一种用于数字农业的大棚数据化控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，具体涉及智慧农业领域，包括，数据采集模块、单片机、应用终端模块、执行模块，所述数据采集模块用于采集数据，包括监控设备和带有感应器的各种检测设备；所述单片机为一种STM32单片机，用于处理采集的信息数据，与设置的参数对比生成程序指令，包括CPU、交互模块、串口通信模块等；应用终端模块，用于显示、存储、管理导入的大棚数据信息，进行用户操作，包括显示屏、存储模块、管理者输入模块和警示模块；执行模块用于执行单片机发送的程序指令，包括继电器、智能加湿设备、通风设备、补光设备等。采用STM32单片机作为芯片，功能强大，简单易用，可以整合添加不同功能模块，增加大棚智能化水平。棚智能化水平。棚智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种用于数字农业的大棚数据化控制系统


[0001]本专利技术涉及数字农业
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于数字农业的大棚数据化控制系统。

技术介绍

[0002]数字农业是将数据信息作为农业生产要素，利用信息技术对农业对象、环境和全过程进行可视化表达、数字化设计、信息化管理的现代农业。数字农业使信息技术与农业各个环节实现有效融合，对改造传统农业、转变农业生产方式具有重要意义。
[0003]温室大棚对我国农业发展具有重大的推进作用。对于温室大棚来说，温度、湿度、光照强度和CO2浓度都需要监测和调控，保证温室大棚环境温度处于稳定状态。但与智能温室大棚相比，传统温室大棚相对简陋，存在保温能力差、抗压能力差、通气能力差等问题，需要大量的人力物力、生产效率低下，无法及时满足人们的生产需求。
[0004]温室大棚数据化控制系统是一种智能化管理大棚的科学系统，这种系统需要相应的感应设备来保证系统的正常运行，温室大棚数据化控制系统是将信息技术运用到农业的体现，通过系统设定的各种指令，自动化的完成管理工作，无需大量的人工操作，是一种现代化农业发展的必要工具。大棚数据化控制系统的发展有利于实现农产品的溯源，实现农产品种植情况的追溯。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，通过采集大棚内影响作物的数据，将数据与理想模型进行对比，得到程序指令，控制器根据程序指令控制继电器，继而控制智能设备的开关，实现对大棚内关键环境指标的控制，实现大棚的智能管理，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，包括，数据采集模块、单片机、应用终端模块、执行模块，所述数据采集模块用于采集数据，包括监控设备和带有感应器的各种检测设备；所述单片机为一种STM32单片机，用于处理采集的信息数据，与设置的参数对比生成程序指令，包括CPU、交互模块、串口通信模块等；应用终端模块，用于显示、存储、管理导入的大棚数据信息，进行用户操作，包括显示屏、存储模块、管理者输入模块和警示模块；执行模块用于执行单片机发送的程序指令，包括继电器、智能加湿设备、通风设备、补光设备等。
[0007]在一个优选地实施方式中，所述系统流程如下：
[0008]步骤101.数据采集，通过监控设备和带有传感器的各种监测设备，监测到大棚内图像和影响环境的关键指标，所述监测设备包括光照感应器、空气温湿度感应器、土壤PH值感应器、土壤温湿度感应器、二氧化碳浓度传感器等，传感器将数据传输到STM32单片机中；
[0009]步骤102.数据预处理，将采集的数据进行预处理，通过在通讯协议中加入帧头、帧尾、数据长度、校验这四个标志中的一个或多个，保证通讯的稳定性；
[0010]步骤103.数据判断，输出程序指令，单片机接收经处理的数据信息后，以系统设置参数和理想环境模型为对比，通过数据模型对大棚内数据进行监视、判断，并输出判断结果并输送至执行模块和应用终端；
[0011]步骤104.控制设备工作，单片机中控制模块接收到单片机生成的判断结果，执行模块执行指令程序，控制大棚内加湿装置、补光装置、通风装置。单片机通过操作指令控制继电器的开关，继电器与大棚内智能设备相连；
[0012]步骤105.应用终端模块实时监控，应用终端模块与单片机相连，包括显示屏、管理输入模块、警示模块、数据存储模块等，用于显示数据、输入管理者指令、警示异常、存储数据。
[0013]在一个优选地实施方式中，所述数据采集模块与单片机的数据传输基于SPI串口通信协议，单片机通过串口通信模块发送指令给传感器，让传感器返回测得的数据。
[0014]在一个优选地实施方式中，所述数据预处理通过在通讯协议中加入帧头、帧尾、数据长度、校验这四个标志中的一个或多个，保证通讯的稳定性。
[0015]在一个优选地实施方式中，所述数据模型的建模步骤如下：
[0016]步骤301.数据分析，首先将不同环境数据进行分类，如，土壤湿度、空气温湿度、光照强度、光照时间、土壤PH值，研究大棚内不同类型数据之间的影响，和对大棚内作物影响权重，找出大棚内环境变化的内在规律，设置环境因素权重，如，二氧化碳含量数据组合的权重W1为20％、土壤湿度数据权重W2为30％和土壤PH数据的权重W3为15％、光照强度数据的权重W4为20％、空气温度数据的权重W5为10％、空气湿度数据的权重W6为5％；
[0017]步骤302.设置参数，设置理想环境下的土壤湿度X01、空气温湿度X02、光照强度X03、光照时间X04、土壤PH值数据X05等参数区间，参数区间随时间变化有波动；
[0018]步骤303.加权计算，根据实时采集的土壤温度数据X1、土壤湿度数据X2、土壤PH数据X3与其所占权重，计算出加权平均值P，P＝(X1
×
W1+X2
×
W2+X3
×
W3+
……
)/(W1+W2+W3+
……
)，最后根据所测加权平均值P与理想状态下加权平均值P0比较，判断有无异常，若超过正负偏差18％，则判断结果为异常Y1，否则为Y0；
[0019]步骤304.分析异常，结果为异常Y1时，分别计算X01与X1比值、X02与X2比值、X03与X3比值
……
，找出比值偏离1最远的项目，生成预先设定的程序指令；
[0020]步骤305.执行指令程序，首先设置异常分析结果程序指令与控制设备的继电器对应关系，然后执行指令程序，程序指令通过控制与设备相连的继电器实现对设备的控制。
[0021]在一个优选地实施方式中，所述管理者输入模块通过单片机内的人机交互模块实现，具体为可编程控制器(PLC)执行，可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成，管理者通过可编程逻辑控制器(PLC)将控制指令随时载入内存进行储存与执行。
[0022]在一个优选地实施方式中，所述数据存储模块存储了大棚内与作物相关的各种数据，数据量大，本专利技术将数据导入云平台，为后续农产品的溯源工作提供信息支撑。
[0023]本专利技术的技术效果和优点：
[0024]1、该种用于数字农业的大棚数据化控制系统，采用STM32单片机作为芯片，功能强大，简单易用，可以整合添加不同功能模块，增加大棚智能化水平；
[0025]2、该种用于数字农业的大棚数据化控制系统，通过管理者输入模块，管理者可编
程逻辑控制器(PLC)将控制指令随时载入内存进行储存与执行，有利于大棚的精细化管理；
[0026]3、该种用于数字农业的大棚数据化控制系统，通过将数据导入云平台，为后续农产品的溯源工作提供信息支撑。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0028]图2为本专利技术的传感器与单片机代码示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，包括，数据采集模块、单片机、应用终端模块、执行模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集数据，包括监控设备和带有感应器的各种检测设备；所述单片机为一种STM32单片机，用于处理采集的信息数据，与设置的参数对比生成程序指令，包括CPU、交互模块、串口通信模块等；应用终端模块，用于显示、存储、管理导入的大棚数据信息，进行用户操作，包括显示屏、存储模块、管理者输入模块和警示模块；执行模块用于执行单片机发送的程序指令，包括继电器、智能加湿设备、通风设备、补光设备等。2.根据权利要求1所述的一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，其特征在于：所述系统流程如下：步骤101.数据采集，通过监控设备和带有传感器的各种监测设备，监测到大棚内图像和影响环境的关键指标，所述监测设备包括光照感应器、空气温湿度感应器、土壤PH值感应器、土壤温湿度感应器、二氧化碳浓度传感器等，传感器将数据传输到单片机中；步骤102.数据预处理，将采集的数据进行预处理，通过在通讯协议中加入帧头、帧尾、数据长度、校验这四个标志中的一个或多个，保证通讯的稳定性；步骤103.数据判断，输出程序指令，单片机接收经处理的数据信息后，以系统设置参数和理想环境模型为对比，通过数据模型对大棚内数据进行监视、判断，并输出判断结果并输送至执行模块和应用终端；步骤104.控制设备工作，控制模块接收到单片机生成的程序指令，执行模块执行指令程序，通过操作指令控制继电器的开关，进而控制大棚内加湿装置、补光装置、通风装置，继电器等智能设备；步骤105.应用终端模块实时监控，应用终端模块与单片机相连，包括显示屏、管理输入模块、警示模块、数据存储模块等，用于显示数据、输入管理者指令、警示异常、存储数据。3.根据权利要求1所述的一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，其特征在于：所述数据采集模块与单片机的数据传输基于SPI串口通信协议，单片机通过串口通信模块发送指令给传感器，让传感器返回测得的数据。4.根据权利要求1所述的一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，其特征在于：所述数据预处理通过在通讯协议中加入帧头、帧尾、数据长度、校验这四个标志中的一个或多个，保证通讯的稳定性。5.根据权利要求2所述的一种用于数字农业的大棚数据化控制系统，其特征在于：所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，
申请(专利权)人：安徽为仁信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：