基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置及方法.pdf

本发明涉及一种基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置及方法，针对农业大棚中农作物施肥浇水状况进行管理；包括环境参数采集单元、实时监控单元、控制主机、显示单元及输入单元。环境参数采集单元包括空气温湿度感应器和多个土壤湿度感应器以及环境参数数据转换模块，负责实时采集环境空气温湿度、土壤湿度等环境参数传入控制主机作为报警分析判断的依据；实时监控单元包括实时扫描模块、定时器模块，负责实时监控环境参数并根据农作物数据信息进行分析判断实施报警；控制主机包括支持图形化显示的操作系统、用户操作控制平台以

1、  一种基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置，其特征在于，至少包括：
一个实时监控单元，其包含存储器、控制器、运算器及输入输出接口，用于实时接收环境参数采集单元采集的数据信息并分析判断是否符合报警条件，其通过串口与控制主机相连；
一个控制主机，包含cpu、存储单元、数据接口以及显示输出接口，该控制主机通过上述各个扩展接口与显示单元、输入单元及环境参数采集单元相连接；
一个环境参数采集单元，包括空气温湿度感应器及土壤参数感应器，用于实时采集环境参数，通过所述数据接口传入控制主机；
一个显示单元，用于显示人机交互的图形界面，通过所述显示输出接口与控制主机相连；
一个输入单元，用于控制人员输入控制信号执行设置操作，通过所述数据接口或无线连接方式连接控制主机。

2、  如权利要求1所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置，其特征在于：所述的环境参数采集单元包括空气温湿度传感器和分布在田间不同位置的多个土壤参数感应器。

3、  如权利要求1或2所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置，其特征在于：另包含一个报警单元，其通过数据接口连接所述控制主机或直接内置于控制主机；该报警单元为一个音频报警装置及/或一个能向便携通信终端发送提醒信息的发射装置。

4、  一种使用权利要求1-3任一项所述装置的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于，至少包含步骤：
一、由实时监控单元定时监控环境参数；
二、在各环境参数达到设定值时自动启动控制主机并报警，由控制主机为控制人员提供施肥浇水的参考信息；
三、控制人员参照控制主机提示执行浇水及/或施肥动作后，将已执行的信息反馈输入至控制主机；
四、控制主机根据反馈的执行信息，计算下一浇水及/或施肥点的环境参数设定值；
五、控制主机将计算所得的下一浇水及/或施肥点的环境参数设定值输入到实时监控单元，用于实时监控单元参照进行下次浇水及/或施肥报警。

5、  如权利要求4所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的环境参数包括空气温度及湿度以及土壤数据。

6、  如权利要求5所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的土壤数据的采集是通过将分布在实验田各个不同区域的多个土壤参数传感器获得的土壤参数数据综合取平均值而得到。

7、  如权利要求4所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的控制主机提供的参考信息包括，作物名称、作物种植区域、施肥及浇水量信息。

8、  如权利要求4所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的控制主机具有用户操作平台，其包括农作物信息库查询、施肥信息查询、浇水信息查询、施肥报警设置、浇水报警设置及数据库导入导出部分。

9、  如权利要求4所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的浇水及/或施肥时间点通过控制主机所带的用户操作平台输入，或由实时监控单元计算得到。

10、  如权利要求4-9任一项所述的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理方法，其特征在于：所述的报警动作包括启动主机显示报警信息、播放报警音乐或向便携通信终端发送提醒信息。

基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种实时监控环境参数、可供用户进行报警设置并根据环境参数与报警时间设置自动实施报警的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置及方法。
背景技术
施肥和浇水是农业生产中的重要环节，按时浇水、定量施肥是增产保收的必要措施。现实当中农户往往靠经验进行施肥浇水，这就影响了施肥浇水的及时性和科学性。目前国内外开发出的智能施肥系统设备，一般是一种以一体化服务模式提供给农户的智能系统，集测、配、施功能为一体，在一定程度上实现了农业施肥科学管理。但这些智能系统一方面体积大、价格高，另一方面，也没有对大棚或农田多种、批量作物的施肥浇水的报警管理功能，因此难以推广普及。
发明内容
针对上述问题，本发明涉及的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置及方法可依据实时采集到的环境温湿度数据，自动判断数据库中的批量作物是否需要施肥浇水，如需要施肥浇水则自动播放报警音乐报警，另外，也可把经过经验知识确定的施肥浇水时间点设置到系统中，在该时间点到达后，系统自动开启并播放报警音乐报警，实现对农作物、花卉的施肥浇水报警。系统具有智能化、操控简单、移动便捷、成本低的特点。
本发明采取的技术方案是：一种基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置，其至少包括：一个实时监控单元，所述单元包含存储器、控制器、运算器及输入输出接口，用于实时接收环境参数采集单元采集的数据信息并分析判断是否符合报警条件，其通过串口与控制主机相连；一个控制主机，包含cpu、存储单元、数据接口以及显示输出接口，该控制主机通过上述各个扩展接口与显示单元、输入单元及环境参数采集单元相连接；一个环境参数采集单元，包括空气温湿度感应器及土壤参数感应器，用于实时采集环境参数，通过所述数据接口传入控制主机；一个显示单元，用于显示人机交互的图形界面，通过所述显示输出接口与控制主机相连；一个输入单元，用于控制人员输入控制信号执行设置操作，通过所述数据接口或无线连接方式连接控制主机。
基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置的方法，包含步骤：
一、由实时监控单元定时监控环境参数；
二、在各环境参数达到设定值时自动启动控制主机并报警，由控制主机为控制人员提供施肥浇水的参考信息；
三、控制人员参照控制主机提示执行浇水及/或施肥动作后，将已执行的信息反馈输入至控制主机；
四、控制主机根据反馈的执行信息，计算下一浇水及/或施肥点的时间、温度及温度信息；
五、控制主机将计算所得的下一浇水及/或施肥点的信息输入到实时监控单元，用于实时监控单元参照进行下次浇水及/或施肥报警。
本发明的技术效果是，自动采集农作物生长环境数据并判定农作物肥料使用状况、土壤湿度及温度状况，在作物需要施肥或浇水时发出警报提示用户及时施肥浇水并展示出详细施肥浇水信息。这为合理管理施肥浇水，降低农业者对从业者要求提供了有效的帮助，大大降低了对施肥浇水状况管理的成本。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置的硬件结构图；
图2是表示本发明的实施例的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置的方法原理图；
具体实施方式
为使本发明的特征及优点得到更清楚的了解，以下结合附图，做详细说明如下：
本发明系统功能主要包括：(1)依据自动采集到的温湿度的自动报警功能；(2)依据设定的时间点自动启动系统并报警的功能；(3)农作物、花卉数据管理功能；(4)农作物、花卉数据的导入导出功能。
如图1所示，描述了本发明的硬件结构图。在图1中，基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置硬件包括控制主机1、实时监控单元2、交直流变压降压器3、环境参数采集单元4、显示单元5、红外遥控器6、报警音箱7、串口8、数据接口9、音频接口10、红外遥控接口11、显示输出接口12及接口扩展槽13，其中：其中环境参数采集单元4实时采集环境参数(包括空气温度及湿度、土壤湿度数据)并将数据通过数据接口9连接控制主机1；实时监控单元2实时监控环境参数，从环境参数采集单元4中获取环境数据并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将通过串口8向控制主机1发送开机报警信号；控制主机1接到报警启动信号时，启动主机系统显示报警信息并通过报警音箱7播放报警音乐；控制主机1启动后自动运行用户操作平台，用于控制人员对农作物信息进行操作；遥控器6以红外遥控接口与控制主机1实现无线连接，用于控制人员的控制输入；输出设备包括显示单元5及报警音箱7，分别通过显示输出接口12及音频接口10与控制主机1连接；接口扩展槽13可用于外接键盘、鼠标作为控制人员输入设备。
另外，该报警单元还可以是一个能向便携通信终端发送提醒信息的发射装置，具体可以是个手机短信发送装置，连接于控制主机，可以按设置向指定用户发送提示信息。
如图2所示，描述了本发明涉及的基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置的方法原理图。在图2中，基于环境参数的智能化施肥浇水报警管理装置的方法分如下几个步骤：
步骤S0：环境参数采集单元实时采集环境参数数据，并将采集到的空气湿度/温度、土壤湿度数据传输给实时监控单元作为分析判断报警的依据；
步骤S1：实时监控单元运行服务程序实时扫描，其工作分为两部分：一是扫描农作物数据库中的各个农作物的报警时间点，到达报警时间点时则向控制主机发送启动信号，这些报警时间点是由控制人员根据不同作物的生长需求进行设定的，控制人员可以通过操作控制平台进行修改和设定，二是实时接收环境参数采集单元采集的环境数据并分析判断是否符合报警条件，符合报警条件时则向控制主机发送启动信号；
步骤S2：控制主机常态处于关机状态，当收到步骤S1发送来的启动信号时启动；
步骤S3：控制主机启动后运行操作系统，本实施例中采用的是裁剪后的linux操作系统，操作系统为应用软件运行提供稳定文件操作支持以及图形化显示支持；
步骤S4：操作系统启动后，启动应用程序，同时启动后台环境参数采集服务程序并自动分析判断是否符合报警条件；农作物的数据信息以xml文件形式存储，存储农作物基本属性信息以及生长过程中所需的施肥/浇水信息；应用程序在运行过程中对该xml文件的读写；
步骤S5：应用程序启动后提供给控制人员一个前台功能程序，提供施肥报警设置、浇水报警设置、施肥信息查询、浇水信息查询、农作物/花卉数据库浏览、数据导入导出、温湿度实时显示及系统说明与关闭功能；
步骤S6：从步骤S1和S4的实时扫描服务中如果发现符合报警条件时则启动后台报警程序，播放报警音乐或向便携通信终端发送提醒信息并列出需要浇水或施肥的作物信息，提示控制人员进行相应的浇水或施肥动作；控制人员参照报警信息提示执行浇水及/或施肥动作后，将已执行的信息反馈输入至控制主机；控制主机根据反馈的执行信息，计算下一浇水及/或施肥点的时间、温度及温度信息；控制主机将计算所得的下一浇水及/或施肥点的信息输入到实时监控单元，用于实时监控单元参照进行下次浇水及/或施肥报警。
系统工作状态下自动通过传感器实时采集环境温湿度，并实时与数据库中农作物、花卉施肥浇水温湿度值比对，自动列出需要施肥浇水的农作物并播放音频文件报警，提醒用户应该对农作物、花卉施肥浇水；系统待机状态下，可依据在工作状态下设置的施肥浇水报警时间点，在相应时间点到达后，自动启动系统，列出需要施肥浇水的农作物并播放音频文件报警，提醒用户应该对农作物、花卉施肥浇水。
本发明具有如下忧点：
第一、自动采集环境温湿度，自动判断并进行施肥浇水报警，具有智能化程度高的特点；
第二、系统硬件控制主机以Intel Atom为核心，同时集成了低功耗的定时单片机(定时监控单元)、温湿度传感器等多种硬件，使得系统具有低功耗特点；
第三、系统具有移动方便，操控简单的特点；
第四、采用基于XML的农作物、花卉温湿度属性、特性信息存储格式，使得系统具有扩展性好的特点。
第五、本智能化施肥报警系统可广泛应用于蔬菜大棚、花卉大棚、农场等的施肥浇水报警管理。
第六、使用后可合理管理施肥浇水，降低对从业者的要求，进而降低施肥浇水管理的成本。
本系统实现的是对多种、批量农作物、花卉的施肥浇水智能化报警管理功能；而依据某一条件点满足自动浇水的控制装置已有，因此后续拟将上述智能报警管理系统与控制类装置整合集成，形成功能更为强大、推广范围更广的施肥浇水报警综合管理系统。
以上所述的实例对本发明的各个部分的实现方式作了详细的说明。但是本发明的具体实现形式并不局限于此，对于技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下，对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。