基於RFID技術的農業大棚系統的製作方法

2023-11-07 04:44:52 1

本發明涉及一種農業大棚技術，具體涉及一種基於RFID技術的農業大棚系統。

背景技術：

作為提高農業效率的一種手段，農業大棚一直以來都是重要的農業基礎設施。長久以來自動控制、計算機等領域都以提高對農業大棚的監控能力作為重點研究方向。農業監控通過對需監控區域內的溫度、溼度和二氧化碳濃度等生化參數進行監控，為農業精細化管理提供數據支持，以達到提髙生產效率、提升農產品品質以及降低生產成本的目的。

智能農業控制通過實時採集農業大棚內溫度、溼度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環境參數，自動開啟或者關閉指定設備。可以根據用戶需求，隨時進行處理，為農業生態信息自動監測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據。通過農業大棚的控制各生化參數，達到節能、舒適、便利的目的。但是，傳統的農業大棚監控，多採用有線監控系統，普遍存在施工難度大、維護不便等諸多問題。為了解決這些問題，業界嘗試了很多辦法，但基本上都屬於封閉式的，多採用私有協議，彼此間難以互通，導致結構不透明，靈活性、擴充性不佳。

RFID技術，是一種新興的短距離、低複雜度、低速率、低功耗、低成本的無線網絡技術，主要用於近距離無線通信。

技術實現要素：

本發明針對現有農業大棚控制技術所在施工難度大、維護不便等問題，而提供基於RFID技術的農業大棚系統，該系統結構簡單、容易實現，且性能穩定可靠。

為了達到上述目的，本發明採用如下的技術方案：

基於RFID技術的農業大棚系統，所述系統包括若干傳感模塊、控制系統，所述大棚系統還包括信息採集傳輸設備、管理平臺，所述傳感模塊上集成有RFID發送模塊，並通過RFID網絡與信息採集傳輸設備數據相接，所述信息採集傳輸設備與管理平臺數據相接，所述管理平臺與控制系統之間數據通信，所述控制系統與大棚中的執行設備數據相接。

在本發明的優選方案中，所述信息採集傳輸設備與管理平臺之間通過移動無線網絡進行數據相接。

進一步的，所述管理平臺與控制系統之間通過移動無線網絡進行數據通信。根據上述方案形成的本發明相較於傳統的大棚系統，施工容易、維護方便，操作簡單，運行穩定可靠。

本發明能夠真正的實時採集農業大棚內溫度、溼度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環境參數，其能夠自動開啟或者關閉指定設備；可以根據用戶需求，隨時進行處理，為農業生態信息自動監測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本發明。

圖1為本發明的系統框圖。

具體實施方式

下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

參見圖1，其所示為本發明提供的農業大棚系統的系統框圖。由圖可知，該系統100主要由若干傳感模塊101、信息採集傳輸設備102、管理平臺103以及控制系統104組成。

傳感模塊101,主要負責溫室內部光照、溫度、溼度和土壤含水量以及視頻等數據的採集和控制。同時這些傳感模塊101上集成有相應的RFID發送模塊，使得數據傳感器的上傳採用RFID模式。

在RFID傳輸模式中，傳感模塊101採集到的傳感器數據通過RFID發送模塊傳送到信息採集傳輸設備102上。

信息採集傳輸設備102主要將設備採集到的數值傳送到管理平臺103上，現有大棚設備支持4G、有線等多種數據傳輸方式，在傳輸協議上支持IPv6現網協議。

管理平臺103作為用戶終端，負責對用戶提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括環境數據監測、數據空間/時間分布、歷史數據、超閾值告警和遠程控制五個方面。用戶還可以根據需要添加視頻設備實現遠程視頻監控功能。數據空間/時間分布將系統採集到的數值通過直觀的形式向用戶展示時間分布狀況(折線圖)和空間分布狀況(場圖)、歷史數據可以向用戶提供歷史一段時間的數值展示；超閾值告警則允許用戶制定自定義的數據範圍，並將超出範圍的情況反映給用戶。

控制系統104與管理平臺103之間數據相接，具體可通過乙太網或移動無線網絡進行相接。該控制系統用來傳遞管理平臺103的控制指令、響應控制執行設備，實現對大棚內的電動捲簾、智能噴水、智能通風等行為的遠程自動控制。該控制系統具體主要由一體化控制器、執行設備和相關線路組成，通過一體化控制器可以自由控制各種農業生產執行設備，包括噴水系統和空氣調節系統等，噴水系統可支持噴淋、滴灌等多種設備，空氣調節系統可支持捲簾、風機等設備。

其中，用戶終端和控制系統104中一體化控制器間傳送的控制指令也通過RFID發送模塊傳送到中心節點上(即信息採集傳輸設備102),省去了通訊線纜的部署工作。中心節點再經過邊緣網關將傳感器數據、控制指令發送到上位機的管理平臺。用戶可以通過有線網絡/無線網絡訪問上位機系統管理平臺，實時監測大棚現場的傳感器參數，控制大棚現場的相關設備。RFID模式具有部署靈活、擴展方便等優點。

以下通過一個具體應用實例來說明上述系統的運行過程：在每個智能農業大棚內部署空氣溫溼度傳感器4隻，用來監測大棚內空氣溫度、空氣溼度參數；每個農業大棚內部署土壤溫度傳感器4隻、土壤溼度傳感器4隻、光照度傳感器4隻以及二氧化碳傳感器4隻，用來監測大棚內土壤溫度、土壤水分、光照度以及二氧化碳等參，同時大棚內還布置由脈衝水錶、24V交流電磁閥等。所有傳感器一律採用直流24V電源供電，大棚內僅需提供交流220V市電即可。

為了實現RFID傳輸數據，脈衝水錶上設置有RFID模塊AS06-(01)_2K；空氣溫溼度傳感器上集成有RFID模塊AS06-(DTH)-2K；24V交流電磁閥上集成有RFID模塊AS06-(04)-2K土壤水分傳感器上集成有RFID模塊AS06-(05/04)-2K；二氧化碳傳感器上集成有RFID模塊AS06-(0A)-2K。

同時在每個農業大棚園區部署1套信息採集傳輸設備(包含中心節點、無線3G路由器、無線3G網卡等)，用來傳輸園區內各農業大棚的傳感器數據、設備控制指令數據等到internet上與管理平臺交互。具體的該數據採集設備具體採用AS02-2K模塊。

對於如果有障礙物遮擋，相關的傳感器無法將數據傳遞至信息採集傳輸設備中的中心節點，可以在傳輸不到的地方適當加幾個中繼路由，幫助更好的將終端節點的數據傳到中心。該中繼路由同樣採用信息採集傳輸模塊AS02-2K。

在每個需要控制功能的大棚內安裝控制設備(即控制系統)1套(包含一體化控制器、擴展控制配電箱、電磁閥、電源轉換適配設備等)，用來傳遞控制指令、響應控制執行設備。實現對大棚內的電動捲簾、智能噴水、智能通風等行為的控制。由此，設置在大棚內的傳感器實時獲取大棚內各項數據，並將這些數據通過RFID傳輸模式傳至該大棚內的信息採集傳輸設備。

信息採集傳輸設備將採集到的數據傳遞至管理平臺。管理平臺接收到數據後進行處理並顯示，這樣管理人員能夠實時觀察觀察大棚內的各項指標的情況。若有異常情況形成相應的控制指令，並傳至安置在大棚內的控制設備(即控制系統)，由該控制設備根據控制指令對大棚內的電動捲簾、智能噴水、智能通風等進行遠程控制。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。