一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统

1.一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，只是包括：一个数据采集单元，能够实时采集数据，并通过自组网形式通过zigbee网络传输数据；一个网关设备，可以接收数据采集单元传输来的数据，向上传送到服务器，也可接收服务器来的数据，向下传送到控制传感器；一个服务器，主要面向系统管理员和维护人员，可将实时采集的数据存入数据库；一个客户端，包括手机客户端和计算机客户端，提供友好图像界面，主要面向农户和科技人员。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，农业设施如大棚内的数据采集单元与网关设备间，通过无线网络进行通信。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，所述的数据采集单元包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、CO2浓度传感器、光照强度传感器。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，至少包括一个服务器，完成数据保存，并为客户端提供服务；该服务器端功能包括：
实时数据显示，历史数据查询，预警功能，短信群发和短信发送日志功能。
5.如权利要求1所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，可以包括若干个客户端；该客户端包括手机客户端和计算机客户端。
6.如权利要求5所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，计算机客户端通过互联网连接服务器，可以实现实时数据显示，历史数据查询，预警功能，设备控制功能，参数设置和设备状态监控功能。
7.如权利要求5所述的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，其特征在于，手机客户端通过GPRS网络连接服务器，可以实现实时数据显示、设备控制和设备监控功能。

一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术，涉及计算机技术的农业应用，特别涉及基于物联网的农业生产远程监测与智能决策。 \n背景技术\n[0002] 设施农业是采用具有特定结构和性能的设施、工程技术和管理技术，改善或创造局部环境，为种植业、养殖业及其产品的储藏保鲜等提供相对可控制的最适宜温度、湿度、光照度等环境条件，以期充分利用土壤、气候和生物潜能，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行的有效生产的农业。它是获得速生、高产、优质、高效的农产品的新型生产方式，是世界各国用以提供新鲜农产品的主要技术措施。按主体不同，设施农业可以分为设施栽培和设施养殖。目前，世界设施农业己经发展到较高水平，形成了成套的技术、完整的设施设备和生产规范，并在向自动化、智能化、网络化和无线化方向发展。随着以太网通讯技术、无线传感器网络技术以及嵌入式技术的发展，越来越多的新技术被应用到农业自动化领域，被应用到农业监控领域当中，并且很多新技术显示出了良好的适应性和发展前景。 [0003] 中国设施农业研究始于20世纪80年代后期，经过几十年的发展，取得了举世瞩目的成就。但与设施农业比较发达的国家相比，仍有较大差距。此外，在我国设施农业现代化的进程中还面临着一个长期无法突破的瓶颈件，一方面，根据国外发达国家设施农业的发展经验，对农业设施内部的环境条件进行自动监控是设施农业现代化进程中的必经途径之一，为此，我国各地纷纷引进了国外的一些先进温室设施进行示范推广，以推动我国设施农业的发展。另一方面，由于中国工业产品与农业产品之间长期以来存在的巨大剪刀差，导致在农业设施上的投资平衡点处于较苛刻的水平，成本稍高的技术与系统便因无法产生净经济效益而得不到实际使用;而且，我国农民的文化科技水平与发达国家相比，也存在着相当的差距，故对操作人员科技水平要求较高的技术与系统无法为普通农民所接受并推广;\n再次，我国农业生产环境与人员操作的粗放传统也对农用高科技设施设备的坚固耐用性有着特别的要求。因此，研发具有自主知识产权的成本低廉、科技含量高、适用性强的设施农业环境自动监控系统，既是我国现代化设施农业的一个关键，也是我国全面推进社会主义新农村建设、大力发展设施农业的迫切要求。 \n发明内容\n[0004] 本实用新型针对上述问题，综合设施农业生产特点和用户的使用需求，基于传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术，开发了基于物联网的设施农业监控与预警系统。 [0005] 本实用新型采取如下技术方案： \n[0006] 一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，所述系统包括：数据采集系统、无线网关、GPRS网络、客户机、服务器和手机、水泵、卷帘机。\n[0007] 一种数据采集系统为为自主研发的基于zigbee模块的无线自组网系统，采集内容包括：土壤温湿度、空气温湿度、光照和CO2浓度，通过自组网形式，将采集的信息发送到网关，网关通过GPRS网络将数据传送到服务器。 \n[0008] 一种服务器为负责与物联网硬件和客户端的数据交互与维护，可以完成温室大棚等环境的实时监测与手机短信预警，并完成卷帘机、水泵的控制，是整个系统数据接收与处理中心。该系统主要面向系统管理员和维护人员。本软件功能包括：硬件接收数据，可以实现土壤温湿度、空气温湿度、光照和CO2浓度的实时监测，并记录硬件设备工作状态，并将数据存入数据库；当用户有需求时，通过客户端与服务器端相连，该系统可以将实时数据和数据库中的历史数据返回给用户，为用户提供数据服务；当监测到的数据超过系统阈值时，发出报警，以动态图像形式显示该异常，并将报警信息以短信形式到的用户手机；接受来自客户端的指令，实现对卷帘机、水泵等控制，实现通风、灌溉自动化。 [0009] 一种客户机为操作终端对农业生产过程监控。该系统主要面向农户和科技人员。\n通过登陆到系统服务器，可以实现远程大棚智能监控。功能包括：接受服务器端传输的实时监测数据，对温室大棚等土壤温湿度、空气温湿度、光照和CO2浓度的实时监测和硬件设备状态监测；用户可根据不同作物对环境的要求，自行设定参数阈值，当监测数据超过设定阈值时，发出语音报警信息，并动态显示该异常点，提示用户有异常发生；通过访问服务器，能够查看某一时期的历史数据，方便用户管理；当需要通风、灌溉等时，用户可以发送控制指令到服务器，控制卷帘机、水泵等设备工作，完成自动通风与灌溉任务。 [0010] 一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统使用流程包括: [0011] 一、数据采集系统定时实时采集大棚等环境内的土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度等环境参数，并通过自组网形式将采集到的数据传送到网关设备。同时传感器模块也将自身电池电量信息发送到网关。\n[0012] 二、服务器端从网关接受实时传送的数据，存放到数据库中，以供后续的数据分析、显示和查询。 \n[0013] 三、服务器根据传来的各种环境参数进行判断，超过用户设定的阈值时，进行声音和动态图像形式显示该异常，并可以实现短信报警，通知用户环境异常。管理员也可手动进行管理，进行短消息群发，提示生长情况等信息。 \n[0014] 四、服务器监控传感器、卷帘机和水泵等设备的工作状态，并将工作信息发送给客户端。 \n[0015] 五、用户使用客户端通过互联网登录到服务器，通过图像用户界面，实时查看环境信息，实现对大棚等得监控。 \n[0016] 六、根据环境参数，客户端进行数据处理判断后，可以实现卷帘机和水泵的开关，实现通风和灌溉功能；用户也可以通过向服务器发送指令控制卷帘机和水泵工作。 [0017] 七、根据服务器发送的设备状态信息，可以监控设备状态。 \n[0018] 本实用新型基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统，克服了传统大棚布线难、成本高等缺陷，实现了无线组网。通过物联网实现了实时数据采集，通过掌握这些环境参数并分析处理，并可实施自动灌溉与通风，确保作物生长最适宜的环境中，达到对目标环境远程监控与预警的目的，提高生产效率，降低劳动者劳动强度，提升管理效率。 附图说明\n[0019] 图1为本实用新型的实施例的一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统的整体结构图。 \n[0020] 图2为本实用新型的实施例一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统的服务器端功能图。 \n[0021] 图3为本实用新型的实施例一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统的客户端功能图。 \n具体实施方式\n[0022] 基于物理网的设施农业监控与预警系统，主要包括3个部分：数据采集的传感器群，用户可操作的客户端，管理员操作的客户端。 \n[0023] 如图1所示，描述了本实用新型的实施例的整体结构图。在图1中，一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统包括m个大棚1，Zigbee网络2，网关单元3，GPRS网络4、5，服务器6，互联网7，n个计算机终端8，k个手机终端9。其中，大棚1内安装p个自主研发集成式传感器，内含土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、CO2浓度传感器、光照强度传感器，并通过Zigbee网络2自组网形式将采集到的实时数据，和传感器自身信息传送到网关单元3；大棚1内还安装有卷帘控制器和水泵控制器；网关单元3将数据通过GPRS网络将数据发送到服务器6，服务器6将数据存储到服务器中，并进行数据分析与处理，判断是否符合报警条件，如符合则进行动态图像、声音与手机短信报警；服务器6可进行短信群发，并对发送信息、发送记录等进行记录；计算机终端安装客户机软件，并通过互联网连接到服务器，可进行历史数据查询，实时数据显示，有报警信息时，通过动态图像和声音进行报警；通过数据分析，需灌溉和通风时，则通过互联网\n7将指令发送到服务器6，服务器6通过GPRS网络4将控制信息发送到网关3，网关3通过Zigbee网络将控制信息传送到大棚中的卷帘控制器或水泵控制器，进行通风或灌溉；计算机终端8可进行传感器报警阈值设置和监控设备状态；手机终端9通过GPRS网络和服务器连接，可实现实时数据显示，通过GPRS网络向服务器6发送命令，可实现控制卷帘和水泵。 [0024] 如图2所示，描述了本实用新型的服务器端功能，该系统主要面向系统管理员和维护人员。在图2中，一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统服务器端总体功能如下： \n[0025] 历史数据查询模块：采集到的数据存入数据库后，可按时间查询历史数据，包括土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度信息，可以用变化曲线显示历史情况，也可以通过二维表的形式显示，可供系统管理员参考。\n[0026] 实时数据显示模块：实时采集到的土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度信息，可以实时显示，并实时显示传感器电量信息，以防传感器电量低无法工作。 \n[0027] 短信群发模块：管理员可以给用户进行短信群发，可按同一地区进行短信群发，可按栽培品种相同用户群发短信，也可自定义进行短信群发。 \n[0028] 预警模块：当实时采集的数据超过用户设定的环境阈值后，可以通过动态图像方式、声音报警形式、短信报警方式进行报警，预防环境信息超过阈值，对作物生长不利。 [0029] 短信息发送日志模块：对短信息发送进行管理，包括发送成功日志，发送失败日志和短信重发等功能。 \n[0030] 如图3所示，描述了本实用新型的服务器端功能，该系统主要面向系统管理员和维护人员。该客户端包括计算机客户端和手机客户端。 \n[0031] 在图3中，一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统计算机客户端总体功能如下： \n[0032] 系统登录模块：为方便农户使用，本系统采用农户手机号为用户名进行登录，登陆后可从服务器返回该农户的位置，种植作物等基础信息等进行显示。\n[0033] 历史数据查询模块：通过访问服务器，能够对用户的大棚等设施查询历史信息，包括土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度信息等。以曲线形式和二维数据表的实现显示，同时可导入到Excel中，供用户进一步操作。 \n[0034] 实时数据显示模块：通过访问服务器，可将实时采集到的土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度信息返回给用户，可以实时显示，并实时显示传感器电量信息，以防传感器电量低无法工作。 \n[0035] 设备控制模块：可完成设备的自动控制和手动控制。根据返回的实时数据进行判断后，当发生温度过高、缺水等情况，需要通风和灌溉时，可向服务器发送卷帘机和水泵的控制信息，由服务器返回给网关，网关返回给相应的控制器，自动通风和灌溉；用户也可根据实际情况进行操作。 \n[0036] 参数设置模块：不太作物对温度、湿度、光照等环境要求不太，为了灵活操作，用户可自行设定土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度的最高值和最低值，这些为预警模块提高数据基础。 \n[0037] 设备状态模块：可监控设备状态，包括传感器、水泵、卷帘机等，用户可追踪设备工作状态。 \n[0038] 在图3中，一种基于物联网的农业生产远程监测与智能决策系统手机客户端总体功能包括实时数据显示、设备控制和设备监控功能。 \n[0039] 综上所述为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围，根据网络情况不同，可将网关设备更换为以太网网关或GPRS网关，本实用新型亦可在局域网范围内实用，凡依本申请专利范围内所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。