一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括中心服務器和用于分布在待監(jiān)測區(qū)域中的多個分站，分站通過無線網(wǎng)絡與中心服務器相連；分站包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信處理模塊、無線通信模塊、供電系統(tǒng)和用于檢測待檢測區(qū)域氣象環(huán)境和土壤環(huán)境的若干個傳感器；供電系統(tǒng)為分站的各部件供電，無線通信模塊用于中心服務器與分站之間的信息交互，無線通信模塊與通信處理模塊相連，通信處理模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)采集模塊分別相連，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊還與傳感器相連。本實用新型系統(tǒng)可對果園周邊的氣象環(huán)境、土壤環(huán)境進行有效監(jiān)測，有利于提高果園的種植效益。
【專利說明】
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及檢測傳感技術、通信技術、計算機技術、嵌入式技術在氣象、土壤環(huán)境監(jiān)測方面的應用，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]大型果園面積廣闊，僅靠人工測量果園的環(huán)境數(shù)據(jù)，工作量大，效率低下，監(jiān)測的數(shù)據(jù)缺乏實時性。鑒于上述情況，
【申請人】發(fā)明了一種基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)，可以了解到果園各處的氣象環(huán)境如風速風向、溫度、濕度、大氣壓、雨量、二氧化碳、空氣粉塵等的情況，及土壤環(huán)境如土壤的酸堿度、溫度、濕度等的情況，為農(nóng)戶合理施肥科學種植提供依據(jù)。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的發(fā)明目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對果園周邊的氣象環(huán)境、土壤環(huán)境進行有效監(jiān)測，有利于提高果園的種植效益。
[0004]本實用新型的發(fā)明目的通過如下技術方案實現(xiàn):一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括中心服務器和用于分布在待監(jiān)測區(qū)域中的多個分站，所述分站通過無線網(wǎng)絡與所述中心服務器相連；
[0005]所述分站包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信處理模塊、無線通信模塊、供電系統(tǒng)和用于檢測所述待檢測區(qū)域氣象環(huán)境和土壤環(huán)境的若干個傳感器；
[0006]所述供電系統(tǒng)為分站的各部件供電，所述無線通信模塊用于所述中心服務器與所述分站之間的信息交互，所述無線通信模塊與所述通信處理模塊相連，所述通信處理模塊與所述數(shù)據(jù)存儲模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊分別相連，將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過所述無線通信模塊發(fā)送到所述中心服務器，和通過所述無線通信模塊接收所述中心服務器的數(shù)據(jù)召回指令讀取所述數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述數(shù)據(jù)存儲模塊相連，將采集的數(shù)據(jù)存入所述數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊還與所述傳感器相連，控制所述傳感器的供電電源和接收所述傳感器采集的數(shù)據(jù)。
[0007]所述數(shù)據(jù)采集模塊為具有靜態(tài)職守狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊處于靜態(tài)職守狀態(tài)時，停止對所述傳感器供電。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊還具有定時激活和即時激活功能，所述數(shù)據(jù)采集模塊在激活后，為所述傳感器供電完成數(shù)據(jù)采集，并在完成數(shù)據(jù)采集后，自動進入靜態(tài)職守狀態(tài);所述數(shù)據(jù)采集模塊通過所述通信處理模塊、無線通信模塊接收所述中心服務器發(fā)送的召測指令，并在收到所述召測指令后，即時激活。
[0009]所述供電系統(tǒng)由太陽能發(fā)電系統(tǒng)構成，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)由充電電池、太陽能控制器、太陽能電池板構成，所述充電電池和所述太陽能電池板分別與所述太陽能控制器相連，通過所述太陽能控制器與外界相連。
[0010]所述無線通信模塊、通信處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、充電電池和充電控制器組裝在一起，形成一體式結構，避免復雜的連線，使系統(tǒng)具有較強的防感應雷擊能力。
[0011]所述充電電池可以為蓄電池、鋰電池等，鑒于安裝環(huán)境為露天環(huán)境，存在暴曬等因數(shù)，出于安全考慮，所述充電電池為鋰電池。
[0012]所述數(shù)據(jù)采集模塊還與所述供電系統(tǒng)相連，獲取所述供電系統(tǒng)的電壓數(shù)據(jù)。
[0013]所述傳感器包括風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、土壤pH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器、二氧化碳濃度和/或PM2.5傳感器。
[0014]所述傳感器還包括網(wǎng)絡攝像機。
[0015]所述風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、二氧化碳濃度和/或PM2.5傳感器、網(wǎng)絡攝像機和太陽能電池板均安裝在立于所述待監(jiān)測區(qū)域中的一桿體上，所述土壤pH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器安裝在位于所述待監(jiān)測區(qū)域地面上與所述桿體相近的一不銹鋼箱體內。
[0016]在所述分站距離所述中心服務器距離較近時，所述無線通信模塊為wifi模塊或Zigbee模塊等短程的無線通信模塊;在所述分站距離所述中心服務器距離較遠時，所述無線通信模塊GPRS、2G、3G、4G等移動數(shù)據(jù)模塊。采用移動數(shù)據(jù)模塊由于需要借助中國電信或鐵通的基站，成本較高，該設置有利于成本控制。
[0017]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下有益效果：
[0018]本實用新型采用現(xiàn)代科技對果園種植地氣象環(huán)境和土壤環(huán)境信息進行實時遙測、傳送和處理，可對果園周邊氣象環(huán)境及土壤環(huán)境進行有效監(jiān)測，有利于實現(xiàn)果園的科學種植，有助于提高果園的種植效益;本實用新型利用現(xiàn)代科技手段進行大型果園環(huán)境監(jiān)測，改變了以往僅靠人工測量果園數(shù)據(jù)的落后狀況，提高了數(shù)據(jù)采集效率，而且節(jié)省了人力開支，利用本實用新型可方便及時的采集大型果園各采集點的環(huán)境數(shù)據(jù)，對監(jiān)測天氣環(huán)境因素、土壤環(huán)境因數(shù)對果園種植的影響和改善措施的研究等方面具有重大意義。
【附圖說明】
[0019]圖I為本實用新型較佳實施例的連接結構圖。
【具體實施方式】
[0020]本實施例的監(jiān)測系統(tǒng)包括中心服務器和用于分布在待監(jiān)測區(qū)域中的多個分站，如圖I所示，本實施例的分站通過3G無線網(wǎng)絡與中心服務器相連。
[0021]本實施例的分站由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信處理模塊、3G路由器、供電系統(tǒng)和用于檢測所述待檢測區(qū)域氣象環(huán)境和土壤環(huán)境的若干個傳感器。
[0022]通信處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)采集模塊通過SPI總線連在一起，傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊控制各傳感器的供電電源和接收各傳感器采集的數(shù)據(jù)，通信處理模塊與3G路由器相連，3G路由器用于中心服務器與分站之間的信息交互。
[0023]數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過3G路由器發(fā)送到中心服務器，同時存入數(shù)據(jù)存儲模塊以便進行就地存儲。數(shù)據(jù)采集模塊還通過通信處理模塊、3G路由器接收中心服務器發(fā)送的召測指令，并在收到召測指令后，即時激活，為各傳感器供電完成數(shù)據(jù)采集，以便實現(xiàn)實時遙測功能。通信處理模塊通過3G路由器接收中心服務器的數(shù)據(jù)召回指令，讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)，以確保中心服務器處的數(shù)據(jù)到包率。
[0024]數(shù)據(jù)采集模塊具有靜態(tài)職守狀態(tài)，其處于靜態(tài)職守狀態(tài)時，停止對各傳感器供電。數(shù)據(jù)采集模塊還具有定時激活和即時激活功能，數(shù)據(jù)采集模塊在激活后，為各傳感器供電完成數(shù)據(jù)采集，并在完成數(shù)據(jù)采集后，自動進入靜態(tài)職守狀態(tài)，以盡量節(jié)省檢測系統(tǒng)的能耗，使本實用新型的監(jiān)測系統(tǒng)具有更長的續(xù)航能力。
[0025]本實施例的供電系統(tǒng)用于為分站的各部件供電，由太陽能發(fā)電系統(tǒng)構成，以便就地發(fā)電。本實施例的太陽能發(fā)電系統(tǒng)由鋰電池、太陽能控制器、太陽能電池板構成，鋰電池和太陽能電池板分別與太陽能控制器相連，通過太陽能控制器與外界相連。本實用新型采用鋰電池，主要考慮到本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)露天安裝，存在暴曬問題，選用鋰電池相比于蓄電池，會更加安全。太陽能控制器實現(xiàn)對太陽能的有效利用和對鋰電池的科學管理，全程保護鋰電池的安全。太陽能控制器具有過壓過流保護及欠壓關斷電池和電池工作狀態(tài)參數(shù)讀取及充放電特性控制參數(shù)調整功能。如當電池端電壓達到過放保護點IOV時，自動切斷負載回路，只有充電到12V后，電池方能恢復正常供電。太陽能控制器還具有方便的串口通信接口，通過此接口向太陽能控制器輸入不同格式的命令可讀取電池的工作狀態(tài)參數(shù)(包括電池的端電壓狀態(tài)、電池的端電壓值、充電電流，充放電狀態(tài)等)及更改電池的浮充充電電壓、保護電壓等充放電特性控制參數(shù)。
[0026]太陽能控制器通過GPIO與SPI總線相連，通過SPI總線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊采集傳感器數(shù)據(jù)的同時，完成電源參數(shù)如電池端電壓數(shù)據(jù)的采集，以便監(jiān)測環(huán)境的同時監(jiān)測電源的狀態(tài)。
[0027]本實施例中傳感器包括風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、土壤pH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、PM2.5傳感器，還包括網(wǎng)絡攝像機，風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、PM2.5傳感器、網(wǎng)絡攝像機和太陽能電池板均安裝在立于待監(jiān)測區(qū)域中的一桿體上，土壤PH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器安裝在位于待監(jiān)測區(qū)域地面上與桿體相近的一不銹鋼箱體內。
[0028]本實施例的無線通信模塊、3G路由器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、鋰電池和充電控制器組裝在一起，形成一體式結構，安裝在所述桿體上，避免復雜的連線，使其具有較強的防感應雷擊能力。
[0029]本實用新型分站與中心服務器通信的無線通信模塊，在分站距離中心服務器距離較近時，無線通信模塊可選用wifi模塊或Zigbee模塊等短程的無線通信模塊，在分站距離中心服務器距離較遠時，無線通信模塊可選用GPRS、2G、3G、4G等移動數(shù)據(jù)模塊，以控制成本。
【主權項】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括中心服務器和用于分布在待監(jiān)測區(qū)域中的多個分站，所述分站通過無線網(wǎng)絡與所述中心服務器相連； 所述分站包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通信處理模塊、無線通信模塊、供電系統(tǒng)和用于檢測待檢測區(qū)域氣象環(huán)境和土壤環(huán)境的若干個傳感器； 所述供電系統(tǒng)為分站的各部件供電，所述無線通信模塊用于所述中心服務器與所述分站之間的信息交互，所述無線通信模塊與所述通信處理模塊相連，所述通信處理模塊與所述數(shù)據(jù)存儲模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊分別相連，將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過所述無線通信模塊發(fā)送到所述中心服務器，和通過所述無線通信模塊接收所述中心服務器的數(shù)據(jù)召回指令讀取所述數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述數(shù)據(jù)存儲模塊相連，將采集的數(shù)據(jù)存入所述數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊還與所述傳感器相連，控制所述傳感器的供電電源和接收所述傳感器采集的數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊為具有靜態(tài)職守狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊處于靜態(tài)職守狀態(tài)時，停止對所述傳感器供電。3.根據(jù)權利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊還具有定時激活和即時激活功能，所述數(shù)據(jù)采集模塊在激活后，為所述傳感器供電完成數(shù)據(jù)采集，并在完成數(shù)據(jù)采集后，自動進入靜態(tài)職守狀態(tài);所述數(shù)據(jù)采集模塊通過所述通信處理模塊、無線通信模塊接收所述中心服務器發(fā)送的召測指令，并在收到所述召測指令后，即時激活。4.根據(jù)權利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)由太陽能發(fā)電系統(tǒng)構成，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)由充電電池、太陽能控制器、太陽能電池板構成，所述充電電池和所述太陽能電池板分別與所述太陽能控制器相連，通過所述太陽能控制器與外界相連。5.根據(jù)權利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊還與所述供電系統(tǒng)相連，獲取所述供電系統(tǒng)的電壓數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權利要求5所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信模塊、通信處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、充電電池和充電控制器組裝在一起，形成一體式結構。7.根據(jù)權利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述充電電池為鋰電池。8.根據(jù)權利要求I?7任一項權利要求所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、土壤pH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器、二氧化碳濃度和/或PM2.5傳感器;所述傳感器還包括網(wǎng)絡攝像機。9.根據(jù)權利要求8所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述風速風向儀、翻斗雨量計、大氣壓力溫度濕度傳感器、二氧化碳濃度和/或PM2.5傳感器、網(wǎng)絡攝像機和太陽能電池板均安裝在立于所述待監(jiān)測區(qū)域中的一桿體上，所述土壤PH值、土壤溫度、土壤濕度傳感器安裝在位于所述待監(jiān)測區(qū)域地面上與所述桿體相近的一不銹鋼箱體內。10.根據(jù)權利要求9所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象環(huán)境及土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在所述分站距離所述中心服務器距離較近時，所述無線通信模塊為wifi模塊或Zigbee模塊;在所述分站距離所述中心服務器距離較遠時，所述無線通信模塊為移動數(shù)據(jù)模塊。
【文檔編號】G01D21/02GK205561896SQ201620043556
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月18日
【發(fā)明人】鄭貴林
【申請人】廣州三川控制系統(tǒng)工程設備有限公司