一种智慧农业监测调节系统及其控制方法

本发明涉及农业沙盘，尤其涉及一种智慧农业监测调节系统及其控制方法。背景技术：1、智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。所谓“智慧农业”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3s技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。2、目前，智慧农业在教学中一般通过农业仿真沙盘进行展示，通过在仿真沙盘顶部设置大棚，在大棚内种植农作物，通过传感器、无线通信等技术实现对农业生产环境的监测和控制，但现有的仿真沙盘一般以获取大棚内的各项数据以及观察农作物的生长环境为主，当需要对大棚内的农作物进行播种或收割时，则需要人工进行操作，操作量大，且大棚内部结构狭窄，操作起来也极不方便。技术实现思路1、本发明的目的是克服现有技术中存在的操作量大、操作不方便的缺陷与问题，提供一种操作量小、操作方便的一种智慧农业监测调节系统及其控制方法。2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种智慧农业监测调节系统，包括下箱体、大棚以及控制单元，所述下箱体的内部设置有空腔，所述控制单元安装于所述空腔内，所述大棚连接于所述下箱体的上侧，所述大棚内设置有农作物观察区、控温装置以及监测单元，所述农作物观察区的上侧设置有松土播种装置、喷灌装置、收割装置，所述收割装置的输出端穿过所述大棚后与所述空腔相连通，所述大棚的顶部设置有遮阳装置，所述大棚的侧部设置有排风装置，所述松土播种装置、喷灌装置、收割装置、遮阳装置、排风装置、控温装置、监测单元均与所述控制单元相连接；3、所述农作物观察区，用于种植农作物以及观察农作物的生长状况；4、所述松土播种装置，用于对农作物观察区进行松土以及播种；5、所述喷灌装置，用于向农作物观察区喷水以及调节大棚内部的湿度；6、所述收割装置，用于对农作物观察区成熟的农作物进行切割和收集；7、所述遮阳装置，用于遮挡外部的光来调整大棚内部的光照强度；8、所述排风装置，用于调节大棚内部气体压强；9、所述控温装置，用于控制大棚内的温度在设定范围内；10、所述监测单元，用于实时获取大棚内的温度、湿度、光照强度、气体压强，并将获取的数据发送给控制单元；11、所述控制单元，用于根据监测单元发送的温度控制控温装置调节温度，根据监测单元发送的湿度控制喷灌装置的喷水程度，根据监测单元发送的光照强度控制遮阳装置的遮光程度，根据监测单元发送的气体压强控制排风装置的排风程度，控制松土播种装置进行松土和播种，控制收割装置进行收割。12、所述大棚包括顶板、底板以及由连接杆相互连接形成的立方体框架，所述顶板连接于位于上侧的四个连接杆之间，所述底板连接于位于下侧的四个连接杆之间，所述立方体框架的四个侧面均安装有玻璃，所述排风装置内嵌于所述玻璃内，其中一个所述玻璃设置有第一拉门，所述第一拉门铰接于位于竖直方向的所述连接杆，所述第一拉门的外侧连接有握把，所述顶板的中部开设有安装槽，所述安装槽内设置有所述遮阳装置，所述顶板的上侧间隔设置有多个支撑架，所述支撑架的上侧连接有顶棚，所述底板的中部开设有所述农作物观察区，所述底板的上侧沿长度方向开设有缺口，所述缺口与所述空腔相连通，所述收割装置的输出端与所述缺口相连通。13、所述遮阳装置包括遮阳帘，所述遮阳帘的一侧连接于所述安装槽的内侧壁，所述安装槽位于所述遮阳帘左右两侧的侧壁均开设有滑槽，所述滑槽内安装有遮阳电机、连接轴、第一滑块，所述遮阳电机连接于所述滑槽的一端，所述遮阳电机的输出端连接有滚轮，所述滑槽的另一端竖直连接有连接轴，所述连接轴的一端连接有滚轮，两个所述滚轮的外周面缠绕有连接绳，所述第一滑块滑动连接于所述滑槽且下端连接于所述连接绳，所述第一滑块的一侧连接有卡板，所述卡板连接于所述遮阳帘的另一侧，所述顶板的下侧设置有安装板以及多个led灯，所述安装板呈u型，所述安装板连接于所述顶板的下侧，多个所述led灯等间距安装于所述安装板的下侧，所述遮阳电机、所述led灯与所述控制单元相连接。14、所述喷灌装置包括水箱、泵、阀门、喷灌管道，所述水箱安装于所述空腔，所述泵的一端与所述水箱相连通，所述泵的另一端通过阀门与喷灌管道的一端相连通，所述喷灌管道的另一端穿过下箱体、底板后位于农作物观察区的上方，所述喷灌管道的一侧间隔设置有多个连接管道，多个所述连接管道依次通过套管首尾连通，位于首部的连接管道的一端与所述喷灌管道的另一端相连通，位于尾部的连接管道的一端封闭，所述喷灌管道、多个所述连接管道的外周面均开设有喷孔，位于首部的连接管道的一端转动连接于所述喷灌管道的另一端，位于首部的连接管道的外周面套设有从动齿轮，所述喷灌管道的外周面安装有底座，所述底座的上侧设置有转动电机，所述转动电机的输出端连接有主动齿轮，所述主动齿轮啮合连接于所述从动齿轮，所述阀门、转动电机与所述控制单元相连接。15、所述排风装置包括两个排风扇以及两个第三支撑杆，两个所述排风扇对称安装于所述立方体框架对侧的玻璃内，两个所述第三支撑杆的一端分别连接于两个所述排风扇的下侧，两个所述第三支撑杆的另一端连接于所述下箱体的上侧，所述排风扇与所述控制单元相连接。16、所述控温装置包括第一支撑杆、第二支撑杆以及加热器，所述第一支撑杆、第二支撑杆的一端连接于所述底板的上侧，所述第一支撑杆的另一端连接于所述顶板的下侧，所述第二支撑杆的另一端连接有所述加热器，所述加热器与所述控制单元相连接。17、所述松土播种装置包括机架、同步带、主动轮、从动轮，所述机架连接于所述底板的上侧且沿所述底板的长度方向布置，所述机架的一侧设置有驱动电机、转轴，所述主动轮与所述从动轮通过同步带传动连接，所述同步带位于所述机架的一侧，所述驱动电机的输出端连接于所述主动轮的一端面，所述从动轮套设于所述转轴，所述同步带的表面连接有固定座，所述固定座的一侧沿所述底板的宽度方向连接有固定板，所述固定板的下侧间隔设置有多个固定杆，多个所述固定杆的下端连接有犁地刀，多个所述犁地刀相对于所述农作物观察区布置，所述固定板的上侧设置有多个料仓，多个所述料仓与多个所述固定杆一一对应布置，所述料仓的上端面开设有出料口，所述料仓的一侧连接有播种电机，所述播种电机的输出端穿过所述料仓后位于所述出料口内，所述播种电机的输出端连接有转盘，所述转盘的外周面沿圆周方向开设有多个用于容纳种子的凹槽，所述驱动电机、播种电机与所述控制单元相连接。18、所述收割装置包括滑轨、第二滑块、安装座、气缸，所述滑轨安装于所述顶板的下侧，所述第二滑块滑动连接于所述滑轨，所述气缸连接于所述滑轨的下侧且输出端连接于所述第二滑块的一侧，所述安装座连接于所述第二滑块的下侧，所述安装座内由上至下依次开设有导向槽和切割槽，所述安装座的一侧间隔设置有多个导向板，所述导向板呈三角形，每个所述导向板上安装有两个水平放置的传动带，所述传动带呈三角形且外表面沿周向间隔设置有多个限位板，所述传动带位于三个顶点处的内壁连接有传动轮，所述导向槽的内顶壁连接有多个传动电机，多个所述传动电机与多个所述传动带一一对应布置，所述传动电机的输出端与所述传动带内的一个传动轮相连接，所述导向板上位于左侧的传动带逆时针转动、位于右侧的传动带顺时针转动，所述切割槽的内顶壁连接有多个切割电机，所述切割电机相对于两个相邻导向板之间的间隙布置，所述切割电机的输出端连接有切割盘，所述切割盘的外周面沿圆周方向连接有多个切割刀，所述安装座的下侧连接有安装轴、限位电机，所述安装轴缠绕有收集布，所述收集布的一端与所述缺口相连接，所述限位电机的输出端连接有连杆，所述连杆的一端连接有隔板，所述隔板位于所述收集布的上方，所述气缸、传动电机、切割电机、限位电机与所述控制单元相连接。19、所述监测单元包括光照传感器、气象站、温度传感器、土壤温度水分传感器、摄像头，所述光照传感器内嵌于所述玻璃内，所述摄像头、气象站分别连接于所述下箱体的上侧，所述土壤温度水分传感器安装于所述农作物观察区内，所述温度传感器与所述控温装置相连接，所述光照传感器、气象站、温度传感器、土壤温度水分传感器、摄像头分别与所述控制单元相连接。20、一种智慧农业监测调节系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：21、s1、控制单元控制松土播种装置对农作物观察区进行松土以及播种，然后控制单元控制喷灌装置定期向农作物观察区喷水，控制单元定期控制遮阳装置开启和关闭；22、s2、监测单元监测大棚内的温度、湿度、光照强度、气体压强，并将获取的数据发送给控制单元，控制单元判断获取的数据是否位于设定范围内，若温度不在设定范围内，控制单元控制控温装置调整大棚内的温度；若湿度不在设定范围内，控制单元控制喷灌装置调节喷水的流量；若光照强度不在设定范围内，控制单元控制遮阳装置调节遮光面积；若大棚内的气体压强大于农作物生长时所需的气体压强，控制单元控制排风装置向外排出大棚内的气体，直至大棚内的气体压强与生长时所需的气体压强相同；23、s3、当农作物成熟时，控制单元控制收割装置工作，收割装置对农作物进行收割，并将收集的农作物倒入空腔内进行存放。24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：25、1、本发明一种智慧农业监测调节系统及其控制方法中，采用缩小版的大棚模拟现实中的大棚，在大棚内可以种植农作物，通过喷灌装置实现对农作物进行浇灌，通过遮阳装置调整农作物的光照强度，通过排风装置调节大棚内的气体压强，通过控温装置调节农作物的生长温度，从而模拟农作物的生长环境，同时，通过松土播种装置、收割装置对农作物进行播种和收割，模拟出农作物从播种到收获的完整过程，从而可以直观的观察和记录农作物的各项数据，每个装置均采用自动化控制的方式，无需人工操作。因此，本发明自动化程度高、操作便捷。26、2、本发明一种智慧农业监测调节系统及其控制方法中，通过设置多个led灯，当光照强度低于低阈值时，可以随时进行补光，遮阳帘采用电机驱动的方式进行开合，便于控制和调整遮阳帘的展开长度；喷灌装置采用水箱和管道的设计，水箱设置在下箱体内，可以节约空间，通过泵抽取水箱中的水并输送到喷灌管道中，通过喷灌管道和连接管道对农作物进行喷水，当不需要喷水时，可通过转动电机将连接管道转动至垂直状态，以便于农作物接受光照同时也便于观察农作物；通过排风扇排出大棚内的气体，以便于维持大棚内部压强，通过加热器对大棚内进行加热，使大棚内部温度上升，若需要降温，可停止加热器，也可通过排风扇将热气排出。因此，本发明可靠性高、使用方便、展示效果好。27、3、本发明一种智慧农业监测调节系统及其控制方法中，松土播种装置采用同步带传动的方式，通过同步带的设计，在犁地刀和料仓进行松土和播种后，会返回至原始位置，不会干扰到其他装置进行工作，同步带移动带动犁地刀移动并对土壤进行松土，当犁地刀从同步带下侧移动到上侧时，由于犁地刀呈倒立的状态，因此不会对土壤进行松土，同时料仓会从在犁地刀上方的位置变为犁地刀的下方，此时通过转盘转动，转盘转动时，种子会落入到凹槽内，当凹槽转动到出料口时，种子便从出料口落下进行播种，由于种子落料是转动电机控制的，因此，在同步带带动犁地刀进行多次松土时，种子不会从出料口落下。因此，本发明可靠性高、使用方便。28、4、本发明一种智慧农业监测调节系统及其控制方法中，通过气缸控制第二滑块移动，由于导向板采用三角形的设计，导向板在移动时，会使两个导向板之间的农作物间隙慢慢变小，当遇到传动带上的限位板时，通过限位板将农作物聚拢，然后通过下方旋转的切割刀将农作物进行切割，切割后的农作物落到收集布上，当农作物收割完后，气缸控制第二滑块回到起始位置，同时限位电机转动带动隔板转动到收集布上，隔板移动后将收集布上的农作物聚拢并从缺口落入到空腔内，相比于现有技术，可以实现自动化收割。因此，本发明自动化程度高、收割效率高。