机4、驱动电机7.1、7.2以及传感器使用。稳压电路如图5所示。电源模块5位于单片机集成电路板下方。如图6所示，所述驱动电路6为双电机驱动，驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智慧大棚环境巡检系统，其特征是，包括：移动巡检装置、固定检测装置和反向控制装置，所述移动巡检装置包括移动小车、移动小车上安装的检测装置以及地面上铺设的运行线路标识，所述移动小车的控制核心为车载的第一单片机，所述检测装置包括与第二单片机连接的土壤温湿度传感器、CO2浓度传感器、烟雾传感器；第一单片机与第二单片机相连；所述固定检测装置包括空气温湿度传感模块、光照传感器模块，空气温湿度传感器模块包括固定在大棚壁面上的数字温湿度传感器本体及其相连的第三单片机；光照传感器模块包括光照传感器本体及其相连的第三单片机，沿棚长方向每隔固定距离在大棚棚壁的90度圆弧范围内安装一组光照传感器本体；所述反向控制装置包括加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块，所述加热模块包括连接第一继电器的加热板；喷雾加湿模块包括进水口、喷雾口和喷雾电机，喷雾电机连接第二继电器，进水口通过导管连接水箱；所述灯光控制模块包括连接第三继电器的照明灯；第一继电器、第二继电器、第三继电器均连接独立的第三单片机；所述第二单片机、第三单片机通过无线路由器连接至OneNet平台，采集的环境数据上传至OneNet平台后，在用户的网页终端或移动智能终端进行图表化显示，用户能够通过网页终端或移动智能终端发出指令，控制第一继电器、第二继电器、第三继电器，进而控制所述加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块的工作；用户亦可设置阈值，让软件系统根据采集的数据自动发出指令。...

【技术特征摘要】
1.智慧大棚环境巡检系统，其特征是，包括：移动巡检装置、固定检测装置和反向控制装置，所述移动巡检装置包括移动小车、移动小车上安装的检测装置以及地面上铺设的运行线路标识，所述移动小车的控制核心为车载的第一单片机，所述检测装置包括与第二单片机连接的土壤温湿度传感器、CO2浓度传感器、烟雾传感器；第一单片机与第二单片机相连；所述固定检测装置包括空气温湿度传感模块、光照传感器模块，空气温湿度传感器模块包括固定在大棚壁面上的数字温湿度传感器本体及其相连的第三单片机；光照传感器模块包括光照传感器本体及其相连的第三单片机，沿棚长方向每隔固定距离在大棚棚壁的90度圆弧范围内安装一组光照传感器本体；所述反向控制装置包括加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块，所述加热模块包括连接第一继电器的加热板；喷雾加湿模块包括进水口、喷雾口和喷雾电机，喷雾电机连接第二继电器，进水口通过导管连接水箱；所述灯光控制模块包括连接第三继电器的照明灯；第一继电器、第二继电器、第三继电器均连接独立的第三单片机；所述第二单片机、第三单片机通过无线路由器连接至OneNet平台，采集的环境数据上传至OneNet平台后，在用户的网页终端或移动智能终端进行图表化显示，用户能够通过网页终端或移动智能终端发出指令，控制第一继电器、第二继电器、第三继电器，进而控制所述加热模块、喷雾加湿模块、灯光模块的工作；用户亦可设置阈值，让软件系统根据采集的数据自动发出指令。2.如权利要求1所述的智慧大棚环境巡检系统，其特征是，所述移动小车上安装有摄像头、舵机模块、电源模块、驱动电路模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙顺远，鞠善忠，沈启迪，王京，姚辉鹏，高宇，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32