用于环境修复的园林智能监控灌溉系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于环境修复的园林智能监控灌溉系统。


背景技术：

2.智慧园林就是将物联网技术运用到传统园区中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对园林、林区、鱼塘等园区生产进行控制，使传统园区更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，园林用地还包括园区电子商务、产品溯源防伪、休闲旅游、信息服务等方面的内容。
3.所谓“智慧园林”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3s技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现园区可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。
4.智慧园林是园区发展的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为园区提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。
5.现有的传统园区存在智能化程度低的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统园林存在智能化程度低的缺陷，提供一种能够实现园林、乡村、农田智能化管理，实现园林的精准化、智能化、规模化、标准化及数字化管理，为环境修复提供数据依据的用于环境修复的园林智能监控灌溉系统。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
8.一种用于环境修复的园林智能监控灌溉系统，所述园林智能监控灌溉系统包括一检测模块、一通信模块、一执行模块以及一处理模块，
9.所述检测模块包括设于园林用地各片区内的检测传感器以及监控摄像装置；
10.所述通信模块包括物联网通信基站，所述物联网通信基站用于通过物联网专用频段连接检测模块中的检测传感器，所述物联网通信基站用于将检测模块获取的检测数据通过无线通信信号传输至处理模块；
11.所述处理模块包括处理终端以及存储装置，所述存储装置用于存储所述检测数据，所述处理终端用于分析所述检测数据并向所述执行模块发送控制指令；
12.所述执行模块包括设于园林用地各片区内的园林工具及设施，所述执行模块用于根据所述控制指令控制园林工具及设施执行指令。
13.较佳地，所述检测模块包括若干水位计、若干土壤环境传感器以及若干土壤养分传感器，
14.所述水位计用于检测园林用地内水体片区的水位数据，所述水位计连接与所述物
联网通信基站通信的物联网通信模块；
15.土壤环境传感器用于检测园林用地内土壤片区的土壤环境数据，土壤环境传感器包括土壤水分传感器以及土壤温度传感器，所述土壤环境传感器连接所述物联网通信模块；
16.土壤养分传感器用于检测园林用地内土壤片区的土壤养分数据，土壤养分传感器包括土壤ph传感器以及土壤电导率传感器，所述土壤养分传感器连接所述物联网通信模块。
17.较佳地，所述物联网通信基站包括一支撑柱、一蓄电池、一无线通信模块以及一太阳能板，
18.所述支撑柱用于支撑所述太阳能板以及无线通信模块；
19.所述太阳能板用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池用于向无线通信模块以及支撑柱周围预设区域内的检测模块传输电能。
20.较佳地，所述执行模块包括若干智能闸门，所述智能闸门包括一门体、一闸门框架、一闸门电机、一升降螺杆、一太阳能板、一蓄电池、一处理芯片、一物联网通信模块以及一电源模块；
21.所述闸门框架通过地脚螺栓固定于两个砖砌墙体之间，所述闸门框架用于固定所述升降螺栓以及所述门体，所述升降螺栓用于利用所述闸门电机提供的动力升降所述门体，两个砖砌墙体的底部铺设有混凝土垫层，所述混凝土垫层设有与门体匹配的预埋u形槽；
22.所述太阳能用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池以及所述电源模块的电线通过切换电路连接所述闸门电机；
23.所述处理芯片连接所述切换电路、物联网通信模块以及所述闸门电机，所述处理芯片用于根据所述蓄电池电量控制切换电路选择供能单元，并通过物联网通信模块以及无线通信装置连接所述处理模块，所述处理芯片用于根据所述控制指令控制闸门电机升降所述门体。
24.较佳地，所述执行模块包括一灌溉装置，所述灌溉装置包括若干水泵站，每一水泵站包括一物联网通信模块、一水泵以及一智能配电柜，所述智能配电柜通过物联网通信模块与智能闸门自动组网以进行通信，所述智能配电柜通过线缆直接连接水泵；
25.所述处理模块与用户终端连接，所述处理模块生成的控制指令以及用户终端接收的用户指令通过无线通信信号传输至所述物联网通信基站，所述物联网通信基站根据指令携带的地址将控制指令以及用户指令发送至对应执行模块。
26.较佳地，所述监控摄像装置上设有无线通信模块、太阳能板以及蓄电池，所述监控装置用于获取园林用地对应片区内的监控影像，所述监控装置通过无线通信模块传输监控影像至所述处理模块，所述太阳能板用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池向所述无线通信模块以及监控装置的摄像头传输电能。
27.较佳地，所述智能配电柜上设有手动自动切换模块，当手动自动切换模块切换至手动模式时，所述智能配电柜仅能通过手动控制，当手动自动切换模块切换至自动模式时，所述智能配电柜利用控制指令以及用户指令控制所述水泵。
28.较佳地，当手动自动切换模块切换至手动模式时，所述智能配电柜断开与物联网
通信模块的网络连接，所述处理芯片与所述智能配电柜连接且处理芯片利用灌溉装置的物联网通信模块连接所述处理模块；
29.所述监控摄像装置的摄像头拍摄区域覆盖所述智能闸门所在位置；
30.所述升降螺杆的底部通过轴承与闸门框架的底部固定且顶部与伺服电机的转子固定连接，所述伺服电机与闸门框架的顶部固定，所述闸门框架的顶部和底部之间设有一容纳所述升降螺杆的防护槽，所述门体的顶部设有一与所述升降螺杆匹配的螺母，所述螺母嵌设于所述防护槽内，所述门体的内表面与所述防护槽的槽口齐平，所述门体的上端面连接一竖直防护杆，所述防护杆的长度和宽度均大于所述槽口的长度和宽度，所述竖直防护杆的顶部设有一识别标识。
31.较佳地，所述监控摄像装置用于无线通信模块传输带有识别标记的监控影像至所述处理模块；
32.所述处理模块用于根据识别标记获取智能闸门在监控影像中的影像位置，并根据识别标记的尺寸以及预存的对应关系获取监控摄像装置到智能闸门的实际距离；
33.所述处理模块还用于根据影像位置以及所述实际距离在识别标记的监控影像中生成一识别区域；
34.所述处理模块还用于检测智能闸门连接的所述智能配电柜是否断开与物联网通信模块的网络连接，若是则获取智能闸门的监控影像；
35.所述处理模块还用于根据监控影像的识别区域判断智能闸门的门体是否升降，若是则记录升降时刻并根据所述实际距离获取升降高度。
36.所述处理模块还用于根据升降时刻以及升降高度推算智能配电柜断开与物联网通信模块的网络连接时段的放水时间以及放水量。
37.本发明还提供一种用于环境修复的园林用地管控方法，所述园林用地管控方法利用如上所述的园林智能监控灌溉系统管控园林用地。
38.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
39.本发明的积极进步效果在于：
40.本发明能够实现园林、乡村、农田的智能化管理，实现园区的精准化、智能化、规模化、标准化及数字化管理。为环境修复提供数据依据，同时对修复工具、装置等执行模块起到智能化控制的作用。
附图说明
41.图1为本发明实施例1的园林智能监控灌溉系统的结构示意图。
42.图2为本发明实施例1的智能闸门的结构示意图。
43.图3为本发明实施例1的智能闸门的另一结构示意图。
具体实施方式
44.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
45.实施例1
46.参见图1，本实施例提供一种用于环境修复的园林智能监控灌溉系统。在本实施例中，所述园林用地为智慧园林，所述智慧园林包括花圃、树林等景观区域。
47.所述园林智能监控灌溉系统包括一检测模块、一通信模块、一执行模块以及一处理模块。
48.所述检测模块包括设于园林用地各片区内的检测传感器11以及监控摄像装置；
49.所述通信模块包括物联网通信基站14，所述物联网通信基站用于通过物联网专用频段连接检测模块中的检测传感器，所述物联网通信基站用于将检测模块获取的检测数据通过无线通信信号传输至处理模块；
50.本实施例中，通信模块包括物联网通信模块12，检测模块中的检测传感器通过连接物联网通信模块利用物联网专用频段连接物联网通信基站。
51.所述处理模块包括处理终端15以及存储装置16，所述存储装置用于存储所述检测数据，所述处理终端用于分析所述检测数据并向所述执行模块发送控制指令；
52.所述执行模块13包括设于园林用地各片区内的园林工具及设施，所述执行模块用于根据所述控制指令控制园林工具及设施执行指令。
53.以上检测传感器直接连接于物联网无线节点(物联网通信模块)，物联网无线节点通过物联网将前端实时传感器数据无线传输到物联网通信基站的主机，主机通过gprs/3g/4g传输到物联网大数据云平台(所述处理模块)，云平台自动接收、存储、分析、处理数据，及时预警和生成控制指令，物联网无线控制器收到控制指令实现进排水阀门和水泵的自动启闭。
54.较佳地，所述检测模块包括若干水位计、若干土壤环境传感器以及若干土壤养分传感器，
55.所述水位计用于检测园林用地内水体片区的水位数据，所述水位计连接与所述物联网通信基站通信的物联网通信模块；
56.土壤环境传感器用于检测园林用地内土壤片区的土壤环境数据，土壤环境传感器包括土壤水分传感器以及土壤温度传感器，所述土壤环境传感器连接所述物联网通信模块；
57.土壤养分传感器用于检测园林用地内土壤片区的土壤养分数据，土壤养分传感器包括土壤ph传感器以及土壤电导率传感器，所述土壤养分传感器连接所述物联网通信模块。
58.通过在园林内布设相应的物联网传感设备来对于园林内土壤、水位等因素的进行全维度、高密度大数据在线监测，为精细化管理、水位控制提供现场实时传感数据支撑。
59.所述园林用地在本实施例是园林，花圃、草地的土壤、池塘的水位通过物联网传感设备来采集数据。所述园林用地还可以是农业产区，如水稻产区，通过在水稻产区布设相应的物联网传感设备来对于水稻产区土壤、农田水位等因素的进行全维度、高密度和高粒度大数据在线监测，为水稻精细化管理、田块水位控制提供现场实时传感数据支撑。
60.所述物联网通信基站包括一支撑柱、一蓄电池、一无线通信模块以及一太阳能板，
61.所述支撑柱用于支撑所述太阳能板以及无线通信模块；本实施例中所述无线通信模块通过5g传输到物联网大数据云平台(所述处理模块)。
62.所述太阳能板用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池用于向无线通信模块以及
支撑柱周围预设区域内的检测模块传输电能。
63.园林用地可按照下述标准进行施工：
64.布置水位监测点：监测稻田地块实时水位，用于指导湿地水位智能管理，无线小盲区超声波水位计6个，无线监测节点6个。
65.布置土壤环境监测点：监测20cm深度处土壤水分和土壤温度，无线土壤温度传感器6个，无线土壤水分传感器6个，无线物联网监测节点6个。
66.布置土壤养分相关指标监测点：监测20cm深度土壤ph值传+土壤电导率(ec)，无线土壤ph传感器3个，无线土壤电导率传感器3个。
67.园林用地布设的传感器实时在线采集的数据，由物联网无线节点通过物联网专用频段发送到物联网通信基站主机，物联网通信基站主机通过4g网络将所有实时传感的数据发送到物联网大数据中央云平台。稻田总共安装3个物联网通信基站。
68.参见图2，进一步地，所述执行模块包括若干智能闸门，所述智能闸门包括一门体21、一闸门框架22、一闸门电机23、一升降螺杆24、一太阳能板、一蓄电池、一处理芯片、一物联网通信模块以及一电源模块；
69.所述闸门框架通过地脚螺栓固定于两个砖砌墙体25之间，所述闸门框架用于固定所述升降螺栓以及所述门体，所述升降螺栓用于利用所述闸门电机提供的动力升降所述门体，两个砖砌墙体的底部铺设有混凝土垫层26，所述混凝土垫层设有与门体匹配的预埋u形槽；
70.所述太阳能用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池以及所述电源模块的电线通过切换电路连接所述闸门电机；
71.所述处理芯片连接所述切换电路、物联网通信模块以及所述闸门电机，所述处理芯片用于根据所述蓄电池电量控制切换电路选择供能单元，并通过物联网通信模块以及无线通信装置连接所述处理模块，所述处理芯片用于根据所述控制指令控制闸门电机升降所述门体。
72.本实施例提供沟渠漫灌，将现有支沟渠进水口改造成智能闸门(升降闸门)，闸门尺寸为60cm
×
60cm，数量共计40台。每台闸门配置一套物联网无线控制节点。按照以上尺寸配置进排水闸阀能够满足田块对水位的需求。
73.闸门采用电动闸板阀，配合物联网无线控制节点实现闸门的无线智能控制。整套闸门启闭可由太阳能板和蓄电池供电，同时也支持市电。闸门启闭行程精准，不渗漏。
74.可根据农田水位实时传感数据智能决策相应区域闸门的开启。
75.系统支持用户通过手机app和pc端等实现对园林用地所有闸门随时随地的网络远程无线自动控制。
76.门体顶部与地平面平齐，安装区域做硬化处理，确保不会有土壤流失。
77.所述执行模块包括一灌溉装置，所述灌溉装置包括若干水泵站，每一水泵站包括一物联网通信模块、一水泵以及一智能配电柜，所述智能配电柜通过物联网通信模块与智能闸门自动组网以进行通信，所述智能配电柜通过线缆直接连接水泵；
78.所述处理模块与用户终端连接，所述处理模块生成的控制指令以及用户终端接收的用户指令通过无线通信信号传输至所述物联网通信基站，所述物联网通信基站根据指令携带的地址将控制指令以及用户指令发送至对应执行模块。
79.40台智能闸门分别配置一套物联网无线控制节点，即共计40套物联网无线控制节点(物联网通信模块)，无线控制节点与泵站内的物联网无线灌溉控制系统(共3个泵站，每个泵站1个物联网无线控制节点和1个智能配电柜)自动组网、进行无线双向通讯。
80.基于物联网现场实时采集的全维度高粒度植物生长环境数据，物联网数据中央云平台自动执行各种模型运算，将控制指令发送到田间的物联网无线监测微基站，微基站再将指令发给物联网通信模块，从而自动启闭相应区域的沟渠闸门、水泵等农业设备。系统支用户持通过pc、手机app发出指令来实现植物产区灌水数字化精准自动控制。
81.所述监控摄像装置上设有无线通信模块、太阳能板以及蓄电池，所述监控装置用于获取园林用地对应片区内的监控影像，所述监控装置通过无线通信模块传输监控影像至所述处理模块，所述太阳能板用于向所述蓄电池传输电能，所述蓄电池向所述无线通信模块以及监控装置的摄像头传输电能。
82.本实施例布设3台360度旋转高清球型摄像头，可查看并记录作物生长状况及闸门运行情况，为专家远程诊断、项目区安防以及后续产业链中的产品质量追溯系统提供现场管理资料。
83.现场配备4g无线摄像头用于视频的实时展示。视频数据可以通过网络上传是云平台，实现生产的图像管理。
84.所述智能配电柜上设有手动自动切换模块，当手动自动切换模块切换至手动模式时，所述智能配电柜仅能通过手动控制，当手动自动切换模块切换至自动模式时，所述智能配电柜利用控制指令以及用户指令控制所述水泵。
85.每台水泵配置一台智能控制柜，安装在每个泵房内，通过线缆直接连接水泵。安装1套kb-actwave物联网无线控制节点与配电柜连接，实现远程在线网络智能控制。稻田有三个泵房，共安装3套。
86.配电柜上安装有用于手动/自动控制选择旋钮，当旋钮指示在“手动”位置时，只能实现现场手动控制，当旋钮指示在“自动”位置时，可实现远程在线智能控制。
87.当手动自动切换模块切换至手动模式时，所述智能配电柜断开与物联网通信模块的网络连接，所述处理芯片与所述智能配电柜连接且处理芯片利用灌溉装置的物联网通信模块连接所述处理模块；
88.所述监控摄像装置的摄像头拍摄区域覆盖所述智能闸门所在位置；
89.所述升降螺杆的底部通过轴承与闸门框架的底部固定且顶部与伺服电机的转子固定连接，所述伺服电机与闸门框架的顶部固定，所述闸门框架的顶部和底部之间设有一容纳所述升降螺杆的防护槽，所述门体的顶部设有一与所述升降螺杆匹配的螺母30，所述螺母嵌设于所述防护槽内，所述门体的内表面与所述防护槽27的槽口齐平，所述门体的上端面连接一竖直防护杆28，所述防护杆的长度和宽度均大于所述槽口的长度和宽度，所述竖直防护杆的顶部设有一识别标识29。
90.所述监控摄像装置用于无线通信模块传输带有识别标记的监控影像至所述处理模块；
91.所述处理模块用于根据识别标记获取智能闸门在监控影像中的影像位置，并根据识别标记的尺寸以及预存的对应关系获取监控摄像装置到智能闸门的实际距离；
92.所述处理模块还用于根据影像位置以及所述实际距离在识别标记的监控影像中
生成一识别区域；
93.所述处理模块还用于检测智能闸门连接的所述智能配电柜是否断开与物联网通信模块的网络连接，若是则获取智能闸门的监控影像；
94.所述处理模块还用于根据监控影像的识别区域判断智能闸门的门体是否升降，若是则记录升降时刻并根据所述实际距离获取升降高度。
95.所述处理模块还用于根据升降时刻以及升降高度推算智能配电柜断开与物联网通信模块的网络连接时段的放水时间以及放水量。
96.对于智能林业园区，为了兼顾每家每户的园区管理方案(如不同农户对自家稻田管理策略不同)本实施例提供了手动和自动的两种管理方式，对于手动管理方式，为了让云平台及时获取每一智能闸门的工作状态，即使在智能闸门断网的情况下也能通过监控摄像装置直接获取监控视频来分析智能闸门的工作状态，智能闸门的识别区域可以是二维码，利用竖直防护杆的升降不仅可以提高二维码的高度方便被拍摄，竖直防护杆与门体的配合可以保护所述槽口内的升降螺杆正常工作不进杂物。
97.利用上述园林智能监控灌溉系统，本实施例还提供一种园林用地管控方法，包括：
98.所述监控摄像装置无线通信模块传输带有识别标记的监控影像至所述处理模块；
99.所述处理模块根据识别标记获取智能闸门在监控影像中的影像位置，并根据识别标记的尺寸以及预存的对应关系获取监控摄像装置到智能闸门的实际距离；
100.所述处理模块根据影像位置以及所述实际距离在识别标记的监控影像中生成一识别区域；
101.所述处理模块检测智能闸门连接的所述智能配电柜是否断开与物联网通信模块的网络连接，若是则获取智能闸门的监控影像；
102.所述处理模块根据监控影像的识别区域判断智能闸门的门体是否升降，若是则记录升降时刻并根据所述实际距离获取升降高度。
103.所述处理模块根据升降时刻以及升降高度推算智能配电柜断开与物联网通信模块的网络连接时段的放水时间以及放水量。
104.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。