一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统技术方案

本实用新型专利技术涉及农作物自动防控霜冻技术领域，尤其涉及一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，包括环境监测模块、农作物表面监测模块、LoRa网关/基站、LoRa节点模块、单片机、智能执行机构、远程监控中心计算机、远程移动监控端、以及各设备和模块的供电模块、远程终端装置RTU、Internet网络。通过本系统的运行可以对农作物的生长环境信息和农作物表面的环境参数进行连续、动态、实时的采集，基于LoRa技术构建的系统可以满足农作物大面积种植，信息采集点跨度大，信息难以采集的问题，并根据采集到的信息与预设阈值的比较生成控制信号，控制执行机构动作，可以有效的防控霜冻对农作物的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统
本技术涉及农作物自动防控霜冻
，尤其涉及一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统。
技术介绍
霜冻在秋、冬、春三季都会出现。霜冻是指空气温度突然下降，地表温度骤降到0℃以下，使农作物受到损害，甚至死亡。每年秋季第一次出现的霜冻叫初霜冻，翌年春季最后一次出现的霜冻叫终霜冻，初终霜冻对农作物的影响都较大。入秋后的气温随冷空气的频繁入侵而明显降低，尤其是在晴朗无风的夜间或清晨，辐射散热增多，地面和植株表面温度迅速下降，当植株体温降至0℃以下时，植株体内细胞会脱水结冰，遭受霜冻危害。通常把秋季第一次发生的霜冻称为初霜冻，因为初霜冻总是在悄无声息中就使作物受害，所以有农作物“秋季杀手”的称号。为了保证农作物能够有效防控霜冻，确定霜冻发生规律，采集霜冻发生前的环境参数变化，再通过积极主动的外界干预，可以有效避免霜冻对农作物的影响。现在的农作物防控霜冻存在以下问题：1.缺乏对环境的动态、实时、连续的监控能力。通常农作物都耕种在室外，检测区域跨度大，通信配套相对薄弱，对霜冻的发现还多是基于经验和气象部门的预报，实时性、准确性、针对性都相对较差。2.缺乏对农作物防霜冻的智能干预能力。农作物在进行防控霜冻时主要采取的手段是灌溉、放烟雾等，这些干预往往都在明确发现霜冻时才由人为进行实施，自动化、智能化程度不高。3.缺乏适合农作物生长环境的信息传输手段。农作物成长环境跨度大，无线信号覆盖较差，即便设置了各类传感器、智能控制器也难与远程监控终端实现远距离无线通信较为困难，或者通信质量不够好。且铺设有线网络的成本较高，维护难度大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题为：提供一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，以连续、动态、实时的采集农作物周围的环境变化信息，并将采集到的信息分别发送给智能执行机构和远端的监控中心或者移动监控端。智能执行机构可以按照预设的运行条件自动进行喷灌、放烟雾或其他执行措施。智能执行机构也可以接收远端监控中心或者移动监控端的执行指令进行相应的执行动作。通过系统采集的农作物生长周围的环境参数变换，确定是否开启智能执行机构，并对农作物周围的环境进行干预，防控霜冻对农作物的影响。本技术技术方案为：一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，包括环境监测模块(1)、农作物表面监测模块(2)、LoRa网关/基站(3)、LoRa节点模块(4)、单片机(5)、智能执行机构(6)、远程监控中心计算机(7)、远程移动监控端(8)、以及各设备和模块的供电模块(9)、远程终端装置RTU(10)、Internet网络(11)，所述环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)分别通过通信接口与单片机(5)连接，LoRa节点模块(4)通过通信接口与单片机(5)连接，环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)将采集到的环境信息传递给单片机(5)，单片机(5)判断出监测参数到达预设阈值时通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到LoRa网关/基站(3)和Internet网络(11)组成的远程通信网络，并分别向远程终端装置RTU(10)控制指令，向远程监控中心计算机(7)，远程移动监控端(8)发送监测信息，远程终端装置RTU(10)与智能执行机构(6)相连，并控制智能执行机构(6)动作。进一步地，所述环境监测模块(1)为温度传感器(12)和/或风力风向传感器(13)，温度传感器(12)设置于农作物种植区和/或种植区的周围，用于采集农作物种植区和/或种植区的周围的温度信息，风力风向传感器(13)设置在种植区的周围用于采集种植区周围的风力和相对种植区的风向信息，当温度传感器(12)和/或风力风向传感器(13)采集到的信息到达预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)动作，当采集到信息不满足预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)停止动作。进一步地，所述农作物表面监测模块(2)为霜冻传感器(14)，霜冻传感器(14)设置于农作物表面或者植株附近，霜冻传感器(14)采集到的信息到达预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)动作，当采集到信息不满足预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)停止动作。进一步地，所述智能执行机构(6)为智能灌溉机构，智能灌溉机构包括机井、A/D模块、变频器、电动机、水泵、电磁阀、管网和喷头，智能灌溉机构在远程终端装置RTU(10)的控制下通过A/D模块打开变频器、电动机、水泵，将机井的水向管网输，并控制打开电磁阀向农作物进行灌溉。进一步地，所述智能执行机构(6)为智能烟雾发生器，在远程终端装置RTU(10)的控制下打开智能烟雾发生器。进一步地，所述智能执行机构(6)为智能点火装置，可以点燃柴草、牛粪、锯木、废机油、赤磷或其它尘烟物质。进一步地，所述温度传感器(12)为DS1820温度传感器(15)，连接的单片机(5)为AT89C52单片机(16)，AT89C52单片机(16)与LoRa节点模块(4)通过RS485总线相连。进一步地，所述LoRa节点模块(4)为EML3047(17)，EML3047包括STM32L071(18)和SX1278(19)，其中STM32L071(18)负责RTOS、LoRa协议栈、云端对接协议、加密算法以及AT指令的运行，SX1278(19)进行LoRa射频调制解调处理。EML3047模块方案集成了外围晶振、射频匹配电路。进一步地，所述的远程监控中心计算机(7)和远程移动监控端(8)包括人机操作界面智能执行机构的虚拟控制面板，用于控制远程终端装置RTU(10)。进一步地，所述的远程监控中心计算机(7)含有农作物生长数据模块，包括不同农作物在不同地理位置不同季节的霜冻发生温度数据模块，以及不同农作物易发生霜冻的植株高度数据模块。本技术的有益效果：本技术设计实现了一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，包括环境监测模块、农作物表面监测模块、LoRa网关/基站、LoRa节点模块、单片机、智能执行机构、远程监控中心计算机、远程移动监控端、以及各设备和模块的供电模块、远程终端装置RTU、Internet网络。通过本系统的运行可以对农作物的生长环境信息和农作物表面的环境参数进行连续、动态、实时的采集，基于LoRa技术构建的系统可以满足农作物大面积种植，信息采集点跨度大，信息难以采集的问题，并根据采集到的信息与预设阈值的比较生成控制信号，控制执行机构动作，可以有效的防控霜冻对农作物的影响。附图说明图1基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻的连接图图2环境监测模块与LoRa节点模块连接图图3LoRa节点模块连接图具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，包括环境监测模块(1)、农作物表面监测模块(2)、LoRa网关/基站(3)、LoRa节点模块(4)、单片机(5)、智能执行机构(6)、远程监控中心计算机(7)、远程移动监控端(8)、供电模块(9)、远程终端装置RTU(10)、Internet网络(11)，其特征在于所述环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)分别通过通信接口与单片机(5)连接，LoRa节点模块(4)通过通信接口与单片机(5)连接，环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)将采集到的环境信息传递给单片机(5)，单片机(5)判断出监测参数到达预设阈值时通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到LoRa网关/基站(3)和Internet网络(11)组成的远程通信网络，并分别向远程终端装置RTU(10)控制指令，向远程监控中心计算机(7)，远程移动监控端(8)发送监测信息，远程终端装置RTU(10)与智能执行机构(6)相连，并控制智能执行机构(6)动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，包括环境监测模块(1)、农作物表面监测模块(2)、LoRa网关/基站(3)、LoRa节点模块(4)、单片机(5)、智能执行机构(6)、远程监控中心计算机(7)、远程移动监控端(8)、供电模块(9)、远程终端装置RTU(10)、Internet网络(11)，其特征在于所述环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)分别通过通信接口与单片机(5)连接，LoRa节点模块(4)通过通信接口与单片机(5)连接，环境监测模块(1)与农作物表面监测模块(2)将采集到的环境信息传递给单片机(5)，单片机(5)判断出监测参数到达预设阈值时通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到LoRa网关/基站(3)和Internet网络(11)组成的远程通信网络，并分别向远程终端装置RTU(10)控制指令，向远程监控中心计算机(7)，远程移动监控端(8)发送监测信息，远程终端装置RTU(10)与智能执行机构(6)相连，并控制智能执行机构(6)动作。


2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，其特征在于所述环境监测模块(1)为温度传感器(12)和/或风力风向传感器(13)，温度传感器(12)设置于农作物种植区和/或种植区的周围，用于采集农作物种植区和/或种植区的周围的温度信息，风力风向传感器(13)设置在种植区的周围用于采集种植区周围的风力和相对种植区的风向信息，当温度传感器(12)和/或风力风向传感器(13)采集到的信息到达预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)动作，当采集到信息不满足预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)停止动作。


3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的农作物智能防控霜冻系统，其特征在于所述农作物表面监测模块(2)为霜冻传感器(14)，霜冻传感器(14)设置于农作物表面或者植株附近，霜冻传感器(14)采集到的信息到达预设阈值就通过LoRa节点模块(4)将监测信息上传到远程通信网络，并控制智能执行机构(6)动作，当采集到信息不满足预设阈值就通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宣睿，郭宣铭，石至成，石增强，
申请(专利权)人：西安小波电子科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61