一种农作物生长环境智能控制系统

本发明涉及智慧农业，尤其是涉及一种农作物生长环境智能控制系统。

背景技术：

1、农业在我国是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业，是我国的立国之本。而传统农业管理难、人员缺少、规模小等缺点急需解决，必须向规范化、科学化、智能化发展。近年来，国内外的智慧农业都在蓬勃发展，对于农田管理和智能化农机都在进行研究和不断改进。通过采集农作物本身的病虫害和周围的光照、温度及湿度等信息，来控制农田中的设备运作，继而达到农田科学管理的目的。而现有的智能化控制技术往往只针对单个或几个因素分别采集信息来控制农机工作，效率低下、不够全面、无法满足智慧农业的要求，也没有考虑地域特殊性及其它需求。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种农作物生长环境智能控制系统，用以解决相关技术中的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供一种农作物生长环境智能控制系统，所述系统包括环境监测模块、光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块；其中，所述环境监测模块用于采集农作物的生长信息和环境信息，并将采集到的信息进行处理后发送至所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块，以及接收所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块回传的控制参数；所述光伏发电模块用于根据所述环境监测模块所发送的环境信息采集太阳能并转化为电能进行存储，并在停电时为所述系统的其他模块进行供电；所述水肥一体化模块用于根据所述环境监测模块所发送的环境信息对所述农作物进行施肥和喷灌；所述温度调节模块用于根据所述环境监测模块所发送的环境信息来调节所述农作物所在农田的环境温度。

3、优选地，所述环境监测模块包括图像处理单元、信息采集单元和第一控制单元；其中，所述图像处理单元用于获取并处理所述农作物的生长图像，以获取所述农作物的生长信息；所述信息采集单元用于通过若干传感器获取所述农作物的环境信息；所述第一控制单元用于对所述生长信息和所述环境信息进行处理及汇总分类，并将各类所述环境信息发送至所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块，以及接收所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块回传的控制参数。

4、优选地，所述图像处理单元包括图像采集装置和数据处理装置；其中，所述图像采集装置用于获取所述农作物的生长图像，所述数据处理装置用于对所述生长图像进行处理以获取所述农作物的生长信息；

5、所述信息采集单元包括ph传感器、ec传感器、二氧化碳浓度传感器、温湿度传感器、光照强度传感器；其中，所述ph传感器用于采集所述农作物所在土壤的酸碱度信息，所述ec传感器用于采集所述农作物所在土壤的电导率信息，所述二氧化碳浓度传感器用于采集二氧化碳浓度信息，所述温湿度传感器用于采集所述农作物所在农田的温度信息和湿度信息，所述光照强度传感器用于采集光照强度信息；

6、所述第一控制单元包括云平台、第一控制器和第一无线通信装置；其中，所述云平台用于获取和显示所述图像处理单元和所述信息采集单元所采集的所述生长信息和所述环境信息，所述第一控制器用于对所述生长信息和所述环境信息进行处理及汇总分类，所述第一无线通信装置用于将各类所述环境信息发送至所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块，以及接收所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块回传的控制参数。

7、优选地，所述光伏发电模块包括光伏发电单元、第二控制单元和第一执行单元；其中，所述光伏发电单元用于通过太阳能光伏板采集太阳能并转化为电能进行存储，并在停电时为所述系统的其他模块进行供电；所述第二控制单元用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，并根据所述环境信息中的光照强度信息控制所述第一执行单元调节所述光伏发电单元中的太阳能光伏板的旋转角度和高度，以及在停电时控制所述光伏发电单元为所述系统的其他模块进行供电，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；所述第一执行单元用于根据所述第二控制单元的控制参数调节所述太阳能光伏板。

8、优选地，所述光伏发电单元包括太阳能光伏板、太阳能充电器和蓄电池；其中，所述太阳能光伏板用于采集太阳能并将所述太阳能转化为电能，所述太阳能充电器用于将所述电能输送到所述蓄电池，所述蓄电池用于存储所述电能，并在停电时为所述系统的其他模块进行供电；

9、所述第二控制单元包括第二控制器和第二无线通信装置；其中，所述第二控制器用于根据所述环境信息中的光照强度信息控制所述第一执行单元调节所述太阳能光伏板的旋转角度和高度，以及在停电时控制所述蓄电池为所述系统的其他模块进行供电，所述第二无线通信装置用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；

10、所述第一执行单元包括电机、调节齿轮、旋转杆和高度调节装置；其中，所述电机用于根据所述第二控制器的控制参数驱动所述调节齿轮、旋转杆和高度调节装置，所述调节齿轮用于带动所述旋转杆和所述高度调节装置进行旋转调节或高度调节，所述旋转杆用于调节所述太阳能光伏板的旋转角度，所述高度调节装置用于调节所述太阳能光伏板的高度。

11、优选地，所述水肥一体化模块包括第三控制单元、水肥监测单元和第二执行单元；其中，所述第三控制单元用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，并根据所述环境信息计算获得最佳水肥浓度，并控制所述水肥监测单元和所述第二执行单元根据所述最佳水肥浓度对所述农作物进行施肥和喷灌，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；所述水肥监测单元用于通过若干传感器监测水肥的输出量及喷灌量；所述第二执行单元用于根据所述第三控制单元的控制参数和所述水肥监测单元的监测值对水肥输出量进行调控，以使混合水肥满足所述最佳水肥浓度，以及输出所述混合水肥进行施肥和喷灌。

12、优选地，所述第三控制单元包括第三控制器和第三无线通信装置；其中，所述第三控制器用于根据所述环境信息计算获得最佳水肥浓度，并控制所述水肥监测单元和所述第二执行单元根据所述最佳水肥浓度对所述农作物进行施肥和喷灌，所述第三无线通信装置用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；

13、所述水肥监测单元包括液位传感器、压力传感器和流量传感器；其中，所述液位传感器和所述压力传感器分别用于监测灌溉水和肥液的输出量，所述流量传感器用于监测所述混合水肥的喷灌量；

14、所述第二执行单元包括电机、水泵、增压泵、压力调节阀和喷灌装置；其中，所述电机用于根据所述第三控制器的控制参数驱动所述水泵、增压泵、压力调节阀和喷灌装置，所述水泵和所述增压泵分别用于根据所述液位传感器和所述压力传感器的监测值对灌溉水和肥液的输出量进行调控，以获得满足所述最佳水肥浓度的混合水肥，所述压力调节阀和所述喷灌装置用于根据所述流量传感器调节并输出所述混合水肥进行施肥和喷灌。

15、优选地，所述温度调节模块包括第四控制单元和第三执行单元；其中，所述第四控制单元用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，并根据所述环境信息中的温度信息控制所述第三执行单元调节所述农作物所在农田的环境温度，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；所述第三执行单元用于根据所述第四控制单元的控制参数调节所述农作物所在农田的环境温度。

16、优选地，所述第四控制单元包括第四控制器和第四无线通信装置；其中，所述第四控制器用于根据所述环境信息中的温度信息控制所述第三执行单元调节所述农作物所在农田的环境温度，所述第四无线通信装置用于接收所述环境监测模块所发送的环境信息，以及将控制参数回传至所述环境监测模块；

17、所述第三执行单元包括空调和湿帘风机；其中，所述空调和湿帘风机用于根据所述第四控制器的控制参数进行运转、打开或关闭，以调节所述农作物所在农田的环境温度。

18、优选地，所述光伏发电模块、水肥一体化模块和温度调节模块通过模糊pid控制算法来调整控制参数。

19、本发明所提出的农作物生长环境智能控制系统通过环境监测模块来采集农作物的生长信息和环境信息并进行汇总，并且可以根据环境信息直接指导其他各个模块对农作物的生长环境进行调节，使其生长环境更适宜农作物的生长，工作效率高。而且，本发明还针对多台风地区中台风可能造成的停电影响，设计了光伏发电模块采集太阳能并转化为电能进行存储，以作为停电时的应急电源，保证在无市电时田间机械不受影响。而本发明所设计的水肥一体化模块则可以根据环境监测模块所发送的环境信息来进行施肥和喷灌。另外，本发明还针对高温地区，设计了温度调节模块对农田的环境温度进行调节，降低环境温度，避免高温环境影响农作物生长。由此可见，本发明的农作物生长环境智能控制系统对农作物的生长环境调控全面，工作效率高，足以满足智慧农业的要求，并且能够针对多台风地区和高温地区提供相应的应急供电支持和降温支持。

20、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。