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一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊、太陽(yáng)能電池板、鋰電池模塊、液晶顯示模塊和多個(gè)環(huán)境和土壤信息傳感器；土壤信息傳感器采集的信號(hào)通過多路開關(guān)切換，并送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，環(huán)境信息傳感器數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊的串口進(jìn)行接收，各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后在液晶顯示模塊上顯示；同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后，通過GPRS無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，研究人員可通過移動(dòng)終端或計(jì)算機(jī)客戶端訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)獲取農(nóng)田監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。
【專利說明】—種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別涉及一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，農(nóng)戶獲得農(nóng)田農(nóng)情信息方法主要是兩種，一種是傳統(tǒng)田間觀察，即農(nóng)戶親自到農(nóng)田里根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)做出判斷，該方法對(duì)農(nóng)戶自身的經(jīng)驗(yàn)要求較高，而且監(jiān)測(cè)范圍受限，準(zhǔn)確性低；另一種方法是從實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的監(jiān)測(cè)人員或研究人員中獲取農(nóng)田農(nóng)情信息，該方法比傳統(tǒng)田間觀察方法客觀、準(zhǔn)確，但從監(jiān)測(cè)人員得到農(nóng)田農(nóng)情信息然后再發(fā)送給農(nóng)戶，農(nóng)戶獲取信息延遲較大，難以滿足農(nóng)情信息實(shí)時(shí)性的要求。
[0003]多傳感器的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)是一種新型的信息獲取技術(shù)，該網(wǎng)絡(luò)由散布在工作區(qū)域中大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，各傳感器節(jié)點(diǎn)具有無(wú)線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力，體積小、成本低。農(nóng)田農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多傳感器節(jié)點(diǎn)可以完成對(duì)目標(biāo)信息的釆集、交換、存儲(chǔ)、傳輸、顯示、識(shí)別和提取、加工和利用，通過GPRS無(wú)線模塊將傳感器節(jié)點(diǎn)的信息傳送到用戶移動(dòng)平臺(tái)或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。
[0004]因此，將多傳感器信息融合和GPRS無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田農(nóng)情信息檢測(cè)，設(shè)計(jì)出一種既能實(shí)時(shí)實(shí)地完整監(jiān)測(cè)農(nóng)情信息、又能通過移動(dòng)平臺(tái)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)接收農(nóng)情信息的系統(tǒng)具有極高的理論和實(shí)際意義，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)個(gè)人、單位科學(xué)、特色種植提供依據(jù)，同時(shí)也為各級(jí)政府與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門提供了管理決策依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)、特色農(nóng)業(yè)種植新裝備，提出一種多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)實(shí)地完整監(jiān)測(cè)農(nóng)情信息、又能通過移動(dòng)平臺(tái)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)接收農(nóng)情信息。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊、太陽(yáng)能電池板、鋰電池模塊、液晶顯示模塊和多個(gè)環(huán)境和土壤信息傳感器；土壤信息傳感器采集的信號(hào)通過多路開關(guān)切換，并送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，環(huán)境信息傳感器數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊的串口進(jìn)行接收，各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后在液晶顯示模塊上顯示；同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過GPRS無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，研究人員可通過移動(dòng)終端或計(jì)算機(jī)客戶端訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)獲取農(nóng)田監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。
[0007]所述農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊和液晶顯示模塊，以及各環(huán)境和土壤信息傳感器均采用太陽(yáng)能電池板或鋰電池，在陽(yáng)光充足時(shí)，太陽(yáng)能電池板對(duì)各模塊進(jìn)行供電，同時(shí)對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，在沒有陽(yáng)光時(shí)，由鋰電池對(duì)各模塊進(jìn)行供電。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述每個(gè)農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中包括:部署在農(nóng)田土壤中不同深度的對(duì)土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器；部署在農(nóng)田中心區(qū)域的對(duì)空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、降雨量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器。
[0009]更進(jìn)一步的，所述對(duì)空氣溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器都配有金屬防輻射罩。采用金屬防輻射罩可有效防止室外輻射對(duì)空氣溫濕度傳感器的工作影響，也可用于對(duì)傳感器的保護(hù)。
[0010]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述的無(wú)線通信模塊采用工業(yè)級(jí)GPRS無(wú)線通信模塊，該模塊具有低復(fù)雜度、低功耗、低成本以及易開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明的工作原理如下:農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含有檢測(cè)土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、降雨量等信息的各類傳感器，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能定時(shí)檢測(cè)土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、降雨量，監(jiān)測(cè)所獲信息實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上，并通過工業(yè)級(jí)GPRS無(wú)線通信模塊將獲取的信息進(jìn)行打包，發(fā)送給農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；農(nóng)戶可以根據(jù)手機(jī)信息或?qū)崟r(shí)液晶顯示的信息獲知農(nóng)田土壤、大氣環(huán)境，而客戶端計(jì)算機(jī)或研究人員則可以通過遠(yuǎn)程控制端獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析計(jì)算，從而更準(zhǔn)確地獲知農(nóng)田的農(nóng)情信息。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明將土壤和空氣環(huán)境傳感器應(yīng)用于農(nóng)田農(nóng)情信息的采集，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知、采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過工業(yè)級(jí)GPRS無(wú)線通信模塊為研究人員提供在線的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)挖掘與分析，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測(cè)，適用于山地、平地和溫室大棚，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田管理的規(guī)范化和科學(xué)化。
[0013]2、本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，采用業(yè)界公認(rèn)的低功耗處理芯片，太陽(yáng)能電池板和鋰電池交互供電，保障了節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和生命周期。
[0014]3、本發(fā)明中農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配有液晶顯示模塊，能夠?qū)崟r(shí)顯示和反饋各項(xiàng)農(nóng)情信息，為農(nóng)戶提供大量的農(nóng)情信息并附帶預(yù)警作用，能更好地指導(dǎo)農(nóng)田的管理和生產(chǎn)。
[0015]4、本發(fā)明中采用的精確傳感器數(shù)據(jù)采集可以為農(nóng)戶提供對(duì)農(nóng)田的溫度、濕度、光照、降雨等大氣環(huán)境參數(shù)，土壤環(huán)境如土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度等地下環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)農(nóng)田提供科學(xué)的管理指導(dǎo)，最終達(dá)到促進(jìn)農(nóng)作物果實(shí)增收的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例。
具體實(shí)施例
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0018]實(shí)施例1
本實(shí)施例以葡萄園的農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)為例，如圖1所示，一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括MSP430數(shù)據(jù)處理模塊109、GPRS無(wú)線通信模塊110、太陽(yáng)能電池板107、鋰電池模塊108、4.3寸液晶顯示模塊111和土壤含水量傳感器101、土壤電導(dǎo)率傳感器102、土壤溫濕度傳感器103、空氣溫濕度傳感器104、光照強(qiáng)度傳感器105、降水量傳感器106 ;101、102 土壤信息傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過變換送入MSP430數(shù)據(jù)處理模塊109中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，103、104、105、106環(huán)境信息傳感器數(shù)據(jù)通過MSP430數(shù)據(jù)處理模塊109的SPI進(jìn)行接收，各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后在4.3寸液晶顯示模塊111上顯示；同時(shí)，MSP430數(shù)據(jù)處理模塊109將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過GPRS無(wú)線通信模塊110將數(shù)據(jù)傳送到農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，研究人員則可通過移動(dòng)終端或計(jì)算機(jī)客戶端訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)獲取農(nóng)田監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。
[0019]所述農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的MSP430數(shù)據(jù)處理模塊109、GPRS無(wú)線通信模塊110和
4.3寸液晶顯示模塊111，以及101、102、103 土壤信息傳感器和104、105、106環(huán)境信息傳感器均采用太陽(yáng)能電池板107或鋰電池108供電；在陽(yáng)光充足時(shí)，太陽(yáng)能電池板107對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行供電，同時(shí)對(duì)鋰電池108進(jìn)行充電，在沒有陽(yáng)光時(shí)，由鋰電池108對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行供電。
[0020]具體的，如圖2所示，農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多個(gè)傳感器由土壤含水量傳感器201、土壤電導(dǎo)率傳感器202、土壤溫濕度傳感器203、空氣溫濕度傳感器204、光照傳感器205、降雨量傳感器206組成。
[0021]其中，每個(gè)土壤傳感器埋入土壤不同深度當(dāng)中，可以直接監(jiān)測(cè)土壤溫度、電導(dǎo)率和含水量的微變化。201 土壤含水量傳感器型號(hào)為NHFS132，202 土壤導(dǎo)電率傳感器型號(hào)為EC5，203 土壤溫濕度傳感器型號(hào)為帶金屬護(hù)套的PT100F，各土壤傳感器信號(hào)輸出為4?20mA電流，均通過4芯細(xì)電纜與地面上的配套模塊相連接，經(jīng)過變換送入209數(shù)據(jù)處理模塊MSP430G2855的AD轉(zhuǎn)換接口中，以測(cè)量其信號(hào)。
[0022]其中，農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的空氣溫濕度傳感器部署在葡萄園中央?yún)^(qū)域，可以直接獲取空氣溫度和濕度微變化。204空氣溫濕度傳感器型號(hào)為SHTlI，該傳感器帶有金屬防護(hù)罩，其通過4芯細(xì)電纜與209數(shù)據(jù)處理模塊MSP430G2855連接，以測(cè)得傳遞信號(hào)。
[0023]其中，農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的光照傳感器部署在葡萄園中央?yún)^(qū)域，可以直接獲取太陽(yáng)光光照強(qiáng)度微變化。205光照傳感器型號(hào)為GY-30，其通過4芯細(xì)電纜與209數(shù)據(jù)處理模塊MSP430G2855連接，以測(cè)得傳遞信號(hào)。
[0024]其中，農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的降雨量傳感器用于測(cè)量葡萄園降雨量，將降雨量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量，206降雨量傳感器型號(hào)為SL3-1，其通過2芯細(xì)電纜與209數(shù)據(jù)處理模塊MSP430G2855連接，以測(cè)得傳遞信號(hào)。
[0025]其中，支持實(shí)時(shí)信息顯示的211液晶顯示屏選用工業(yè)級(jí)4.3寸屏，應(yīng)用于實(shí)時(shí)顯示葡萄園農(nóng)情信息參數(shù)，以滿足信息量的及時(shí)獲取和反饋。
[0026]其中，支持永久在線的210無(wú)線通信模塊GPRS選用工業(yè)級(jí)的KS-97迷你模塊，其將MSP430G2855數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)打包后傳送到農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
[0027]其中，農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能及實(shí)現(xiàn)如下:
(1)感知和監(jiān)測(cè)葡萄園土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、降雨量等信息的微變化信號(hào)；
(2)將監(jiān)測(cè)獲得的微變化信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)；
(3)實(shí)時(shí)完整地顯示和反饋葡萄園的監(jiān)測(cè)信息。
[0028](4)通過GPRS無(wú)線通信模塊及時(shí)發(fā)送短消息或數(shù)據(jù)給農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。
【權(quán)利要求】
1.一種可帶多傳感器的農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊、太陽(yáng)能電池板、鋰電池模塊、液晶顯示模塊和多個(gè)環(huán)境和土壤信息傳感器；土壤信息傳感器采集的信號(hào)通過多路開關(guān)切換，并送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，環(huán)境信息傳感器數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊的串口進(jìn)行接收，各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后在液晶顯示模塊上顯示；同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過GPRS無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送農(nóng)戶手機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，研究人員可通過移動(dòng)終端或計(jì)算機(jī)客戶端訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)獲取農(nóng)田監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線通信模塊和液晶顯示模塊，以及各環(huán)境和土壤信息傳感器均采用太陽(yáng)能電池板或鋰電池，在陽(yáng)光充足時(shí)，太陽(yáng)能電池板對(duì)各模塊進(jìn)行供電，同時(shí)對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，在沒有陽(yáng)光時(shí)，由鋰電池對(duì)各模塊進(jìn)行供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中包括:部署在農(nóng)田土壤中不同深度的對(duì)土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器；部署在農(nóng)田中心區(qū)域的對(duì)空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、降雨量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述農(nóng)田農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)土壤溫度和空氣溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器都配有金屬防福射罩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬防輻射罩可有效防止室外輻射對(duì)空氣溫濕度傳感器的工作影響，也可用于對(duì)傳感器的保護(hù)。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104006848SQ201410171259
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】陽(yáng)敏, 禹云輝 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙敏源電子有限公司