基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的制作方法

本实用新型涉及农业生产技术领域，具体涉及一种基于物联网的农业大棚环境管理监测装置。

背景技术：

随着我国进入新时代，我国各个行业的迅猛发展，尤其是国家对农业投入成本日益增大，促使了我国由传统农业向精准农业的快速转变。随着国家农业信息化建设的加强，培育互联网农业，建立健全智能化网络化农业已成为一种趋势。物联网、大数据、移动互联网技术在农业信息化发展过程中起着至关重要的作用。温室大棚可以有效的降低农业生产成本，是农业走向高品质、高收益的方向。

农业物联网可以根据农业生产需要，对种植、养殖生产环境和动植物本体的信息进行实时远程监测，使农民种地从凭经验、靠感觉的模式转变为实时定量的标准化种植管理。农业环境信息的采集监测是实现现代农业生产关键技术之一，提高种植户抵御自然灾害能力，同时也要求种植户具有较高的经营管理水平。由于农业大棚位置距离居住地较远，并且面积广，人工现场采集数据不仅效率低、采集数据误差大，而且易影响植物生长环境，无法满足农业大棚现代化管理的需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种基于物联网的农业大棚环境管理监测装置，能够异地精确采集农业环境信息，降低人力消耗和对种植环境的影响，实现科学监测与种植，促进农业大棚智能化的发展。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种基于物联网的农业大棚环境管理监测装置，所述监测装置包括PLC控制器，所述PLC控制器连接有检测输入组件和输出执行组件；

所述检测输入组件包括温湿度传感器、照度传感器、茎杆生长变化传感器和果实膨大传感器；所述温湿度传感器、照度传感器、茎杆生长变化传感器和果实膨大传感器分别通过串口与所述PLC控制器建立连接，所述温湿度传感器用于监测农业大棚内部空气环境的温湿度数据信息；所述照度传感器用于监测农业大棚内环境的光照数据信息；所述茎杆生长变化传感器用于监测农业大棚内部种植物的茎秆生长变化数据信息；所述果实膨大传感器用于监测农业大棚内部种植物的果实膨大数据信息；

所述输出执行组件包括环流风机、开窗电机、电动卷膜机、浇灌设备、热风机和补光灯；所述环流风机、开窗电机、电动卷膜机、浇灌设备、热风机和补光灯通过继电器分别与所述PLC控制器建立连接；所述环流风机用于对农业大棚内部环境进行通风控制；所述开窗电机用于对农业大棚的窗户进行开关；所述电动卷膜机用于对农业大棚的覆膜进行卷起或展开；所述浇灌设备用于对农业大棚内部的种植物进行浇灌；所述热风机用于对农业大棚内部环境进行温度调节；所述补光灯用于对农业大棚内部环境进行光照强度调节。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述检测输入组件还包括二氧化碳传感器，所述输出执行组件还包括二氧化碳发生器，所述二氧化碳传感器通过串口与所述PLC控制器建立连接，所述二氧化碳发生器通过继电器与所述PLC控制器建立连接；所述二氧化碳传感器用于监测农业大棚内部环境的二氧化碳浓度数据信息；所述二氧化碳发生器用于向农业大棚内部环境补充二氧化气体。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述检测输入组件还包括土壤水分温度传感器和土壤盐分传感器；所述土壤水分温度传感器和土壤盐分传感器分别通过串口与所述PLC控制器建立连接，所述土壤水分温度传感器用于监测农业大棚内部土壤的含水量及温度数据信息；所述土壤盐分传感器用于监测农业大棚内部土壤的盐分数据信息。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述检测输入组件还包括网络摄像头，所述网络摄像头通过串口与所述PLC控制器建立连接，网络摄像头用于获取农业大棚内部环境的视频图像数据信息。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述输出执行组件还包括微雾加湿器，所述微雾加湿器通过继电器与所述PLC控制器建立连接，微雾加湿器用于向农业大棚内部环境进行微雾加湿降温。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述监测装置还包括太阳能光伏组件，所述检测输入组件或输出执行组件与所述太阳能光伏组件建立连接，太阳能光伏组件用于向检测输入组件或输出执行组件进行供电。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述PLC控制器通过串口连接有网络服务器，所述网络服务器与移动终端通过网络建立连接，所述网络服务器用于响应移动终端的服务请求对检测输入组件和输出执行组件进行远程控制。

作为基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的优选方案，所述网络服务器连接有显示器和打印机，所述显示器用于显示检测输入组件和输出执行组件的监测界面，所述打印机用于打印检测输入组件和输出执行组件的数据信息。

本实用新型实施例具有如下优点：实现异地精确采集农业环境信息，降低人力消耗，减少人工干预对种植环境的影响，实现科学监测与种植，促进农业大棚智能化的发展，满足农业大棚现代化管理的需求，有效的降低农业生产成本，促进农业走向高品质和高收益的方向。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的基于物联网的农业大棚环境管理监测装置结构示意图；

图中：1、PLC控制器；2、检测输入组件；3、输出执行组件；4、温湿度传感器；5、照度传感器；6、茎杆生长变化传感器；7、果实膨大传感器；8、环流风机；9、开窗电机；10、电动卷膜机；11、浇灌设备；12、热风机；13、补光灯；14、二氧化碳传感器；15、二氧化碳发生器；16、土壤水分温度传感器；17、土壤盐分传感器；18、网络摄像头；19、微雾加湿器；20、太阳能光伏组件；21、网络服务器；22、移动终端；23、显示器；24、打印机。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参见图1，提供一种基于物联网的农业大棚环境管理监测装置，监测装置包括PLC控制器1，PLC控制器1连接有检测输入组件2和输出执行组件3，PLC控制器1可以采用三菱FX3U系列，内置64K大容量的RAM存储器，内置高速处理0.065μS/基本指令，控制规模：16～384(包括CC-LINK I/O)点，内置独立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)。

检测输入组件2包括温湿度传感器4、照度传感器5、茎杆生长变化传感器6和果实膨大传感器7；温湿度传感器4、照度传感器5、茎杆生长变化传感器6和果实膨大传感器7分别通过串口与PLC控制器1建立连接，温湿度传感器4用于监测农业大棚内部空气环境的温湿度数据信息；照度传感器5用于监测农业大棚内环境的光照数据信息；茎杆生长变化传感器6用于监测农业大棚内部种植物的茎秆生长变化数据信息；果实膨大传感器7用于监测农业大棚内部种植物的果实膨大数据信息。

具体的，温湿度传感器4采用AM2301，包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。照度传感器5是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的装置。

具体的，本实施例中照度传感器5采用RK-GWS-N01，具有测量范围宽、线形度好、信号稳定、精度高等特点。可选择4-20mA/0-5V/0-10V等模拟量信号输出，也可选择RS485(标准的modbus协议)输出，温度、湿度、光照强度数据存在3个寄存器单元中，PLC控制器1按照协议读取即可获得被测数据。

具体的，茎杆生长变化传感器6采用TPSAR-SD，通讯采用470M频段无线通信，供电采用AC220V 50Hz电源供电，测量范围:0～5mm，被测茎杆直径范围(mm)：5～25mm，分辨率：0.001mm。

具体的，果实膨大传感器7采用TPSAR-FG，测量范围(mm)：15～90，分辨率：0.001mm,操作温度：0～50℃；温度波动(温度误差)：<总量程的0.02％/℃；通讯：470M频段无线通信；供电由AC220V 50Hz电源供电。

输出执行组件3包括环流风机8、开窗电机9、电动卷膜机10、浇灌设备11、热风机12和补光灯13；环流风机8、开窗电机9、电动卷膜机10、浇灌设备11、热风机12和补光灯13通过继电器分别与PLC控制器1建立连接；环流风机8用于对农业大棚内部环境进行通风控制；开窗电机9用于对农业大棚的窗户进行开关；电动卷膜机10用于对农业大棚的覆膜进行卷起或展开；浇灌设备11用于对农业大棚内部的种植物进行浇灌；热风机12用于对农业大棚内部环境进行温度调节；补光灯13用于对农业大棚内部环境进行光照强度调节。

基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的一个实施例中，检测输入组件2还包括二氧化碳传感器14，输出执行组件3还包括二氧化碳发生器15，二氧化碳传感器14通过串口与PLC控制器1建立连接，二氧化碳发生器15通过继电器与PLC控制器1建立连接；二氧化碳传感器14用于监测农业大棚内部环境的二氧化碳浓度数据信息；二氧化碳发生器15用于向农业大棚内部环境补充二氧化气体。二氧化碳浓度大小关系到农作物的光合效率，决定着农作物的生长发育，成熟期，抗逆性，质量、产量等，二氧化碳传感器14采用TPSAR-CO2A/TPSBR-CO2A，节点、主机和传感器之间通过无线传输接收，无需接线，低功耗。

基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的一个实施例中，检测输入组件2还包括土壤水分温度传感器16和土壤盐分传感器17；土壤水分温度传感器16和土壤盐分传感器17分别通过串口与PLC控制器1建立连接，土壤水分温度传感器16用于监测农业大棚内部土壤的含水量及温度数据信息；土壤盐分传感器17用于监测农业大棚内部土壤的盐分数据信息。

具体的，水分温度传感器17采用PH-TRSQ，可连续监测不同深度剖面的土壤水分及温度；耐腐蚀，适于各种土壤水分测量。土壤水分测量范围：0～100％，准确度：±1％，分辨率：0.1％；土壤温度测量范围：-50～80℃，准确度：±0.3℃，分辨率：0.1℃。

具体的，土壤盐分传感器17采用TPSAR-SEC/TPSBR-SEC，测量范围：0-23ms/cm，分辨率：0.01ms/cm，精度：±2％，具备土壤盐分、溶液电导率及溶液离子浓度检测功能，通过无线传输接收，无需接线，低功耗。

基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的一个实施例中，检测输入组件2还包括网络摄像头18，网络摄像头18通过串口与PLC控制器1建立连接，网络摄像头18用于获取农业大棚内部环境的视频图像数据信息。输出执行组件3还包括微雾加湿器19，微雾加湿器19通过继电器与PLC控制器1建立连接，微雾加湿器19用于向农业大棚内部环境进行微雾加湿降温。

基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的一个实施例中，监测装置还包括太阳能光伏组件20，检测输入组件2或输出执行组件3与太阳能光伏组件20建立连接，太阳能光伏组件20用于向检测输入组件2或输出执行组件3进行供电。

基于物联网的农业大棚环境管理监测装置的一个实施例中，PLC控制器1通过串口连接有网络服务器21，网络服务器21与移动终端22通过网络建立连接，网络服务器21用于响应移动终端22的服务请求对检测输入组件2和输出执行组件3进行远程控制。网络服务器21连接有显示器23和打印机24，显示器23用于显示检测输入组件2和输出执行组件3的监测界面，打印机24用于打印检测输入组件2和输出执行组件3的数据信息。

本实用新型通过温湿度传感器4监测农业大棚内部空气环境的温湿度数据信息；照度传感器5监测农业大棚内环境的光照数据信息；茎杆生长变化传感器6监测农业大棚内部种植物的茎秆生长变化数据信息；果实膨大传感器7监测农业大棚内部种植物的果实膨大数据信息；环流风机8对农业大棚内部环境进行通风控制；开窗电机9对农业大棚的窗户进行开关；电动卷膜机10对农业大棚的覆膜进行卷起或展开；浇灌设备11对农业大棚内部的种植物进行浇灌；热风机12对农业大棚内部环境进行温度调节；补光灯13对农业大棚内部环境进行光照强度调节，检测输入组件2和输出执行组件3协调配合实现异地精确采集农业环境信息，降低人力消耗，减少人工干预对种植环境的影响，实现科学监测与种植，促进农业大棚智能化的发展，满足农业大棚现代化管理的需求，有效的降低农业生产成本，促进农业走向高品质和高收益的方向。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。