智慧农业监测系统及其建立方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧农业监测系统及其建立方法，所述智慧农业监测系统包括上位机系统和下位机系统，所述上位机系统包括上位机通信部件、上位机运算部件和显示部件；所述下位机系统包括下位机通信部件、下位机运算部件、数据采集部件和命令执行部件；所述上位机系统与所述下位机系统之间通过上位机通信部件和下位机通信部件进行数据传输。所述智慧农业监测系统的建立包括上位机系统、下位机系统、无线通信模块、系统硬件、系统软件的设计以及系统整体的调试与测试。本发明专利技术的智慧农业监测系统操作简单、系统运行稳定可靠，运用多种传感器对农作物境参数信息进行采集处理，并通过人机交互界面直观显示给用户，以便农业管理者进行自由主观的调控。行自由主观的调控。行自由主观的调控。

【技术实现步骤摘要】
智慧农业监测系统及其建立方法


[0001]本专利技术涉及农业
，尤其涉及智慧农业监测系统及其建立方法。

技术介绍

[0002]在当前快速发展的社会生活中，人们的生活观念随着经济、技术的进步而发生改变。在农业上，人们已经不仅仅只满足于吃饱了，对于我国众多的劳动者来说，都很关注于如何提高农业的产量。与此同时，我国当前农业生产中还存在诸多不太人性化的地方：劳作的人少了，土地面积多了；对于土壤缺水，温室内温湿度的调整以及保暖措施，必须要进行面对面的处理，甚至需要等待大量的时间才能达到理想的效果，这不仅耗费大量的时间还影响了其他劳作的时间，同时还会影响芒种季节的劳作。
[0003]智慧农业监测系统能够有效解决劳作者对土地及作物的管理，通过智慧农业监测系统使人们无论是在何地都能都让监测设备一切准备就绪，智慧农业检测系统除了能够监测土地的状态还可以对作物生长的不利环境做出相应的浇水等控制。此时，劳作者就会体验到智慧的概念。随着无线通讯技术研究的持续发展，以及在智慧农业层面的突破，农民的日常管理会更加的便利化，最大程度上减少了大量人力的投入，让更少的人做效率更高的工作。智慧农业监测系统作为目前农业方面智能化控制的主要方向，各类农业设备智能化控制技术越来越受到社会各界人士的关注并且投入大量的人力物力进行深层次的创新和研发。现有的智慧农业监测系统大多采用PLC作为监控系统的下位机，采用PC机作为上位机，系统总体成本高，体积大，功耗较高。还有相当一部分的农业监控系统的控制核心虽然采用了单片机，但多数采用的是8位单片机，单片机的性能较差，运行速度低且无法运行物联网操作系统，控制程序采用顺序控制方式，实时性较差，显示器也往往采用传统液晶显示器，人机交互性能差。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一套以无线数据通讯为基础进行多点监测的网络智慧农业监测系统，该系统能够监测作物的生长环境、生长状态以及不利状态的调节，成本低，系统稳定，且操作简单方便。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]智慧农业监测系统，其特征在于：包括上位机系统和下位机系统，所述上位机系统包括上位机通信部件、上位机运算部件和显示部件；所述下位机系统包括下位机通信部件、下位机运算部件、数据采集部件和命令执行部件；所述上位机系统与所述下位机系统之间通过上位机通信部件和下位机通信部件进行无线数据传输；
[0007]所述上位机通信部件和下位机通信部件之间进行数据交互传输；
[0008]所述上位机运算部件用于对上位机通信部件接收到的数据进行处理；
[0009]所述显示部件用于界面显示，并提供人为控制输入功能；
[0010]所述下位机运算部件用于对下位机通信部件接收的数据或者数据采集部件采集
的数据进行处理；
[0011]所述数据采集部件通过传感器采集农作物及环境信息；
[0012]所述命令执行部件用于执行相应的命令。
[0013]进一步的，所述上位机系统和下位机系统均采用单片机作为核心控制，所述上位机通信部件和所述下位机通信部件均采用无线通信模块；所述显示部件包括人机交互界面；所述人机交互界面与所述上位机系统的单片机连接，所述上位机系统的单片机通过上位机系统的人机交互界面和无线通信模块将数据和指令传输至下位机系统的无线通信模块；
[0014]所述数据采集部件包括用于CO2浓度检测的CCS811气体传感器、用于环境光照强度检测的B
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LUX
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V30B环境光传感器、用于土壤温湿度检测的AHT10温湿度传感器、用于环境图像监测的OV2640摄像头；
[0015]所述命令执行部件包括用于驱动灌溉水泵、温室自动卷帘控制电机、通风换气扇灯设备的光耦隔离器EL817、CJX2H交流接触器。
[0016]进一步的，所述单片机采用STM32F407ZGT6单片机。
[0017]进一步的，所述无线通信模块采用nRF24L01射频芯片。
[0018]进一步的，所述人机交互界面采用迪文串口屏。
[0019]进一步的，智慧农业监测系统的建立方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0020]S1：上位机系统设计；
[0021]S2：下位机系统设计；
[0022]S3：无线通信模块设计；
[0023]S4：系统硬件设计；
[0024]S5：系统软件设计；
[0025]S6：系统调试与测试。
[0026]进一步的，步骤S4系统硬件设计包括主控制器电路设计、无线通信电路设计、电源电路设计、CO2浓度检测电路设计、开关控制电路设计、光照强度检测电路设计、温湿度检测电路设计、电器驱动电路设计、系统显示模块设计、视频监测模块设计和系统原理图设计。
[0027]进一步的，所述电源电路使用AC/DC开关电源。
[0028]进一步的，步骤S5系统软件设计包括主程序设计、无线通信程序设计、显示程序设计和GUI软件设计。
[0029]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于，
[0030]1、本专利技术中的上位机系统和下位机系统中均采用了高性能的STM32F407ZGT6单片机作为控制核心，替代传统的PLC或8位单片机，并且创造性地将RT
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Thread操作系统运用到系统控制程序的开发，通过在单片机中运行采用基于RT
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Thread操作系统开发的设备驱动和控制程序来实现智慧农业监控的各项功能，基于RT
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Thread操作系统开发的系统控制算法以创建多线程的方式进行数据的采集、数据的接收、系统间通信、数据显示以及自动控制，可以实现实时数据更新的速度和实时控制的目的。此外人机交互界面的开发采用了触摸屏，既降低了成本，又提高了人机交互的便捷和友好。
[0031]2、本专利技术的智慧农业监测系统操作简单、系统运行稳定可靠，运用多种传感器对农作物境参数信息进行采集处理，并通过人机交互界面直观显示给用户，以便农业管理者
进行自由主观的调控。
[0032]3、本专利技术的智慧农业监测系统分别运用CO2传感器、温湿度传感器等各种类型的传感器对农业设备参数进行监控并适时发出预警提醒农田管理人员检查作物的生长状态。此外，还可以通过摄像头来识别在农业环境中的动物，尤其是将害虫极性识别，将识别的图片及相关特性信息导入数据库，或者在云端进行储存；若发生大规模的虫害将进行自动的“清除模式”。
附图说明
[0033]图1为本专利技术智慧农业监测系统总体结构框图。
[0034]图2为本专利技术智慧农业监测系统硬件连接图。
[0035]图3为本专利技术上位机系统框图。
[0036]图4为本专利技术下位机系统框图。
[0037]图5为本专利技术无线通信模块的连接框图。
[0038]图6为本专利技术STM32F407ZGT6最小系统电路原理图。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智慧农业监测系统，其特征在于：包括上位机系统和下位机系统，所述上位机系统包括上位机通信部件、上位机运算部件和显示部件；所述下位机系统包括下位机通信部件、下位机运算部件、数据采集部件和命令执行部件；所述上位机系统与所述下位机系统之间通过上位机通信部件和下位机通信部件进行无线数据传输；所述上位机通信部件和下位机通信部件之间进行数据交互传输；所述上位机运算部件用于对上位机通信部件接收到的数据进行处理；所述显示部件用于界面显示，并提供人为控制输入功能；所述下位机运算部件用于对下位机通信部件接收的数据或者数据采集部件采集的数据进行处理；所述数据采集部件通过传感器采集农作物及环境信息；所述命令执行部件用于执行相应的命令。2.根据权利要求1所述的智慧农业监测系统，其特征在于：所述上位机系统和下位机系统均采用单片机作为核心控制，所述上位机通信部件和所述下位机通信部件均采用无线通信模块；所述显示部件包括人机交互界面；所述人机交互界面与所述上位机系统的单片机连接，所述上位机系统的单片机通过上位机系统的人机交互界面和无线通信模块将数据和指令传输至下位机系统的无线通信模块；所述数据采集部件包括用于CO2浓度检测的CCS811气体传感器、用于环境光照强度检测的B
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V30B环境光传感器、用于土壤温湿度检测的AHT10温湿度传感器、用于环境图像监测的OV2640摄像头...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕杰，赵艳丽，余晨光，高军帅，周冠，
申请(专利权)人：宁夏理工学院，
类型：发明
国别省市：