一種基於雲平臺的智慧農業監控系統的製作方法
2023-05-15 00:51:06 2
一種基於雲平臺的智慧農業監控系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，該系統是由雲端伺服器1、智能網關2、Zigbee協調點3、單片機控制模塊4、太陽能蓄電池5、Zigbee終端節點6、溫度傳感器7、溼度傳感器8、無線攝像頭9、聲音檢測模塊10、水泵11、發聲模塊12、顯示器13組成。雲端伺服器1與單片機控制模塊4通過串口線連接，水泵11與單片機控制模塊4通過繼電器相連，發聲模塊12通過單片機IO口相連，顯示器13為雲端伺服器5終端顯示器。智能網關2通過串口線與雲端伺服器1相連，Zigbee協調點3與智能網關2通過串口數據線相連，太陽能蓄電池5通過導線向Zigbee協調點3和Zigbee終端節點6供電，蓄電池為無線攝像頭9和聲音檢測模塊10供電。Zigbee協調點3與Zigbee終端節點6通過無線通信進行交互。
【專利說明】-種基於雲平臺的智慧農業監控系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及微型控制系統的物聯網【技術領域】，特別涉及一種基於雲平臺的智 慧農業監控系統。
【背景技術】
[0002] 智慧農業是當前世界各國物聯網技術理論研究的熱點之一，目前世界上很多國家 都致力於研究該項技術，並且在大力地推廣，取得了可觀的經濟效益和促進了農業的飛速 發展。智慧農業是物聯網產業的一個分支，是智慧地球的重要組成部分。智慧農業使得從 事農業工作的廣大農民朋友能夠科學的種植作物，提高了產量，促進了農業的現代化與智 能化的發展。
[0003] 目前在農業管理方面，特別是大型的農場，由於其地域遼闊，採用的是人工化管理 方式，任何農田間的事情都需要管理人員去現場進行查看與操作，其缺點是費時費力，效率 十分低下。而本實用新型能夠很好地解決上面的問題。
【發明內容】
[0004] 本實用新型提供了一種新型智慧農業監控系統，該系統對於農戶主人來說，能夠 十分方便快捷的了解農田的情況，省時省力；對於農田中的莊稼來說，能夠及時地得到科學 照料，提高產量。一方面，農戶主人只需要在家中觀察農田的情況，無需親自跑到遙遠的農 田去查看莊稼的情況（如：田間有沒有水，有沒有害蟲等）；另一方面，很多簡單的，不需要 人為親自去幹的活，完全能夠通過利用本系統自動化控制。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案為：一種基於雲平臺的智慧農業監 控系統，該系統是由雲端伺服器1、智能網關2、Zigbee協調點3、單片機控制模塊4、太陽能 蓄電池5、Zigbee終端節點6、溫度傳感器7、溼度傳感器8、無線攝像頭9、聲音檢測模塊10、 水泵11、發聲模塊12、顯示器13組成。雲端伺服器1與單片機控制模塊4通過串口線模塊， 水泵11與單片機控制模塊4通過繼電器相連，發聲模塊12通過單片機的10 口相連，顯示 器13為雲端伺服器1的終端顯示器。
[0006] 本實用新型所述智能網關2與雲端伺服器1採用的是網線進行連接；所述雲端服 務器1的處理性能取決於數據量的大小，數據越大要採取高性能伺服器；所述太陽能蓄電 池5能儲存電量。
[0007] 智能網關2通過串口線與雲端伺服器1相連，Zigbee協調點3與智能網關2通過 串口數據線相連，相應的太陽能蓄電池5通過導線向Zigbee協調點3和Zigbee終端節點6 供電，太陽能蓄電池5必須為無線攝像頭9和聲音檢測模塊10供電。Zigbee協調點3與 Zigbee終端節點6通過無線通信進行交互。
[0008] 本實用新型所述的單片機控制模塊4中的單片機為nRF24El單片機模塊中的C51 單片機內核採用nRF24El單片機模塊中的C51單片機內核，對收到的指令信息進行判斷處 理，決定是否向水泵發送開啟或關閉的指令。
[0009] 本實用新型所述的Zigbee協調點3，Zigbee終端節點6這兩者沒有什麼本質的區 另IJ，只是燒進模塊的程序不同而已。
[0010] 本實用新型所述的太陽能蓄電池5其輸出電壓、電流必須要與Zigbee的輸入電壓 相同。
[0011] 本實用新型所述的溫度傳感器7和溼度傳感器8必須能夠設定上傳數據的頻率。
[0012] 本實用新型所述的無線攝像頭9是普通的網絡攝像頭，通過配置不同的ip地址可 以方便的對不同地方通過攝像頭進行監控。
[0013] 本實用新型所述的水泵11對農作物進行灌溉，同時可以調節抽水的速率，達到農 戶主人對莊稼灌溉速度控制的目的。
[0014] 本實用新型所述的發聲模塊12必須能夠讓很大面積的農田之內聽到發出的驅趕 各種常見鳥類的聲音。
[0015] 本實用新型所述的顯示器13能夠顯示各個無線攝像頭拍攝的情況。
[0016] 本實用新型安裝過程是將本系統的Zigbee協調點3、單片機控制模塊4、太陽能蓄 電池5、Zigbee終端節點6、溫度傳感器7、溼度傳感器8、無線攝像頭9、聲音檢測模塊10以 適當的距離分布在農田中，遵循的一個原則是必須能夠在保證了解每塊天地的農作物情況 的前提下儘量保證充分復用Zigbee協調點3。水泵11布置在傳感器周圍，發聲模塊12安 裝在農田的邊上，對著農田中心播放驅逐鳥類的聲音。顯示器13布置在農戶家中連接著雲 端伺服器1。
[0017] 有益效果：
[0018] 1、本實用新型安裝簡易，能有效幫助農戶主人，特別是大型農場主提供各種便利， 節約了僱傭管理人員的成本，方便實時了解農作物。
[0019] 2、本實用新型的設計巧妙，能夠自動的灌溉與驅逐鳥類，省時省力。
[0020] 3、本實用新型的雲端服務對外提供可擴展的接口，可以對雲端進行復用，可以為 多個農戶提平臺，節約開支。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型智慧農業監控系統的結構示意圖。
[0022] 標記說明：1-雲端伺服器；4-單片機控制模塊；11-水泵；12-發聲模塊；
[0023] 圖2為本實用新型智慧農業監控系統安裝的結構示意圖。
[0024] 標記說明：2_智能網關；3-Zigbee協調點；5-太陽能蓄電池；6-Zigbee終端節點； 7_溫度傳感器；8-溼度傳感器；9-無線攝像頭；10-聲音檢測模塊；11-水泵；12-發聲模 塊；13-顯不器。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0026] 如圖1和圖2所示，本實用新型的整體裝置結構是由雲端伺服器1、智能網關2、 Zigbee協調點3、單片機控制模塊4、太陽能蓄電池5、Zigbee終端節點6、溫度傳感器7、溼 度傳感器8、無線攝像頭9、聲音檢測模塊10、水泵11、發聲模塊12、顯示器13組成。溫度傳 感器7和溼度傳感器8收集土壤中的溫度的溼度，並通過Zigbee終端節點6轉發到Zigbee 協調點3,再由智能網關2發送到雲端伺服器1，雲端伺服器1通過對收集到的數據進行分 析，如果溫度高於閾值或者溼度低於閾值，則通過水泵11抽水進行灌溉。聲音檢測模塊10 能夠檢測出一定頻率的聲音，並且實時的數據傳到伺服器進行數據匹配分析，如果與預先 存儲在伺服器上的鳥叫聲匹配的話，則通過發聲模塊12播放驅逐鳥類的聲音，能夠有效的 在播種和作物成熟的時候減少損失，因為如果播下去的種子被鳥類吃掉的話，就意味著產 量的減少；豐收的時候也有相當一部分會被吃掉。通過顯示器13能夠清晰的看清楚田間的 各種情況，攝像頭可以360度進行旋轉，全方位了解作物情況，例如：有牲畜闖入、有人偷盜 或者是有害蟲需要噴灑農藥。
[0027] 如圖2所示，本實用新型的智慧農業系統是結合農業中存在的問題和雲端伺服器 1連結成的一套完整的新型簡易智慧農業系統裝置。首先，將本系統的溫度傳感器7、溼度 傳感器8、無線攝像頭9、聲音檢測模塊10和對應的Zigbee終端節點6進行相連，然後再用 太陽能蓄電池5與Zigbee協調點3相連並為其供電，其次，將智能網關2和Zigbee協調點 3相連，智能網關2另一端連接到雲端伺服器1，最後，將雲端伺服器1與單片機控制模塊4 進行相連，並在單片機控制模塊4周圍連接發生模塊12和水泵11，即可完成安裝。開啟雲 端伺服器1並運行相應的程序，並且為相應的裝置通電，即可啟動本系統。
[0028] 當本系統啟動後，溫度傳感器7和溼度傳感器8對土壤的溫度和溼度進行實時監 控，聲音檢測模塊10也一直處於運行當中，雲端伺服器1也一直處於運行分析狀態。
[0029] 下面是本實用新型的具體選材方案，包括：
[0030] 本實用新型的控制相對比較簡單，而且考慮到用戶在實施過程中需要進行室內近 距離通信。本實用新型選用nRF24El作為單片機控制模塊1，該模塊具有無線通信功能，能 夠保證數據的穩定傳輸。
[0031] 由於本實用新型對無線攝像頭9的要求不是很高，為降低成本，採用普通的網絡 攝像頭即可。智能網關2採用的是普通的ARM板並對其進行編程，對數據進行轉發和處理， 根據數據量的大小選擇不同性能的處理器。Zigbee協調點3, Zigbee終端節點6採用的是 普通的終端模塊，必須能夠對其進行編程，方便配置成協調點或者是終端節點。太陽能蓄電 池5必須具備存儲電能的功能，以便在陽光不充足的陰天也能夠供電，並且輸出的電壓、電 流與Zigbee終端節點6、Zigbee協調點3、無線攝像頭9能夠匹配。
[0032] 綜上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此。在本實用新型所披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實 用新型所揭露的技術範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範 圍為準。
【權利要求】
1. 一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，該系統是由雲端伺服器（1)、智能網關（2)、 Zigbee協調點（3)、單片機控制模塊（4)、太陽能蓄電池（5)、Zigbee終端節點（6)、溫度傳 感器（7)、溼度傳感器（8)、無線攝像頭（9)、聲音檢測模塊（10)、水泵（11)、發聲模塊（12)、 顯示器（13)組成，其特徵在於：所述系統的雲端伺服器（1)與單片機控制模塊（4)通過串 口線進行連接，水泵（11)與單片機控制模塊（4)通過繼電器相連，發聲模塊（12)通過單片 機的10 口相連，顯示器（13)是雲端伺服器（1)的終端顯示器；智能網關（2)通過串口線與 雲端伺服器（1)相連，Zigbee協調點（3)與智能網關（2)通過串口數據線相連，相應的太 陽能蓄電池（5)通過導線向Zigbee協調點（3)和Zigbee終端節點（6)供電，無線攝像頭 (9)和聲音檢測模塊（10)通過太陽能蓄電池（5)供電；Zigbee協調點（3)與Zigbee終端 節點（6)通過無線通信進行交互。
2. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述單 片機控制模塊（4)中的單片機為nRF24El單片機模塊中的C51單片機內核；Zigbee終端節 點（6)將數據通過Zigbee協調點（3)和智能網關（2)上傳到雲端伺服器（5)，在雲端服務 器（5)上對數據分析判斷處理，通過單片機控制模塊（4)返回控制信息。
3. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述無 線攝像頭（9)採用的是普通無線網絡攝像頭。
4. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述 Zigbee協調點（3)與智能網關（2)採用的是串口線進行連接。
5. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述智 能網關（2)與雲端伺服器（1)採用的是網線進行連接。
6. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述雲 端伺服器（1)的處理性能取決於數據量的大小，數據越大要採取高性能伺服器。
7. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於：所述太 陽能蓄電池（5)能儲存電量。
8. 根據權利要求1所述的一種基於雲平臺的智慧農業監控系統，其特徵在於，所述系 統的安裝過程包括：將所述系統的Zigbee協調點（3)、單片機控制模塊（4)、太陽能蓄電池 (5)、Zigbee終端節點（6)、溫度傳感器（7)、溼度傳感器（8)、無線攝像頭（9)、聲音檢測模 塊（10)以適當距離分布在農田中，充分復用Zigbee協調點（3)，水泵（11)布置在傳感器 周圍，發聲模塊（12)安裝在農田的邊上；顯示器（13)布置在農戶家中連接著雲端伺服器 ⑴。
【文檔編號】F04D27/00GK203849593SQ201420014981
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】邵素強, 刁進, 盧捍華 申請人:南京郵電大學