[发明专利]一种基于物联网的全人工光型植物工厂智能监控系统

摘要

本发明公开了一种基于物联网的全人工光型植物工厂智能监控系统，包括远程控制网络和本地控制网络，用户可以使用智能手机、平板电脑或笔记本登录移动控制端连接远程数据服务中心获取本地农业系统的实时数据，并实现对本地农业设备的远程控制，当用户进入本地区域网后，可以直接通过智能代理完成农业系统的实时监控；本系统完全采用人工LED光源，将植物种植在封闭的环境中，通过合理控制光照、温度、湿度、营养液等环境因素，为植物提供无污染、纯净、最适的生长环境。本发明具有低成本、低能耗的优点，使植物生长突破季节、地域等环境限制，全年连续生产且不受自然灾害影响，实现农业生产的工业化和智能化。

主权项

1.一种基于物联网的全人工光型植物工厂智能监控系统，其特征在于，包括远程控制网络和本地控制网络：所述的远程控制网络由移动控制端和远程数据服务中心组成，远程用户登录移动控制端通过Internet或2G、3G、4G网络与远程数据服务中心进行通信，实现本地网络的远程控制和管理，所述远程用户分为注册用户和体验用户，已经注册并绑定植物工厂设备的用户为注册用户，未注册且未绑定设备的用户为体验用户，注册用户具有绑定设备的控制与管理权限，体验用户具有功能浏览与虚拟试用的权限；所述的本地控制网络由本地网关和智能农业系统组成，本地网关通过Internet网络与远程数据服务中心进行通信，智能农业系统通过Wifi或Zigbee无线通信网络与本地网关通信，所述智能农业系统由智能代理、执行系统、反馈系统和本地控制端组成，智能代理通过Wifi或Zigbee无线通信网络与执行系统、反馈系统和本地控制端进行通信，共同协作完成植物工厂的智能监控，注册用户进入本地控制网络后，通过本地无线通信网络直接对智能农业系统进行监控；所述执行系统包括LED控制模块、温度控制模块、湿度控制模块、营养液控制模块、二氧化碳控制模块、空气循环控制模块、空气过滤模块、灭菌消毒模块、视频监控模块和安全报警模块，通过使用串口无线转换电路，实现执行系统串口传输与无线传输的无缝转换；所述LED控制模块由LED芯片与驱动电路组成，通过设置LED芯片的光周期、光强度以及光质比，为植物生长提供最适的光照条件；所述温度控制模块由遥控盒子、遥控盒子驱动电路以及空调组成；所述营养液控制模块由循环泵电路和电磁阀电路组成，负责营养液的定时循环和营养液的添加；所述灭菌消毒模块由紫外线灭菌灯及其驱动电路组成，用于植物工厂内部环境杀菌消毒；所述安全报警模块由语音报警电路组成，当植物工厂内部温度、营养液液位、营养液EC值、营养液PH值以及二氧化碳浓度高于或低于设定值时，或门、窗长时间未关闭时，该模块将进行安全报警，提示工作人员检查维修；所述反馈系统包括光照传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、二氧化碳传感模块、空气质量传感模块和视频传感模块，反馈系统采用无线串口转换电路加单片机与传感器的模型构建；所述光照传感模块由多个分布于植物工厂内部的光强传感器组成，用于测量植物生长的真实光照强度；所述的营养液传感模块由液位传感器、EC值传感器和PH值传感器组成，用于实时检测营养液状态；所述的空气质量传感模块由PM2.5传感器组成，用于实时检测植物工厂内部的空气质量；所述视频传感模块由多个分布于植物工厂内部的红外摄像头组成，用于实时传输植物工厂内部的视频信息；所述的安全报警模块由门、窗传感器组成，记录门窗状态；所述远程数据服务中心用于提供统一化的植物工厂智能监控服务，包括用户管理模块、设备绑定模块、消息推送模块、远程监控模块、农业专家数据库模块、数据存储模块以及数据分析与管理模块；所述用户管理模块用于记录用户资料、登录信息、控制参数、种植品种以及种植时间；所述设备绑定模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述消息推送模块用于更新移动控制端的数据信息和异常报警；所述远程监控模块用于监测设备的实时状态，同时基于注册用户的控制信息完成本地网络设备群的远程控制和管理；所述的农业专家数据库模块存储了植物工厂叶类、芽苗类、草本类、茄果类蔬菜的最适种植参数，注册用户针对不同种植品种从农业专家数据库模块下载最适种植参数，实现植物工厂的智能控制；所述数据存储模块以及数据分析与管理模块基于用户的兴趣、习惯和分享数据，采用数据挖掘针对性的推荐种植品种和服务信息；用户通过智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式机登录远程或本地控制端完成系统的本地或远程监控，所述移动控制端和本地控制端都由数据显示模块、数据分析模块、数据共享模块、手动控制模块、智能控制模块、设备管理模块、社区信息模块组成；所述数据显示模块用于展示反馈系统中传感模块的实时数据，所述数据分析模块用于显示环境参数的平均值、设置值、实际值以及误差值；所述的手动控制模块实现执行系统的实时控制；所述的数据共享模块用于在远程数据服务中心备份、同步手动控制的数据信息；所述智能控制模块通过选择种植种类，实现系统的智能控制，为选择植物提供最适的生长环境；所述设备管理模块用于设备的注册、绑定、激活、增加和删减；所述社区信息模块用于用户之间的消息交流和互动；所述的远程或本地控制端是用户控制的主体软件，通过客户端实现智能组件电器操控、参数检测与初始化设置，控制端的主要工作流程如下：步骤1、启动；步骤2、判断是否处于本地网络，是则转到步骤6，否则转到步骤3；步骤3、连接远程数据服务中心；步骤4、判断远程数据服务中心是否连接，是则转到步骤5,否则转到步骤3；步骤5、获取远程控制通道；步骤6、同步配置文件；步骤7、生成UI；步骤8、用户交互控制；智能代理包括组件管理、状态检测、异常上报、控制转发、多机同步以及代理控制模块，智能代理的逻辑功能由软件程序完成，利用即时通讯模型实现消息推送从而达到远程数据传输和指令控制；智能代理接收远程或者本地通信指令实现智能农业系统的监控，智能代理通过发现协议获取设备信息，根据IP地址查询传感器信息，随时等待控制端进行交互；当系统信息异常时，智能代理向绑定的注册用户端进行消息推送，注册用户在远程收到报警信息后及时对设备进行远程操控，当注册用户不能及时回复、操控时，智能代理启动代理控制模块自动切断电源、关闭相应执行模块。