基于物聯網的智能農業監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于物聯網應用技術領域，具體涉及一種基于物聯網的智能農業監控系統。
【背景技術】
[0002]農業生產過程中，溫度、濕度、光照強度、濃度、水分以及其他養分等多種自然因素共同影響農作物的生長，傳統農業的管理方式遠遠沒有達到精細化管理的標準，只能算是粗放式管理，在這種管理方式下，通過人的感知能力管理上述環境參數，無法達到準確性要求，要實現現代農業的智能化管理，建立一個實用、可靠、可長期監測的農業環境監測系統是非常必要的。

【發明內容】

[0003]本發明提供一種基于物聯網的智能農業監控系統，該系統能夠準確實時的獲取農作物生長的環境信息并對這些信息進行遠程監測。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:基于物聯網的智能農業監控系統，包括工控機、RS-232-CAN轉換器和CAN節點，工控機通過RS-232-CAN轉換器連接CAN節點，單個CAN節點對應一片農業監控區域，所述CAN節點包括外部傳感器模塊、CPU主板、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口和供電模塊，外部傳感器模塊采集農業監控區域的氣象信息并發送給CPU主板，CPU主板是CAN節點的數據處理部分并將數據上傳給工控機JTAG接口輔助完成對芯片的測試和程序的下載，按鍵模塊和LED模塊實現對節點的操作控制以及工作狀態顯示的功能。外部傳感器模塊包括模擬量接口和數字量接口，以實現對不同設備的控制。CAN節點還包括輔助功能模塊，所述輔助功能模塊包括精準時鐘模塊和GPS模塊，精準時鐘模塊為系統提供精準時間，GPS模塊用于提供農業區域位置坐標信息。外部傳感器模塊包括空氣溫濕度、C02濃度、土壤溫濕度、土壤養分、土壤酸堿度、光照強度、風速傳感器，還包括作物葉面積、作物葉綠素含量、光合速率傳感器。外部傳感器模塊還包括電化學離子敏傳感器、生物傳感器和氣敏傳感器，分別用于監測土壤中的N、P、K以及重金屬的含量，檢測高致性細菌和監測農產品的品質、氣體的排放。外部傳感器模塊還包括視頻信息采集模塊，視頻信息采集模塊將視頻圖像通過總線網絡上傳至工控機。所述監控系統還包括遠程監控模塊，上位機包括數據庫服務器和中央計算機，通過將協議移植到其中，上位機接入到intnet中，遠程監控模塊通過intnet網絡實現遠程控制。所述監控系統還包括農業設備，農業設備包括澆灌設施、自動降溫設備、開關卷簾，工控機控制農業設備的運行狀態。所述澆灌設施包括灌區傳感器節點群、接收節點、灌溉控制器和灌溉管網，灌區節點群和接收節點構成一個典型的無線傳感器網絡，傳感器節點群負責監測一小塊區域內的土壤濕度狀況，灌溉控制器根據傳感器節點群的檢測結果利用灌溉管網實現灌溉。
[0005]本發明有益效果是:本發明基于物聯網技術，實現農業區域的各種氣象參數的監測，并實現農業區域灌溉、降溫的遠程控制。
【附圖說明】
[0006]下面對本說明書附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
圖1是本發明的【具體實施方式】的系統結構圖。
[0007]圖2是本發明的【具體實施方式】的節點結構圖。
【具體實施方式】
[0008]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0009]本發明的智能農業監控系統采用總線分布式控制策略，如圖1，為本發明控制系統總體結構圖，系統分為監控層和現場設備控制層，分別對應上位機(工控機)和CAN節點。工控機監控系統的實時運行情況，CAN節點接收和處理對應農業區域的傳感器信號，并直接控制農業設備。
[0010]上位機通過RS-232-CAN轉換器連接CAN節點，上位機和RS-232-CAN轉換器之間通過RS-232連接，RS-232-CAN轉換器與CAN節點間通過CAN總線連接。單個CAN節點對應一個農業區域，這對節點的控制功能要求較低，軟硬件開發難度小；在實際應用中，可以根據農業區域調整策略，各個農業區域節點可編制相同的控制軟件，極大降低開發過程的復重復性，增強系統的擴展性；通過合理優化CAN應用層，可以有效降低網絡數據流量，提高系統的工作效率。
[0011]本發明控制系統采用分布式控制策略，各個節點不存在主從關系，在任何時刻均可以向網絡發送報文和有選擇性地接收報文。CAN節點內有CPU主板，能解碼報文、接收和處理傳感器信號，控制農業設施裝置等運行。上位機主要用于監測農業區域的運行狀態及記錄相關數據，也可用于調試階段和故障處理時控制農業設備運行。這種控制在自動運行時不是必須的，CAN網絡可獨立于上位機運行。
[0012]如圖2，為本發明CAN節點的硬件框圖，其中，CAN接口模塊用于實現CAN協議，使節點能接入網絡；本系統中的CAN節點包括外部傳感器模塊、CPU主板、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口、供電模塊和無線通信模塊，協調器節點在此基礎上添加了 MAX3232串行通信功能。還包括輔助功能模塊，輔助功能模塊包括精準時鐘模塊和GPS模塊，外部傳感器模塊包括模擬量接口和數字量接口，以實現對不同設備的控制。供電形式即可選用電池、太陽能，精準時鐘模塊以便于對農業設備的定時控制。RS-232C、ISP和JTAG接口用于節點調試和系統維護。
[0013]CPU部分是傳感器節點的處理器模塊，也可以稱作是數據控制處理模塊，是傳感器節點的核心模塊，對節點數據處理的算法、節點的通信算法以及節點的多任務處理都是在這部分實現的。外部傳感器模塊包括各種傳感器芯片，實現了對農作物生長環境參數的感知。JTAG接口輔助完成對芯片的測試和程序的下載。按鍵模塊和LED模塊協同工作，實現對節點的操作控制以及工作狀態顯示的功能。無線通信模塊負責完成各種控制指令的交互和感知數據的傳輸。MAX3232串行通信，直接通過串口線連接計算機，完成數據由傳感器節點向上位機的傳遞。電源供應模塊負責為整個節點提供能量。
[0014]CAN節點實時采集空氣溫濕度、C02濃度、土壤溫濕度、土壤養分、土壤酸堿度、光照強度、風速等，還包括作物葉面積、作物葉綠素含量、光合速率等與作物生理有關的信息，經過有線