一种基于NB-IoT的农业数据采集系统
专利摘要:本发明公开了一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,包括中央处理系统、人工管理平台、智能管理平台、滴灌设备、昆虫识别装置和传感器组件,所述中央处理系统的输出端通过导线与滴灌设备的输入端电性连接,所述人工管理平台和智能管理平台的输出端均与中央处理系统的输入端连接,所述中央处理系统的输出端与无人机控制系统的输入端连接,本发明涉及NB-IoT技术领域。该基于NB-IoT的农业数据采集系统,利用无人机航拍的技术对农田内的庄稼进行拍摄,可方便快速的对大面积农田进行探测,并可利用视频分析单元对图像进行分析,将不同区域的作物进行对比,判断庄稼的长势,便于对长势不好的区域进行优化管理,可提高作物整体的收益。
专利说明:
一种基于NB-IoT的农业数据采集系统
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及技术领域,具体为一种基于NB-IoT的农业数据采集系统。
[0003] 背景技术
[0004] 农业系统工程是运用现代科学方法(运筹学和现代数学)和技术手段(电子计算机和信息技术等),对农业系统进行系统分析、综合平衡,为选择最优设计提供定量、定性依据的工程技术。是介于农业科学和系统科学之间的一门新兴的边缘科学,系统工程学的一个分支学科。在现代农业的组织管理中应用系统工程,能在创造人们需要的高效能生态系统过程中找到最佳的发展途径,达到最优的综合效果。它既属国民经济系统,又是一定范围生态系统的组成部分。包括农业资源、能源和资金的投入,农业生命物质能量转化,农产品输出和农业信息反馈等。农业系统工程设计,包含农业系统功能、结构分析、环境分析和系统控制等。其关键是农业系统分析。
[0005] NB-IoT是基于蜂窝的窄带物联网,已成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
[0006] 现有技术如CN 208335462 U公开的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,通过多种传感器对土壤和空气的温湿度进行检测,然后传输到控制模块进行处理,现有的常见技术手段通常也是如此,但对于农田内作物的整体长势无法很好的把握,由人工一一检测探查又较为麻烦,无法针对性的对长势不好的区域进行重点管理。
[0007] 发明内容
[0008] (一)解决的技术问题
[0009] 针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,解决了现有技术通过多种传感器对土壤和空气的温湿度进行检测,但对于农田内作物的整体长势无法很好的把握,由人工一一检测探查又较为麻烦,无法针对性的对长势不好的区域进行重点管理的问题。
[0010] (二)技术方案
[0011] 为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,包括中央处理系统、人工管理平台、智能管理平台、滴灌设备、昆虫识别装置和传感器组件,所述中央处理系统的输出端通过导线与滴灌设备的输入端电性连接,所述人工管理平台和智能管理平台的输出端均与中央处理系统的输入端连接,所述中央处理系统的输出端与无人机控制系统的输入端连接,所述无人机控制系统的输出端与遥控信号发射器的输入端连接,所述遥控信号发射器的输出端通过遥控信号与无人机航拍系统的输入端连接,所述无人机航拍系统的输出端通过无线信号与无线信号接收器的输入端连接,所述中央处理系统与视频分析单元实现双向连接。
[0012] 优选的,所述无人机航拍系统包括无人机、遥控信号接收器、摄像头、定位模块、图像实时传输模块和无线信号发射器,所述遥控信号接收器的输出端通过导线与无人机的输入端电性连接。
[0013] 优选的,所述无人机的输出端通过导线分别与摄像头和定位模块的输入端电性连接,所述摄像头的输出端通过导线与图像实时传输模块的输入端电性连接,所述图像实时传输模块和定位模块的输出端均通过导线与无线信号发射器的输入端电性连接。
[0014] 优选的,所述昆虫识别装置和传感器组件的输出端均通过导线与检测信号传输设备的输入端电性连接,所述检测信号传输设备的输出端通过无线信号与NB-IoT天线的输入端连接,所述NB-IoT天线的输出端通过导线与中央处理系统的输入端电性连接。
[0015] 优选的,所述检测信号传输设备包括检测装置信号整合模块和NB-IoT通信模块,所述检测装置信号整合模块的输出端通过导线与NB-IoT通信模块的输入端电性连接。
[0016] 优选的,所述昆虫识别装置包括黑光灯、照相机、昆虫特征库、昆虫识别模块和虫害预警模块,所述照相机和昆虫特征库的输出端均通过导线与昆虫识别模块的输入端电性连接。
[0017] 优选的,所述昆虫识别模块的输出端通过导线与虫害预警模块的输入端电性连接,所述虫害预警模块的输出端通过导线与检测信号传输设备的输入端电性连接。
[0018] 优选的,所述传感器组件包括风速传感器、空气温湿度传感器、土壤湿度传感器和土壤温度传感器。
[0019] (三)有益效果
[0020] 本发明提供了一种基于NB-IoT的农业数据采集系统。与现有技术相比,具备以下有益效果:
[0021] (1)、该基于NB-IoT的农业数据采集系统,通过将中央处理系统的输出端与无人机控制系统的输入端连接,无人机控制系统的输出端与遥控信号发射器的输入端连接,遥控信号发射器的输出端通过遥控信号与无人机航拍系统的输入端连接,无人机航拍系统的输出端通过无线信号与无线信号接收器的输入端连接,中央处理系统与视频分析单元实现双向连接,利用无人机航拍的技术对农田内的庄稼进行拍摄,可方便快速的对大面积农田进行探测,并可利用视频分析单元对图像进行分析,将不同区域的作物进行对比,判断庄稼的长势,便于对长势不好的区域进行优化管理,可提高作物整体的收益。
[0022] (2)、该基于NB-IoT的农业数据采集系统,通过将昆虫识别装置包括黑光灯、照相机、昆虫特征库、昆虫识别模块和虫害预警模块,照相机和昆虫特征库的输出端均通过导线与昆虫识别模块的输入端电性连接,昆虫识别模块的输出端通过导线与虫害预警模块的输入端电性连接,虫害预警模块的输出端通过导线与检测信号传输设备的输入端电性连接,利用黑光灯吸引昆虫并进行捕杀,可降低作物的损坏率,且配合照相机对昆虫尸体进行识别,可判断出不同类昆虫的比例,对于比例较高的昆虫,可通过虫害预警模块进行针对性的预警,以便于管理人员采取措施,可提高作物收成。
[0023] (3)、该基于NB-IoT的农业数据采集系统,通过将昆虫识别装置和传感器组件的输出端均通过导线与检测信号传输设备的输入端电性连接,检测信号传输设备的输出端通过无线信号与NB-IoT天线的输入端连接,NB-IoT天线的输出端通过导线与中央处理系统的输入端电性连接,利用检测信号传输设备将一组昆虫识别装置和传感器组件连接,可整合检测数据,并通过NB-IoT技术进行信号的传输,待机时间长,且功耗低,网络稳定。
[0024] 附图说明
[0025] 图1为本发明的系统原理框图;
[0026] 图2为本发明无人机航拍系统的原理框图;
[0027] 图3为本发明昆虫识别装置的原理框图;
[0028] 图4为本发明检测信号传输设备的原理框图;
[0029] 图5为本发明传感器组件的原理框图。
[0030] 图中,1-中央处理系统、2-人工管理平台、3-智能管理平台、4-滴灌设备、5-昆虫识别装置、51-括黑光灯、52-照相机、53-昆虫特征库、54-昆虫识别模块、55-虫害预警模块、6-传感器组件、61-风速传感器、62-空气温湿度传感器、63-土壤湿度传感器、64-土壤温度传感器、7-无人机控制系统、8-遥控信号发射器、9-无人机航拍系统、91-无人机、92-遥控信号接收器、93-摄像头、94-定位模块、95-图像实时传输模块、96-无线信号发射器、10-无线信号接收器、11-检测信号传输设备、111-检测装置信号整合模块、112-NB-IoT通信模块、12-NB-IoT天线、13-视频分析单元。
[0031] 具体实施方式
[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0033] 请参阅图1-5,本发明实施例提供一种技术方案:一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,包括中央处理系统1、人工管理平台2、智能管理平台3、滴灌设备4、昆虫识别装置5和传感器组件6,昆虫识别装置5包括黑光灯51、照相机52、昆虫特征库53、昆虫识别模块54和虫害预警模块55,照相机52和昆虫特征库53的输出端均通过导线与昆虫识别模块54的输入端电性连接,昆虫识别模块54的输出端通过导线与虫害预警模块55的输入端电性连接,虫害预警模块55的输出端通过导线与检测信号传输设备11的输入端电性连接,利用黑光灯51吸引昆虫并进行捕杀,可降低作物的损坏率,且配合照相机52对昆虫尸体进行识别,可判断出不同类昆虫的比例,对于比例较高的昆虫,可通过虫害预警模块55进行针对性的预警,以便于管理人员采取措施,可提高作物收成,传感器组件6包括风速传感器61、空气温湿度传感器62、土壤湿度传感器63和土壤温度传感器64,风速传感器61为SS20.250-526340-11121型号风速传感器,空气温湿度传感器62为RHI-112A型号空气温湿度传感器,土壤湿度传感器63为RS-TR型号土壤湿度传感器,土壤温度传感器64为TR-TW02型号土壤温度传感器,昆虫识别装置5和传感器组件6的输出端均通过导线与检测信号传输设备11的输入端电性连接,检测信号传输设备11包括检测装置信号整合模块111和NB-IoT通信模块112,NB-IoT通信模块112为BC35-G型号NB-IoT通信模块,检测装置信号整合模块111的输出端通过导线与NB-IoT通信模块112的输入端电性连接,检测信号传输设备11的输出端通过无线信号与NB-IoT天线12的输入端连接,NB-IoT天线12为BC35-G型号NB-IoT天线,与NB-IoT通信模块112配合使用,NB-IoT天线12的输出端通过导线与中央处理系统1的输入端电性连接,利用检测信号传输设备11将一组昆虫识别装置5和传感器组件6连接,可整合检测数据,并通过NB-IoT技术进行信号的传输,待机时间长,且功耗低,网络稳定,中央处理系统1的输出端通过导线与滴灌设备4的输入端电性连接,人工管理平台2和智能管理平台3的输出端均与中央处理系统1的输入端连接,中央处理系统1的输出端与无人机控制系统7的输入端连接,无人机控制系统7可通过程序控制无人机91按指定的路线飞行,无人机控制系统7的输出端与遥控信号发射器8的输入端连接,遥控信号发射器8为无人机91的内置元件,具体型号由农户购买的无人机91决定,遥控信号发射器8的输出端通过遥控信号与无人机航拍系统9的输入端连接,无人机航拍系统9包括无人机91、遥控信号接收器92、摄像头93、定位模块94、图像实时传输模块95和无线信号发射器96,定位模块94的型号为GT-U7 GPS模块,用于确定无人机91的位置,便于控制其飞行路线,并可确定拍摄的区域,无线信号发射器96为JF24D型号无线信号发射器,遥控信号接收器92的输出端通过导线与无人机91的输入端电性连接,遥控信号接收器92为无人机91遥控器的内置元件,具体型号由农户购买的无人机91决定,无人机91的输出端通过导线分别与摄像头93和定位模块94的输入端电性连接,摄像头93的输出端通过导线与图像实时传输模块95的输入端电性连接,图像实时传输模块95和定位模块94的输出端均通过导线与无线信号发射器96的输入端电性连接,无线信号发射器96为JF24D型号无线信号发射器,与无线信号发射器96相匹配,无人机航拍系统9的输出端通过无线信号与无线信号接收器10的输入端连接,中央处理系统1与视频分析单元13实现双向连接,利用无人机航拍的技术对农田内的庄稼进行拍摄,可方便快速的对大面积农田进行探测,并可利用视频分析单元13对图像进行分析,将不同区域的作物进行对比,判断庄稼的长势,便于对长势不好的区域进行优化管理,可提高作物整体的收益。
[0034] 使用时,可选择人工管理平台2或智能管理平台3两种操作方式控制,通过无人机控制系统7发出指令,遥控信号发射器8将指令发送至遥控信号接收器92,无人机91执行命令按指定路线进行飞行和对下方的作物进行拍摄,同时定位模块94实时发送定位信息,定位信息和拍摄的画面通过无线信号发射器96和无线信号接收器10传输到中央处理系统1,然后传输到视频分析单元13进行对比分析,视频分析单元13将不同区域的作物进行对比,判断不同区域庄稼的长势,后期管理人员可对长势不好的区域进行重点管理,定期通过滴灌设备4对作物进行滴灌浇水。
[0035] 日常工作时,传感器组件6内的各个传感器对土壤温湿度、空气温湿度和风速进行检测,并将检测数据传输到检测信号传输设备11,夜间黑光灯51工作,吸引昆虫并将其灭杀,照相机52对昆虫尸体进行拍摄,并通过昆虫识别模块54参考昆虫特征库53对尸体进行识别,对比例较多的害虫通过虫害预警模块55进行预警,预警信息同样传输到检测信号传输设备11,然后通过NB-IoT通信模块112和NB-IoT天线12配合发送至中央处理系统1进行处理,管理人员针对性的采取措施。
[0036] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0037] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求:1.一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,包括中央处理系统(1)、人工管理平台(2)、智能管理平台(3)、滴灌设备(4)、昆虫识别装置(5)和传感器组件(6),所述中央处理系统(1)的输出端通过导线与滴灌设备(4)的输入端电性连接,所述人工管理平台(2)和智能管理平台(3)的输出端均与中央处理系统(1)的输入端连接,其特征在于:所述中央处理系统(1)的输出端与无人机控制系统(7)的输入端连接,所述无人机控制系统(7)的输出端与遥控信号发射器(8)的输入端连接,所述遥控信号发射器(8)的输出端通过遥控信号与无人机航拍系统(9)的输入端连接,所述无人机航拍系统(9)的输出端通过无线信号与无线信号接收器(10)的输入端连接,所述中央处理系统(1)与视频分析单元(13)实现双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述无人机航拍系统(9)包括无人机(91)、遥控信号接收器(92)、摄像头(93)、定位模块(94)、图像实时传输模块(95)和无线信号发射器(96),所述遥控信号接收器(92)的输出端通过导线与无人机(91)的输入端电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述无人机(91)的输出端通过导线分别与摄像头(93)和定位模块(94)的输入端电性连接,所述摄像头(93)的输出端通过导线与图像实时传输模块(95)的输入端电性连接,所述图像实时传输模块(95)和定位模块(94)的输出端均通过导线与无线信号发射器(96)的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述昆虫识别装置(5)和传感器组件(6)的输出端均通过导线与检测信号传输设备(11)的输入端电性连接,所述检测信号传输设备(11)的输出端通过无线信号与NB-IoT天线(12)的输入端连接,所述NB-IoT天线(12)的输出端通过导线与中央处理系统(1)的输入端电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述检测信号传输设备(11)包括检测装置信号整合模块(111)和NB-IoT通信模块(112),所述检测装置信号整合模块(111)的输出端通过导线与NB-IoT通信模块(112)的输入端电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述昆虫识别装置(5)包括黑光灯(51)、照相机(52)、昆虫特征库(53)、昆虫识别模块(54)和虫害预警模块(55),所述照相机(52)和昆虫特征库(53)的输出端均通过导线与昆虫识别模块(54)的输入端电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述昆虫识别模块(54)的输出端通过导线与虫害预警模块(55)的输入端电性连接,所述虫害预警模块(55)的输出端通过导线与检测信号传输设备(11)的输入端电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的农业数据采集系统,其特征在于:所述传感器组件(6)包括风速传感器(61)、空气温湿度传感器(62)、土壤湿度传感器(63)和土壤温度传感器(64)。
公开号:CN110602179
申请号:CN201910791426.6A
发明人:汤自凤
申请人:肥东县爱雯家庭农场
申请日:2019-08-26
公开日:2019-12-20