專利名稱：便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于農業智能化領域，具體說是涉及由嵌入式系統、智能檢測與決策、專家系統、可插拔的數據存儲、移動通訊等技術構成的農作物智能監控裝置。
背景技術：
隨著農業經濟的快速發展，目前，現代化農業普遍采用先進的科學技術，應用先進的管理方式，高效、均衡地生產各種蔬菜、水果、花卉、藥材。它可以不受地點和氣候的影響，能夠有效地改善農業生態、生產條件，促進農業資源的科學開發和合理利用，提高控制機作業精度，提高土地產出率、勞動生產率及經濟效益。因此，世界各國在這方面研究得到了快速發展，2003年，國家農業信息化工程技術研究中心開發的農業環境數字化監控系統，2004年，中國農業大學研制了基于無線傳感網絡的溫室環境監控系統，這些“高端”產品，力求采用更多的信息化技術、機電一體化技術和自動化技術創造適宜的作物生長發育環境條件，包括溫室內部溫度和濕度的調節、灌水量和水溫的自動調節、施肥/C02控制及溫室通風換氣的自動調節等。然而，我國廣大農村主要采用的是塑料大棚等節能型日光溫室，它只需要小溫室、分散化、低成本的調節控制，不需要引進大型連棟溫室的高精尖的調節。針對這一問題，中國農業大學沈佐銳于2003年5月15日申請了名為“溫室生態健康的智能監控系統”的發明專利(申請號為03131063. X)。該發明公開了一個溫室生態健康的智能監控系統，它包括測量溫室內的溫度、濕度、光照各參數的傳感器及監視作物病蟲害圖像獲取處理器，溫室內各參數測量依照計算機的程序，經歷三個子系統處理，它們是I)在單片機控制下，進行各參數的實時采集、顯示、保存，此為“電子眼”監測子系統；2)將采集的數據傳給由單片機組成的作物專家系統知識庫，進行數據分析，與設定的所需數據進行比較、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。3)數據比較之后，根據溫度、濕度、光照超出作物的適宜生長范圍或達到作物常發病蟲害適發條件范圍、或病蟲害超過防治指標，即以手機短信的方式及時通知用戶，此為“電子嘴”呼叫子系統。該溫室生態健康的智能監控系統可以對節能型塑料大棚日光溫室內的溫、濕度，光照及作物病蟲害進行自動監測，當作物的生態健康遇到危機時可及時呼叫，提醒用戶采取措施。該發明確實在一定程度上完成了病蟲害監測預警功能。但存在以下缺點I) “電子眼”監測子系統僅能采集溫度、濕度、光照三個參數，采集農作物生長環境參數太少，無法全面了解農作物的生長情況。2)利用單片機存儲專家系統，由于單片機的數據存儲容量有限，無法滿足大信息量的專家系統知識庫存儲需要，不利于根據不同農作物，方便更新其專家系統知識庫，可更換性不強。3)采用的采集溫度、濕度、光照參數直接與作物病蟲害預警參數相比較的方法，該智能決策方法相對簡單，很難對農作物病蟲害防治情況做出準確的決策，決策準確性不夠。[0013]發明內容本實用新型的目的是，針對上述現有技術中的不足，利用嵌入式系統、智能檢測與決策、專家系統、可插拔的數據存儲、移動通訊等技術，提供一種便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，解決無人值守的節能型日光溫室全天候現場監控與災害智能預警問題，達到農作物環境的自動監測和溫室作物的優質高效安全生態生產。本實用新型的技術方案如下本實用新型的便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，包括置于溫室農作物現場的便攜式機箱，在該機箱內設置有多傳感器數據采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機接口，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卡構成農作物專家系統知識庫存儲模塊，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卡構成的農作物專家系統知識庫存儲模塊存儲有農作物專家提供的各類有關農作物方面的系統知識，例如農作物栽培知識、病蟲害防治知識與病蟲害預測、施肥決策等規則信息及管理信息，供核心控制器進行智能決策。在實際使用時，可以根據不同農作物的需要更換具有相應專家系統知識庫的SD卡。由于SD卡能夠反復讀寫操作，因此也可根據不同農作物，重新輸入更換相應的專家知識庫內容。所述多傳感器數據采集模塊共設置八路傳感器數據采集通道，包括采集溫室內空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度、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境參數和智能決策結果，通過GSM/GPRS模塊，以手機短信的形式發送給生產者。所述的人機接口模塊，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、數據傳輸使能等多種功能參數設置。液晶顯示模塊負責實時顯示傳感器采集的農作物生長參數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換為對應的物理量，然后利用SD卡中存儲的農作物專家系統知識庫提供的知識，采用基于規則的產生式推理方法，實現對農作物進行及時有效處理的決策。本實用新型的便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，以低成本、便捷的方式(手機短信)向生產者及時提供作物信息和專家意見，包括作物生長發育的健康程度，以及可能發生的病蟲害做出防治建議。相比現有技術，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開發平臺，采用多路數據采集模塊實現對溫室農作物的多環境參數實時監測，采用基于規則的產生式推理方法能更有效準確的實現對農作物環境智能決策，解決無人值守的節能型日光溫室全天候現場監控與災害智能預警問題，達到農作物環境的自動管理和溫室作物的優質高效安全生態生產。
圖1是本實用新型所述便攜式機箱一種實施例的正面外形圖[0024]圖2本實用新型的結構框圖圖3是本實用新型所述八路數據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
下面結合實施例及其附圖對本發明作進一步說明。
實施例參見圖1，所述便攜式機箱外形為長方形，箱體頂端面上設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有復位鍵3、電源開關4、電源指示燈5和運行指示燈6。圖2是本實用新型的結構框圖。由圖可以看出，本實用新型的智能監控裝置包括傳感器數據采集模塊、智能決策模塊、專家系統知識庫存儲模塊、GSM/GPRS模塊、人機接口和基本電源等。圖3是所述具有八路數據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。
權利要求1.一種便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，包括置于溫室農作物現場的便攜式機箱，在該機箱內設置有多傳感器數據采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機接口，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卡的構成農作物專家系統知識庫存儲模塊，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.如權利要求1所述的便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，其特征在于，所述多傳感器數據采集模塊設置有溫室內空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度、C02、土壤PH值和土壤鹽分共八路傳感器數據采集通道。
3.如權利要求1所述的便攜式農業數據采集與決策的智能監控裝置，其特征在于，所述農作物專家系統知識庫存儲模塊根據不同農作物的需要更換，或者根據不同農作物重新輸入更換相應的專家知識庫內容。
專利摘要本實用新型屬于農業智能化領域，具體涉及一種農作物智能監控裝置。該裝置包括置于溫室農作物現場的便攜式機箱，在該機箱內設置有多傳感器數據采集模塊和GSM/GPRS模塊、智能決策模塊、信號傳輸線路和電源電路、及位于機箱端面的輸入鍵盤、液晶顯示窗口等人機接口，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卡的構成農作物專家系統知識庫存儲模塊，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，解決無人值守的節能型日光溫室全天候現場監控與災害智能預警問題，達到農作物環境的自動管理和溫室作物的優質高效安全生態生產。
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 優先權日2012年10月16日
發明者李淼, 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:無錫中科智能農業發展有限責任公司, 中國科學院合肥物質科學研究院