專利名稱：便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于農(nóng)業(yè)智能化領(lǐng)域，具體說是涉及由嵌入式系統(tǒng)、智能檢測與決策、專家系統(tǒng)、可插拔的數(shù)據(jù)存儲、移動通訊等技術(shù)構(gòu)成的農(nóng)作物智能監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)普遍采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的管理方式，高效、均衡地生產(chǎn)各種蔬菜、水果、花卉、藥材。它可以不受地點(diǎn)和氣候的影響，能夠有效地改善農(nóng)業(yè)生態(tài)、生產(chǎn)條件，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源的科學(xué)開發(fā)和合理利用，提高控制機(jī)作業(yè)精度，提高土地產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益。因此，世界各國在這方面研究得到了快速發(fā)展，2003年，國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心開發(fā)的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，2004年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，這些“高端”產(chǎn)品，力求采用更多的信息化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和自動化技術(shù)創(chuàng)造適宜的作物生長發(fā)育環(huán)境條件，包括溫室內(nèi)部溫度和濕度的調(diào)節(jié)、灌水量和水溫的自動調(diào)節(jié)、施肥/C02控制及溫室通風(fēng)換氣的自動調(diào)節(jié)等。然而，我國廣大農(nóng)村主要采用的是塑料大棚等節(jié)能型日光溫室，它只需要小溫室、分散化、低成本的調(diào)節(jié)控制，不需要引進(jìn)大型連棟溫室的高精尖的調(diào)節(jié)。針對這一問題，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)沈佐銳于2003年5月15日申請了名為“溫室生態(tài)健康的智能監(jiān)控系統(tǒng)”的發(fā)明專利(申請?zhí)枮?3131063. X)。該發(fā)明公開了一個溫室生態(tài)健康的智能監(jiān)控系統(tǒng)，它包括測量溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照各參數(shù)的傳感器及監(jiān)視作物病蟲害圖像獲取處理器，溫室內(nèi)各參數(shù)測量依照計算機(jī)的程序，經(jīng)歷三個子系統(tǒng)處理，它們是I)在單片機(jī)控制下，進(jìn)行各參數(shù)的實時采集、顯示、保存，此為“電子眼”監(jiān)測子系統(tǒng)；2)將采集的數(shù)據(jù)傳給由單片機(jī)組成的作物專家系統(tǒng)知識庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，與設(shè)定的所需數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、保存，以及提出作物病蟲害防治方案，此為“電子腦”智能子系統(tǒng)。3)數(shù)據(jù)比較之后，根據(jù)溫度、濕度、光照超出作物的適宜生長范圍或達(dá)到作物常發(fā)病蟲害適發(fā)條件范圍、或病蟲害超過防治指標(biāo)，即以手機(jī)短信的方式及時通知用戶，此為“電子嘴”呼叫子系統(tǒng)。該溫室生態(tài)健康的智能監(jiān)控系統(tǒng)可以對節(jié)能型塑料大棚日光溫室內(nèi)的溫、濕度，光照及作物病蟲害進(jìn)行自動監(jiān)測，當(dāng)作物的生態(tài)健康遇到危機(jī)時可及時呼叫，提醒用戶采取措施。該發(fā)明確實在一定程度上完成了病蟲害監(jiān)測預(yù)警功能。但存在以下缺點(diǎn)I) “電子眼”監(jiān)測子系統(tǒng)僅能采集溫度、濕度、光照三個參數(shù)，采集農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)太少，無法全面了解農(nóng)作物的生長情況。2)利用單片機(jī)存儲專家系統(tǒng)，由于單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲容量有限，無法滿足大信息量的專家系統(tǒng)知識庫存儲需要，不利于根據(jù)不同農(nóng)作物，方便更新其專家系統(tǒng)知識庫，可更換性不強(qiáng)。3)采用的采集溫度、濕度、光照參數(shù)直接與作物病蟲害預(yù)警參數(shù)相比較的方法，該智能決策方法相對簡單，很難對農(nóng)作物病蟲害防治情況做出準(zhǔn)確的決策，決策準(zhǔn)確性不夠。[0013]發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，利用嵌入式系統(tǒng)、智能檢測與決策、專家系統(tǒng)、可插拔的數(shù)據(jù)存儲、移動通訊等技術(shù)，提供一種便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，解決無人值守的節(jié)能型日光溫室全天候現(xiàn)場監(jiān)控與災(zāi)害智能預(yù)警問題，達(dá)到農(nóng)作物環(huán)境的自動監(jiān)測和溫室作物的優(yōu)質(zhì)高效安全生態(tài)生產(chǎn)。本實用新型的技術(shù)方案如下本實用新型的便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，包括置于溫室農(nóng)作物現(xiàn)場的便攜式機(jī)箱，在該機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有多傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機(jī)箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機(jī)接口，其特征在于，所述智能決策模塊包括核心控制器STM32F103VBT6和SD卡接口電路；該SD卡接口電路用于由可插拔的SD卡構(gòu)成農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊，其知識庫存儲模塊通過SD卡接口電路與STM32F103VBT6核心控制器接通。所述的由可插拔的SD卡構(gòu)成的農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊存儲有農(nóng)作物專家提供的各類有關(guān)農(nóng)作物方面的系統(tǒng)知識，例如農(nóng)作物栽培知識、病蟲害防治知識與病蟲害預(yù)測、施肥決策等規(guī)則信息及管理信息，供核心控制器進(jìn)行智能決策。在實際使用時，可以根據(jù)不同農(nóng)作物的需要更換具有相應(yīng)專家系統(tǒng)知識庫的SD卡。由于SD卡能夠反復(fù)讀寫操作，因此也可根據(jù)不同農(nóng)作物，重新輸入更換相應(yīng)的專家知識庫內(nèi)容。所述多傳感器數(shù)據(jù)采集模塊共設(shè)置八路傳感器數(shù)據(jù)采集通道，包括采集溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度、C02、土壤PH值和土壤鹽分等。所述的GSM/GPRS模塊，其工作過程是將裝置采集的多環(huán)境參數(shù)和智能決策結(jié)果，通過GSM/GPRS模塊，以手機(jī)短信的形式發(fā)送給生產(chǎn)者。所述的人機(jī)接口模塊，包括輸入鍵盤和液晶顯示模塊，其中輸入鍵盤用于完成采樣周期、濾波方式、數(shù)據(jù)傳輸使能等多種功能參數(shù)設(shè)置。液晶顯示模塊負(fù)責(zé)實時顯示傳感器采集的農(nóng)作物生長參數(shù)和裝置的智能決策信息，供用戶讀取。所述智能控制模塊包括STM32F103VBT6核心控制器和SD卡接口電路，其工作過程是先將采集到的各個傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的物理量，然后利用SD卡中存儲的農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫提供的知識，采用基于規(guī)則的產(chǎn)生式推理方法，實現(xiàn)對農(nóng)作物進(jìn)行及時有效處理的決策。本實用新型的便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，以低成本、便捷的方式(手機(jī)短信)向生產(chǎn)者及時提供作物信息和專家意見，包括作物生長發(fā)育的健康程度，以及可能發(fā)生的病蟲害做出防治建議。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型使用可插拔并方便更新的SD卡存儲不同作物專家知識庫，以功能強(qiáng)大的嵌入式微處理器STM32F103VBT6為核心控制器，建立基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺，采用多路數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)對溫室農(nóng)作物的多環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測，采用基于規(guī)則的產(chǎn)生式推理方法能更有效準(zhǔn)確的實現(xiàn)對農(nóng)作物環(huán)境智能決策，解決無人值守的節(jié)能型日光溫室全天候現(xiàn)場監(jiān)控與災(zāi)害智能預(yù)警問題，達(dá)到農(nóng)作物環(huán)境的自動管理和溫室作物的優(yōu)質(zhì)高效安全生態(tài)生產(chǎn)。

圖1是本實用新型所述便攜式機(jī)箱一種實施例的正面外形圖[0024]圖2本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖圖3是本實用新型所述八路數(shù)據(jù)采集接口實施例的電路圖圖4是本實用新型所述SD卡接口電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例參見圖1，所述便攜式機(jī)箱外形為長方形，箱體頂端面上設(shè)置有八路傳感器采集接口 I，箱體正面上部為4. 3寸液晶顯示屏2，下部為鍵盤7，在顯示屏2與鍵盤的中間位置設(shè)有復(fù)位鍵3、電源開關(guān)4、電源指示燈5和運(yùn)行指示燈6。圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。由圖可以看出，本實用新型的智能監(jiān)控裝置包括傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、智能決策模塊、專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊、GSM/GPRS模塊、人機(jī)接口和基本電源等。圖3是所述具有八路數(shù)據(jù)采集接口實施例的電路圖。圖中，所示的傳感器信號輸入接口 8共有八路，圖中只畫出了二路，其余被省略。八路傳感器信號通過輸入接口AD1-AD8接入到核心控制器9 STM32F103VBT6中。圖4是SD卡接口電路原理圖。圖中，所述核心控制器9的STM32F103VBT6通過PA4、PB12、PB13、PB14、PB15、PC8 引腳接至 SD 卡接口。
權(quán)利要求1.一種便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，包括置于溫室農(nóng)作物現(xiàn)場的便攜式機(jī)箱，在該機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有多傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機(jī)箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機(jī)接口，其特征在于，所述智能決策模塊包括核心控制器STM32F103VBT6和SD卡接口電路，該SD卡接口電路用于由可插拔SD卡的構(gòu)成農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊，其知識庫存儲模塊通過SD卡接口電路與STM32F103VBT6核心控制器接通。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述多傳感器數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置有溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度、C02、土壤PH值和土壤鹽分共八路傳感器數(shù)據(jù)采集通道。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與決策的智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊根據(jù)不同農(nóng)作物的需要更換，或者根據(jù)不同農(nóng)作物重新輸入更換相應(yīng)的專家知識庫內(nèi)容。
專利摘要本實用新型屬于農(nóng)業(yè)智能化領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)作物智能監(jiān)控裝置。該裝置包括置于溫室農(nóng)作物現(xiàn)場的便攜式機(jī)箱，在該機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有多傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機(jī)箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機(jī)接口，智能決策模塊包括核心控制器STM32F103VBT6和SD卡接口電路，該SD卡接口電路用于由可插拔SD卡的構(gòu)成農(nóng)作物專家系統(tǒng)知識庫存儲模塊，其知識庫存儲模塊通過SD卡接口電路與STM32F103VBT6核心控制器接通。本實用新型使用可插拔并方便更新的SD卡存儲不同作物專家知識庫，解決無人值守的節(jié)能型日光溫室全天候現(xiàn)場監(jiān)控與災(zāi)害智能預(yù)警問題，達(dá)到農(nóng)作物環(huán)境的自動管理和溫室作物的優(yōu)質(zhì)高效安全生態(tài)生產(chǎn)。
文檔編號G05B19/418GK202854581SQ20122052855
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者李淼, 李華龍, 翁士狀, 張建, 胡澤林, 鄭守國, 高會議, 董俊, 尤聚軍, 張浩東, 袁媛, 陳雷, 曾偉輝, 萬莉, 鄭曉菊, 董瀚琳 申請人:無錫中科智能農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司, 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院