阅读说明：本技术 一种基于5g网络的农业大棚环境控制系统 (Agricultural greenhouse environment control system based on 5G network ) 是由 陈永波 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统,包括棚体,所述棚体的前端外表面设置有通风电动门,所述棚体的前端外表面靠近一侧的位置固定安装有总控箱,所述棚体的顶端设置有棚顶,所述棚顶的上端表面设置有光照度传感器；所述棚体的一侧外表面固定安装有第一抽水泵,所述第一抽水泵远离棚体的一侧外表面固定安装有储液箱,所述第一抽水泵的上端固定安装有输液管；所述棚体的内部顶端设置有灯杆与灌溉管,所述灌溉管设置在灯杆的下方,所述灯杆的下端外表面设置有照明灯与增温灯,所述照明灯设置在增温灯的一侧；本发明的有益效果是：更加的节能环保,避免了资源的浪费,更加适合推广使用。(The invention discloses an agricultural greenhouse environment control system based on a 5G network, which comprises a greenhouse body, wherein a ventilation electric door is arranged on the outer surface of the front end of the greenhouse body, a master control box is fixedly installed at a position, close to one side, of the outer surface of the front end of the greenhouse body, a greenhouse top is arranged at the top end of the greenhouse body, and a light intensity sensor is arranged on the surface of the upper end of the greenhouse top; a first water suction pump is fixedly mounted on the outer surface of one side of the shed body, a liquid storage tank is fixedly mounted on the outer surface of one side, away from the shed body, of the first water suction pump, and a liquid conveying pipe is fixedly mounted at the upper end of the first water suction pump; a lamp post and an irrigation pipe are arranged at the top end inside the greenhouse body, the irrigation pipe is arranged below the lamp post, an illuminating lamp and a warming lamp are arranged on the outer surface of the lower end of the lamp post, and the illuminating lamp is arranged on one side of the warming lamp; the invention has the beneficial effects that: the energy-saving and environment-friendly effects are achieved, the waste of resources is avoided, and the method is more suitable for popularization and use.)

一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统

技术领域

本发明涉及一种环境控制系统，具体为一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统，属于环境控制应用技术领域。

背景技术

农业大棚又称温室暖房，能透光、保温（或加温），是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，农业大棚在使用过程中需要对其环境进行管控，在进行环境控制时即需要使用到环境控制系统，并且通过5G网络发送控制指令能够加快控制信息的传输速度。

公开号为CN106561344A的中国发明专利公开了一种大棚环境控制系统，包括大棚薄膜，电机，所述电机连接有卷膜装置，可以卷起大棚薄膜或者放下大棚薄膜；还包括电控单元ECU，该ECU电机一体形成；还包括分别设置在大棚内的温度传感器、湿度传感器和光照传感器；ECU接收上述传感器的信号，当大棚内温度过高和/或湿度过大和/或光照不足时，ECU控制电机转动，带动大棚卷轴转动，从而打开/关闭大棚薄膜。本发明的自动化程度高，可以实时监控大棚的状态参数，能够对大棚进行智能控制；但其不够节能环保。

现有的大棚环境控制系统，采集数据较为单一，在外部光源充足的情况下仍然会使用照明灯进行照明导致电能浪费，同时在灌溉过程中灌溉过多的水没有进行回收处理，不够节能环保，给大棚环境控制系统的使用带来的一定影响。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决现有的大棚环境控制系统，采集数据较为单一，在外部光源充足的情况下仍然会使用照明灯进行照明导致电能浪费，同时在灌溉过程中灌溉过多的水没有进行回收处理，不够节能环保，给大棚环境控制系统的使用带来的一定影响的问题，而提出一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统，包括棚体，所述棚体的前端外表面设置有通风电动门，所述棚体的前端外表面靠近一侧的位置固定安装有总控箱，所述棚体的顶端设置有棚顶，所述棚顶的上端表面设置有光照度传感器；

所述棚体的一侧外表面固定安装有第一抽水泵，所述第一抽水泵远离棚体的一侧外表面固定安装有储液箱，所述第一抽水泵的上端固定安装有输液管；

所述棚体的内部顶端设置有灯杆与灌溉管，所述灌溉管设置在灯杆的下方，所述灯杆的下端外表面设置有照明灯与增温灯，所述照明灯设置在增温灯的一侧，所述灌溉管的下端外表面螺栓连接有喷头；

所述棚体的另一侧外表面固定安装有储水箱，所述储水箱的上端外表面设置有输水管；

所述棚体的内部靠近一侧位置固定安装有温度传感器，所述棚体的内部靠近另一侧位置固定安装有二氧化碳浓度传感器，所述棚体的内部底端设置有种植盒与集水仓，所述集水仓设置在种植盒的下方，所述种植盒的内部设置有湿度传感器，所述集水仓的内部底端设置液位传感器，所述集水仓的一侧外表面固定安装有抽水管，所述抽水管的外部设置有电子阀；

所述总控箱的前端外表面设置有显示屏，所述总控箱的内部设置有数据接收模块、数据处理模块、总控模块与信息发送模块；

所述数据接收模块用于接收光照度传感器采集的光照度信息、温度传感器采集的温度信息、二氧化碳浓度传感器采集的二氧化碳浓度信息、湿度传感器采集的土壤湿度信息与液位传感器采集的液位信息，并将光照度信息、温度信息、二氧化碳浓度信息、土壤湿度信息与液位信息发送到数据处理模块；

所述数据处理模块用于对接收到光照度信息、温度信息、二氧化碳浓度信息、土壤湿度信息与液位信息进行处理，数据处理模块将光照度信息处理为照明信息、抽液信息与增液信息，数据处理模块将温度信息处理为加热信息，数据处理模块将二氧化碳浓度信息处理成换气信息，数据处理模块将土壤湿度信息处理为灌溉信息，数据处理模块将液位信息处理为抽水信息；

所述总控模块将照明信息、抽液信息、增液信息、加热信息、换气信息、灌溉信息与抽水信息分别处理为照明指令、抽液信息、增液指令、加热指令、换气指令、灌溉指令与抽水指令，并通过所述信息发送模块将照明指令、增液指令、加热指令、换气指令、灌溉指令与抽水指令发出。

进一步在于：所述棚顶的内部开设有储液腔，所述储液箱的内部灌注有黑色液体，所述棚顶为透明状构件。

进一步在于：所述集水仓的内部顶端设置有第一过滤板与第二过滤板，所述第二过滤板设置在第一过滤板的下方，所述抽水管的上端与储水箱连通。

进一步在于：所述照明信息、抽液信息与增液信息的具体处理过程如下：

步骤一：光照度传感器（5）在预设时间内每隔预设时长采集x次光照度，采集到的光照度信息标记为Q，x=3……n，计算出x次光照度的总和Qt；

步骤二：再通过公式Qt/x=Q_均可以到光照度均值Q_均；

步骤三：当Q_均大于预设值时，即生成抽液信息，当Q_均小于预设值时即同时生成增液信息与照明信息；

所述抽液信息被总控模块转化为抽液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵，第一抽水泵接收到抽液指令后将储存在棚顶上的储液腔中的液体抽回到储液箱内，所述增液信息被总控模块转化为增液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵，第一抽水泵运作将储液箱内的液体抽入到棚顶上的储液腔内，所述照明信息被总控模块转化为照明指令通过信息发送模块发送到照明灯，照明灯接收到照明指令之后运行进行照明。

进一步在于：所述加热信息的具体处理过程如下；

步骤一：数据接收模块从互联网中获取到大棚安装地温度信息，将大棚安装地温度信息标记为P；

步骤二：将温度传感器采集到的温度信息标记为K；

步骤三：设置内部温度阈值T1与外部温度阈值T2；

步骤四：计算出大棚安装地温度信息P与外部温度阈值T2的差值，得到外部温差Pt；

步骤五：再计算出温度信息K与内部温度阈值T1的差值得到内部温差Kt；

步骤六：当Pt小于预设值，且Kt小于预设值时即生成加热信息；

所述加热信息被总控模块转化为加热指令通过信息发送模块发送到增温灯，所述增温灯接收到加热指令后运行进行增温。

进一步在于：所述换气信息的具体处理过程如下：设置二氧化碳浓度阈值B，将实时采集到的二氧化碳浓度信息标记为M，当采集到的二氧化碳浓度信息M小于二氧化碳阈值B时，即生成换气信息；

所述换气信息被总控模块转化为换气指令通过信息发送模块发送到通风电动门，所述通风电动门接收到换气指令后运行打开进行通风。

进一步在于：所述灌溉信息的具体处理过程如下：将实时采集到的土壤湿度信息标记为C，将预设土壤湿度阈值标记为D，计算出土壤湿度信息C与土壤湿度阈值D之间的差值得到湿度差Cd，当湿度差Cd大于预设值时，即生成灌溉信息；

所述灌溉信息被总控模块转化为灌溉指令通过信息发送模块发送到第二抽水泵，所述第二抽水泵接收到灌溉指令后运行从储水箱中抽水进行灌溉；

所述抽水信息的具体处理过程如下：当液位传感器采集到的液位信息超过预设值时即生成抽水信息；

所述抽水信息被总控模块转化为抽水指令通过信息发送模块发送到电子阀和第二抽水泵，所述电子阀接收到抽水指令后运行打开，之后第二抽水泵运作从集水仓中将水抽出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设置的光照度传感器会实时采集外部光照度信息，光照度传感器在预设时间内每隔预设时长采集x次光照度，采集到的光照度信息标记为Q，计算出x次光照度的总和Qt。再通过公式Qt/x=Q_均可以到光照度均值Q_均，当Q_均大于预设值时，即生成抽液信息，当Q_均小于预设值时即同时生成增液信息与照明信息抽液信息被总控模块转化为抽液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵，第一抽水泵接收到抽液指令后将储存在棚顶上的储液腔中的液体抽回到储液箱内，所述增液信息被总控模块转化为增液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵，第一抽水泵运作将储液箱内的液体抽入到棚顶上的储液腔内，所述照明信息被总控模块转化为照明指令通过信息发送模块发送到照明灯，照明灯接收到照明指令之后运行进行照明，该种设置能够在外界光照充足是，将棚顶上的储液腔内的液体抽出，让农作物能够被阳光照射进行光合作用，避免了在外界光照充足的情况下照明灯继续运作导致的电能浪费，让该系统更加的节能环保，同时在外界光照不足时，再将储液箱内的液体抽入到棚顶上的储液腔内的设置，可以避免在照明灯的光外散影响光照明效果的状况发生；

2、农作物种植在种植盒中，种植盒中设置了湿度传感器，湿度传感器会实时采集土壤的湿度信息，将实时采集到的土壤湿度信息标记为C，将预设土壤湿度阈值标记为D，计算出土壤湿度信息C与土壤湿度阈值D之间的差值得到湿度差Cd，当湿度差Cd大于预设值时，即生成灌溉信息，溉信息被总控模块转化为灌溉指令通过信息发送模块发送到第二抽水泵，第二抽水泵接收到灌溉指令后运行从储水箱中抽水进行灌溉，该种设置保证了农作物不会因为缺水干旱导致的农作物死亡，同时省去了人工灌溉的麻烦，并且集水仓能够收集在灌溉过程中多出的水，水会从种植盒中流入到集水仓内，集水仓内设置了第一过滤板与第二过滤板，第一过滤板与第二过滤板能够对收集的水进行过滤，同时在集水仓中设置了液位传感器，当液位传感器采集到的液位信息超过预设值时即生成抽水信息，抽水信息被总控模块转化为抽水指令通过信息发送模块发送到电子阀和第二抽水泵，电子阀接收到抽水指令后运行打开，之后第二抽水泵运作从集水仓中将水抽入到储水箱中，该种设置实现了水的循环利用，更加合理的利用了水资源，让该系统在保证农作物供水充足的同时更加的节水环保。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体立体结构示意图；

图2为本发明的棚体内部视图；

图3为本发明的集水仓内部图；

图4为本发明的总控箱结构框图。

图中：1、棚体；2、通风电动门；3、总控箱；4、棚顶；401、储液腔；5、光照度传感器；6、第一抽水泵；7、储液箱；8、输液管；9、灯杆；10、照明灯；11、增温灯；12、灌溉管；13、喷头；14、储水箱；15、第二抽水泵；16、输水管；17、温度传感器；18、二氧化碳浓度传感器；19、种植盒；20、湿度传感器；21、集水仓；211、第一过滤板；212、第二过滤板；22、液位传感器；23、抽水管；24、电子阀。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4所示，一种基于5G网络的农业大棚环境控制系统，包括棚体1，棚体1的前端外表面设置有通风电动门2，棚体1的前端外表面靠近一侧的位置固定安装有总控箱3，棚体1的顶端设置有棚顶4，棚顶4的上端表面设置有光照度传感器5，光照度传感器5用来采集光照度；

棚体1的一侧外表面固定安装有第一抽水泵6，第一抽水泵6远离棚体1的一侧外表面固定安装有储液箱7，第一抽水泵6的上端固定安装有输液管8，输液管8用来输送液体；

棚体1的内部顶端设置有灯杆9与灌溉管12，灌溉管12设置在灯杆9的下方，灯杆9的下端外表面设置有照明灯10与增温灯11，增温灯11可以进行加热，照明灯10设置在增温灯11的一侧，灌溉管12的下端外表面螺栓连接有喷头13；

棚体1的另一侧外表面固定安装有储水箱14，储水箱14的上端外表面设置有输水管16，输水管16用来输水；

棚体1的内部靠近一侧位置固定安装有温度传感器17，棚体1的内部靠近另一侧位置固定安装有二氧化碳浓度传感器18，棚体1的内部底端设置有种植盒19与集水仓21，集水仓21设置在种植盒19的下方，种植盒19的内部设置有湿度传感器20，集水仓21的内部底端设置液位传感器22，集水仓21的一侧外表面固定安装有抽水管23，抽水管23的外部设置有电子阀24；

总控箱3的前端外表面设置有显示屏，显示屏会显示温度信息与二氧化碳浓度信息，总控箱3的内部设置有数据接收模块、数据处理模块、总控模块与信息发送模块；

数据接收模块用于接收光照度传感器5采集的光照度信息、温度传感器17采集的温度信息、二氧化碳浓度传感器18采集的二氧化碳浓度信息、湿度传感器20采集的土壤湿度信息与液位传感器22采集的液位信息，并将光照度信息、温度信息、二氧化碳浓度信息、土壤湿度信息与液位信息发送到数据处理模块；

数据处理模块用于对接收到光照度信息、温度信息、二氧化碳浓度信息、土壤湿度信息与液位信息进行处理，数据处理模块将光照度信息处理为照明信息、抽液信息与增液信息，数据处理模块将温度信息处理为加热信息，数据处理模块将二氧化碳浓度信息处理成换气信息，数据处理模块将土壤湿度信息处理为灌溉信息，数据处理模块将液位信息处理为抽水信息；

总控模块将照明信息、抽液信息、增液信息、加热信息、换气信息、灌溉信息与抽水信息分别处理为照明指令、抽液信息、增液指令、加热指令、换气指令、灌溉指令与抽水指令，并通过信息发送模块将照明指令、增液指令、加热指令、换气指令、灌溉指令与抽水指令发出，所有信息均通过5G网络进行传输，更加的快捷准确。

棚顶4的内部开设有储液腔401，储液箱7的内部灌注有黑色液体，黑色液体包括黑墨水等，棚顶4为透明状构件。

集水仓21的内部顶端设置有第一过滤板211与第二过滤板212，第二过滤板212设置在第一过滤板211的下方，抽水管23的上端与储水箱14连通。

照明信息、抽液信息与增液信息的具体处理过程如下：

步骤一：光照度传感器5在预设时间内每隔预设时长采集x次光照度，采集到的光照度信息标记为Q，x=3……n，计算出x次光照度的总和Qt；

步骤二：再通过公式Qt/x=Q_均可以到光照度均值Q_均；

步骤三：当Q_均大于预设值时，即生成抽液信息，当Q_均小于预设值时即同时生成增液信息与照明信息；

抽液信息被总控模块转化为抽液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵6，第一抽水泵6接收到抽液指令后将储存在棚顶4上的储液腔401中的液体抽回到储液箱7内，增液信息被总控模块转化为增液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵6，第一抽水泵6运作将储液箱7内的液体抽入到棚顶4上的储液腔401内，照明信息被总控模块转化为照明指令通过信息发送模块发送到照明灯10，照明灯10接收到照明指令之后运行进行照明。

加热信息的具体处理过程如下；

步骤一：数据接收模块从互联网中获取到大棚安装地温度信息，将大棚安装地温度信息标记为P；

步骤二：将温度传感器17采集到的温度信息标记为K；

步骤三：设置内部温度阈值T1与外部温度阈值T2；

步骤四：计算出大棚安装地温度信息P与外部温度阈值T2的差值，得到外部温差Pt；

步骤五：再计算出温度信息K与内部温度阈值T1的差值得到内部温差Kt；

步骤六：当Pt小于预设值，且Kt小于预设值时即生成加热信息；

加热信息被总控模块转化为加热指令通过信息发送模块发送到增温灯11，增温灯11接收到加热指令后运行进行增温。

换气信息的具体处理过程如下：设置二氧化碳浓度阈值B，将实时采集到的二氧化碳浓度信息标记为M，当采集到的二氧化碳浓度信息M小于二氧化碳阈值B时，即生成换气信息；

换气信息被总控模块转化为换气指令通过信息发送模块发送到通风电动门2，通风电动门2接收到换气指令后运行打开进行通风。

灌溉信息的具体处理过程如下：将实时采集到的土壤湿度信息标记为C，将预设土壤湿度阈值标记为D，计算出土壤湿度信息C与土壤湿度阈值D之间的差值得到湿度差Cd，当湿度差Cd大于预设值时，即生成灌溉信息；

灌溉信息被总控模块转化为灌溉指令通过信息发送模块发送到第二抽水泵15，第二抽水泵15接收到灌溉指令后运行从储水箱14中抽水进行灌溉；

抽水信息的具体处理过程如下：当液位传感器22采集到的液位信息超过预设值时即生成抽水信息；

抽水信息被总控模块转化为抽水指令通过信息发送模块发送到电子阀24和第二抽水泵15，电子阀24接收到抽水指令后运行打开，之后第二抽水泵15运作从集水仓21中将水抽出。

本发明在使用时，使用者将需要种植的农作物种植在种植盒19中，之后光照度传感器5在预设时间内每隔预设时长采集x次光照度，采集到的光照度信息标记为Q，计算出x次光照度的总和Qt，再通过公式Qt/x=Q_均可以到光照度均值Q_均，当Q_均大于预设值时，即生成抽液信息，当Q_均小于预设值时即同时生成增液信息与照明信息，抽液信息被总控模块转化为抽液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵6，第一抽水泵6接收到抽液指令后将储存在棚顶4上的储液腔401中的液体抽回到储液箱7内，增液信息被总控模块转化为增液指令通过信息发送模块发送到第一抽水泵6，第一抽水泵6运作将储液箱7内的液体抽入到棚顶4上的储液腔401内，照明信息被总控模块转化为照明指令通过信息发送模块发送到照明灯10，照明灯10接收到照明指令之后运行进行照明，数据接收模块从互联网中获取到大棚安装地温度信息，将大棚安装地温度信息标记为P，将温度传感器17采集到的温度信息标记为K，设置内部温度阈值T1与外部温度阈值T2，计算出大棚安装地温度信息P与外部温度阈值T2的差值，得到外部温差Pt，再计算出温度信息K与内部温度阈值T1的差值得到内部温差Kt，当Pt小于预设值，且Kt小于预设值时即生成加热信息，加热信息被总控模块转化为加热指令通过信息发送模块发送到增温灯11，增温灯11接收到加热指令后运行进行增温，换气信息的具体处理过程如下：设置二氧化碳浓度阈值B，将实时采集到的二氧化碳浓度信息标记为M，当采集到的二氧化碳浓度信息M小于二氧化碳阈值B时，即生成换气信息，换气信息被总控模块转化为换气指令通过信息发送模块发送到通风电动门2，通风电动门2接收到换气指令后运行打开进行通风，灌溉信息的具体处理过程如下：将实时采集到的土壤湿度信息标记为C，将预设土壤湿度阈值标记为D，计算出土壤湿度信息C与土壤湿度阈值D之间的差值得到湿度差Cd，当湿度差Cd大于预设值时，即生成灌溉信息，灌溉信息被总控模块转化为灌溉指令通过信息发送模块发送到第二抽水泵15，第二抽水泵15接收到灌溉指令后运行从储水箱14中抽水进行灌溉，抽水信息的具体处理过程如下：当液位传感器22采集到的液位信息超过预设值时即生成抽水信息，抽水信息被总控模块转化为抽水指令通过信息发送模块发送到电子阀24和第二抽水泵15，电子阀24接收到抽水指令后运行打开，之后第二抽水泵15运作从集水仓21中将水抽出。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。