一種基于cps的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)種植技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式仍以傳統(tǒng)的人力為主、并輔以傳統(tǒng)機械的方式，生產(chǎn)效率低，信息化、智能化程度地。傳統(tǒng)農(nóng)作物種植方式依賴于人工，對農(nóng)作物生長環(huán)境無法進行實時監(jiān)控，特別是農(nóng)作物生長密切相關(guān)的光照度、溫濕度、土壤水分、二氧化碳濃度等參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式正在向智能化進行變革。
[0003]農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于溫室大棚的監(jiān)控。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)通常是基于有線傳感網(wǎng)絡(luò)或無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。其中，基于有線傳感網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)因其信號傳輸距離受到成本制約，且信號傳輸質(zhì)量隨信號傳輸距離增加而降低，現(xiàn)已基本不用。在一些有線固定設(shè)施不足的室外場合，使用移動通信網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)據(jù)是不可避免，這些安裝在室外的線很容易損壞而導(dǎo)致其數(shù)據(jù)丟失幾率大、網(wǎng)絡(luò)健壯性差。且這些系統(tǒng)在采集時，基本上只能對大棚內(nèi)部部分?jǐn)?shù)據(jù)進行采集，使得監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)比較有限，若需要采集比較全面的數(shù)據(jù)需要安裝多套監(jiān)控系統(tǒng)，導(dǎo)致其控制效率低、控制成本高。同時，一般的智能系統(tǒng)無法做到對農(nóng)作物生長狀態(tài)的實時分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)之間的各個單元之間均是通過無線進行通信的，不需要大量布線，解決了數(shù)據(jù)丟失幾率大、控制
[0005]效率低的問題。并且能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控農(nóng)作物的生長狀態(tài)，并實時調(diào)整環(huán)境參數(shù)，以創(chuàng)造農(nóng)作物最佳的生長環(huán)境，促進培養(yǎng)種植效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，包括中央處理模塊、信息采集模塊、設(shè)備控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)中心模塊、客戶端、遠(yuǎn)程專家模塊；信息采集模塊用于采集環(huán)境參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳輸給數(shù)據(jù)中心模塊；數(shù)據(jù)中心模塊，用于接收信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理后，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給中央處理模塊；中央處理模塊包括嵌入式處理器，用于接收數(shù)據(jù)中心模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，向控制模塊發(fā)出控制指令；設(shè)備控制模塊用于接收中央處理模塊發(fā)出的指令并控制其所驅(qū)動設(shè)備的工作；客戶端用于用戶觀察農(nóng)作物生長狀態(tài)；控制設(shè)備，改變農(nóng)作物生長環(huán)境；遠(yuǎn)程專家模塊用于接收數(shù)據(jù)中心模塊發(fā)送的農(nóng)作物生長異常信息，并提供專業(yè)分析和指導(dǎo)意見。
[0007]所述的信息采集模塊包括光照度傳感器、溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤酸堿度傳感器和攝像設(shè)備。
[0008]所述的設(shè)備控制模塊由控制器及其驅(qū)動的設(shè)備組成，所述的設(shè)備包括LED燈及升降臺、卷膜電動機、灌溉設(shè)備、CO2釋放器。
[0009]所述的網(wǎng)絡(luò)模塊包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)。
[0010]所述的數(shù)據(jù)中心模塊包括后臺數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)存儲中心。
[0011]所述的客戶端包括手機客戶端和PC客戶端。
[0012]本發(fā)明的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，實時測算農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)，并融入圖像處理技術(shù)對農(nóng)作物生長狀態(tài)進行實時分析，調(diào)整環(huán)境條件參數(shù)，使農(nóng)作物生長的環(huán)境條件達到最佳狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)做進一步詳細(xì)的描述和說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，包括信息采集模塊1、中央處理模塊2、數(shù)據(jù)中心模塊3、設(shè)備控制模塊4、網(wǎng)絡(luò)模塊5、客戶端6和遠(yuǎn)程專家模塊7。信息采集模塊I包括光照度傳感器、溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤酸堿度傳感器和攝像設(shè)備，主要是用于采集光照、溫濕度、C02濃度、土壤濕度、土壤酸堿度等環(huán)境參數(shù)，攝像設(shè)備拍攝農(nóng)作物生長站臺照片，采集的環(huán)境參數(shù)以及圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊5傳輸給數(shù)據(jù)中心模塊3 ;數(shù)據(jù)中心模塊3包括后臺數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)存儲中心，后臺數(shù)據(jù)處理中心將接收的信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)行處理后，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給中央處理模塊2，同時，將數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)存儲中心；中央處理模塊3，接收到數(shù)據(jù)中心模塊3發(fā)送的數(shù)據(jù)，并向設(shè)備控制模塊4發(fā)出控制指令；設(shè)備控制模塊4由控制器及其驅(qū)動的設(shè)備組成，控制器驅(qū)動的設(shè)備包括LED燈及升降臺、卷膜電動機、灌溉設(shè)備、CO2釋放器。其主要功能是接到中央處理模塊發(fā)出的控制指令后，來控制上述設(shè)備的開啟和關(guān)閉，從而對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行自動調(diào)整，使其達到農(nóng)作物的最佳生長環(huán)境?？蛻舳?包括手機客戶端和PC客戶端，用戶通過客戶端可以控制系統(tǒng)的設(shè)備，調(diào)整農(nóng)作物生長環(huán)境條件；遠(yuǎn)程專家模塊7用于接收數(shù)據(jù)中心模塊2發(fā)送的農(nóng)作物生長異常信息，并提供專業(yè)分析和指導(dǎo)意見?？蛻舳?、數(shù)據(jù)中心模塊、遠(yuǎn)程專家模塊、中央處理模塊、設(shè)備控制模塊之間進行通訊的網(wǎng)絡(luò)模塊包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)。信息采集模塊與中央處理模塊之間采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0016]本發(fā)明的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，通過信息采集模塊采集農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳遞給數(shù)據(jù)中心模塊，在數(shù)據(jù)中心模塊中建立農(nóng)作物生長環(huán)境模型，通過分析農(nóng)作物的生長周期，得出不同階段農(nóng)作物所需的環(huán)境參數(shù)，然后將該參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳輸給中央處理模塊，中央處理模塊通過設(shè)備控制模塊對農(nóng)作物生長環(huán)境進行調(diào)節(jié)與控制。
[0017]信息采集模塊的攝像設(shè)備拍攝農(nóng)作物的圖片，經(jīng)過中央處理模塊的嵌入式處理器進行預(yù)處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)中心模塊的后臺數(shù)據(jù)處理中心，后臺數(shù)據(jù)處理中心通過對得到的農(nóng)作物圖片進行圖像處理分析，將之與數(shù)據(jù)庫中所保存的正常生長狀態(tài)的農(nóng)作物的圖片進行對比，分析得到其所處的生長狀態(tài)及存在的異常狀態(tài)，通過預(yù)置環(huán)境參數(shù)對農(nóng)作物環(huán)境進行調(diào)控；同時，將無法分析的異常狀態(tài)圖片發(fā)送給遠(yuǎn)程專家進行分析，遠(yuǎn)程專家可給出相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)或處理辦法。
[0018]用戶可通過客戶端觀察農(nóng)作物生長情況，并可控制設(shè)備以達到改變農(nóng)作物生長環(huán)境的目的。
【主權(quán)項】
1.一種基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:包括中央處理模塊、信息采集模塊、設(shè)備控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)中心模塊、客戶端、遠(yuǎn)程專家模塊； 信息采集模塊用于采集環(huán)境參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳輸給數(shù)據(jù)中心模塊； 數(shù)據(jù)中心模塊，用于接收信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理后，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給中央處理模塊； 中央處理模塊包括嵌入式處理器，用于接收數(shù)據(jù)中心模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，向設(shè)備控制模塊發(fā)出控制指令； 設(shè)備控制模塊用于接收中央處理模塊發(fā)出的指令并控制其所驅(qū)動設(shè)備的工作； 客戶端用于用戶觀察農(nóng)作物生長狀態(tài)；控制設(shè)備，改變農(nóng)作物生長環(huán)境； 遠(yuǎn)程專家模塊用于接收數(shù)據(jù)中心模塊發(fā)送的農(nóng)作物生長異常信息，并提供專業(yè)分析和指導(dǎo)意見。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:信息采集模塊包括光照度傳感器、溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤酸堿度傳感器和攝像設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)備控制模塊由控制器及其驅(qū)動的設(shè)備組成，所述的設(shè)備包括LED燈及升降臺、卷膜電動機、灌溉設(shè)備、0)2釋放器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的網(wǎng)絡(luò)模塊包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)中心模塊包括后臺數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)存儲中心。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，其特征在于:客戶端包括手機客戶端和PC客戶端。
【專利摘要】本實用新型屬于農(nóng)業(yè)種植技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)?；贑PS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，包括中央處理模塊、信息采集模塊、設(shè)備控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)中心模塊、客戶端、遠(yuǎn)程專家模塊。模塊相互之間通過網(wǎng)絡(luò)模塊進行通訊。本實用新型的基于CPS的智能農(nóng)作物培養(yǎng)種植管理系統(tǒng)，實時測算農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)，并融入圖像處理技術(shù)對農(nóng)作物生長狀態(tài)進行實時分析，智能調(diào)整環(huán)境條件參數(shù)，使農(nóng)作物生長的環(huán)境條件達到最佳狀態(tài)。
【IPC分類】G05B19/418
【公開號】CN204667158
【申請?zhí)枴緾N201520358706
【發(fā)明人】梁卿昌
【申請人】青島炎煌信息科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月29日