本技術(shù)涉及環(huán)境監(jiān)測，具體涉及一種防護性多傳感器集合的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集器。

背景技術(shù)：

1、在農(nóng)業(yè)種植、工業(yè)生產(chǎn)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控等諸多領(lǐng)域，需要實時監(jiān)測多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照強度、紫外線強度等，以指導(dǎo)相關(guān)決策和控制。

2、傳統(tǒng)的單一傳感器往往只能監(jiān)測單一參數(shù)，無法滿足多參數(shù)聯(lián)合監(jiān)測的需求。同時，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸也是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、在戶外農(nóng)業(yè)環(huán)境或工業(yè)現(xiàn)場，環(huán)境參數(shù)的長期連續(xù)采集對設(shè)備的可靠性有很高要求。溫濕度、光照等自然環(huán)境條件的劇烈變化，以及潮濕、灰塵、振動等惡劣環(huán)境因素，都可能影響傳感器的正常工作。此外，現(xiàn)場缺乏人工實時監(jiān)控，一旦發(fā)生故障將無法及時發(fā)現(xiàn)和處理。

4、如cn204731628u公開了一種新型智慧農(nóng)業(yè)采集控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用以采集農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的多傳感器模塊和控制箱，所述控制箱包括用以系統(tǒng)供電的電源模塊、用以控制和執(zhí)行命令的主控制器、用以模擬信號轉(zhuǎn)化為差分信號的模擬量輸入模塊、用以差分信號還原成ttl電平信號的rs485控制繼電控制器模塊和漏電總開關(guān)，所述多傳感器模塊與所述模擬量輸入模塊連接，所述模擬量輸入模塊與所述主控制器連接，所述主控制器與所述rs485控制繼電控制器模塊連接，所述漏電總開關(guān)與所述電源模塊連接。具有高實時性數(shù)據(jù)傳輸、長時間適應(yīng)惡劣環(huán)境穩(wěn)定工作的特點。

5、cn210375194u公開了一種基于多傳感器的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括云服務(wù)管理平臺和應(yīng)用客戶端，云服務(wù)管理平臺與物聯(lián)網(wǎng)主機，所述物聯(lián)網(wǎng)主機上安裝有sim卡單元、led、電源單元、電池接口、tf卡、rs485通信接口、二氧化碳傳感器接口、空氣溫濕度傳感器接口、光照傳感器接口、dc-dc升壓單元、gprs模塊、rtc時鐘單元和cpu，該監(jiān)測系統(tǒng)能適應(yīng)惡劣自然氣候環(huán)境、多種大棚環(huán)境，精準(zhǔn)采集傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)，減輕工作人員勞動強度。

6、因此，開發(fā)一種集成多種傳感器模塊的高可靠性環(huán)境監(jiān)測裝置，實現(xiàn)多參數(shù)采集，并能夠在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定持久工作的綜合傳感器裝置，可以極大提高環(huán)境監(jiān)測的便捷性和效率，降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型針對惡劣環(huán)境下對監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、便捷性需求，提供一種防護性多傳感器集合的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)集合多種關(guān)鍵環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器于一體，具有多種防護方式，可在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定持久的不間斷工作，極大提高環(huán)境監(jiān)測的便捷性和效率，降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

2、為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

3、一種防護性多傳感器集合的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電源模塊、主控制模塊、傳感器模塊和rs485通信模塊；

4、所述電源模塊用于整個采集系統(tǒng)的供電，分別與主控制模塊和傳感器模塊電路連接；

5、所述主控制模塊用于控制系統(tǒng)的運行，連接傳感器模塊和rs485通信模塊；

6、所述傳感器模塊用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，為包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器和紫外線強度傳感器的集成模塊；

7、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過rs485通信模塊與上位機連接進行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

8、本實用新型中集成溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器和紫外線強度傳感器四種傳感器為一體，實現(xiàn)了"4合1"的多參數(shù)采集功能。并采用rs485總線的modbus通信協(xié)議可以快速的接入現(xiàn)有的采集系統(tǒng)，作為從機與上位機進行數(shù)據(jù)交換，完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。本采集器使用多種防護方式，可以在惡劣的環(huán)境中不間斷工作，可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

9、優(yōu)選地，所述傳感器模塊通過傳感器電源控制模塊連接主控制模塊和電源模塊；

10、所述傳感器電源控制模塊用于控制傳感器的電源開關(guān)。

11、優(yōu)選地，當(dāng)主控制模塊讀取傳感器模塊數(shù)據(jù)時，通過傳感器電源控制模塊開啟傳感器電源；其他時間通過傳感器電源控制模塊關(guān)閉傳感器電源。

12、主控制器對傳感器的數(shù)據(jù)讀取是存在間隔的，為了降低功耗，只在讀取數(shù)據(jù)的時間段內(nèi)通過傳感器電源控制模塊打開傳感器電源，其他空閑時間內(nèi)傳感器電源處于斷開狀態(tài)。

13、優(yōu)選地，所述紫外線強度傳感器設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將紫外線強度模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。由于紫外傳感器輸出的是模擬信號，因此加入具有i2c通信功能模數(shù)轉(zhuǎn)換模式，將紫外線傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過i2c接口向主控制器傳輸。

14、優(yōu)選地，rs485通信模塊與上位機之間設(shè)有共模電感，濾除共模干擾信號，使得通信距離大幅度增加，保護內(nèi)部通信模塊免受外部沖擊信號的沖擊，如雷擊、靜電產(chǎn)生的浪涌電流。

15、優(yōu)選地，與所述電源模塊連接用于供電的電路，和與主控制模塊連接用于傳輸信息的電路進行隔離，隔離可以有效抑制共模干擾和差模干擾，防止噪聲耦合。

16、本發(fā)明還提供一種防護性多傳感器集合的數(shù)據(jù)采集器，包括內(nèi)設(shè)控制板的封閉殼體；所述封閉殼體由上蓋、中殼和下蓋閉合形成；所述封閉殼體為外表面經(jīng)陽極氧化處理的鋁合金殼體；

17、所述上蓋設(shè)有光學(xué)鏡片，下蓋設(shè)有透氣孔、溫濕度傳感器罩和通信接頭；

18、所述控制板包含所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過固定支架安裝在封閉腔體內(nèi)，使光照度傳感器和紫外線強度傳感器對準(zhǔn)上蓋的光學(xué)鏡片。

19、本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集器設(shè)置多種防護方式，將集合了四種傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)保護在鋁合金殼體內(nèi)，外殼表面陽極氧化處理，增強防腐性。通過上蓋的光學(xué)鏡片實現(xiàn)光照度傳感器和紫外線強度傳感器的信息采集，光學(xué)鏡片與殼體使用硅酮膠粘合密封，做到有效的防雨防塵，隔絕傳感器與外部環(huán)境直接接觸，避免傳感器被惡劣環(huán)境損耗。

20、優(yōu)選地，上蓋、中殼和下蓋閉合處設(shè)有密封圈。密封后能避免水汽進入腔體內(nèi)，對采集系統(tǒng)造成損壞。

21、進一步優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集器的殼體具有ip66的防護等級，這種嚴(yán)格的防護能有效避免塵埃、雨水、雪等進入設(shè)備內(nèi)部，能夠抵御惡劣天氣影響，從而保證設(shè)備的正常運行，適合戶外長期使用。

22、優(yōu)選地，所述透氣孔為單向透氣膜。保證設(shè)備外部水汽粉塵無法進入設(shè)備內(nèi)部的同時，內(nèi)部水氣可以順利排出；

23、優(yōu)選地，所述光學(xué)鏡片為具有高透光和低反射率的鋼化玻璃。傳感器對準(zhǔn)此透鏡區(qū)域，能夠較好地聚集入射光線，提高測量靈敏度。

24、優(yōu)選地，所述固定支架通過四周的支撐結(jié)構(gòu)與中殼的內(nèi)壁貼合固定；支架本身采用了材質(zhì)堅硬、質(zhì)量適中的設(shè)計，能最大限度避免震動和位移。

25、所述通信接頭為防水接頭；確保儀器防水等級達到ip66。

26、所述封閉殼體內(nèi)設(shè)有用于裝載干燥劑的干燥劑倉；干燥劑可以有效吸收機箱內(nèi)部由于溫差等原因產(chǎn)生的水汽凝結(jié)，防止水汽進入內(nèi)部電路板和元器件區(qū)域，避免潮濕環(huán)境導(dǎo)致的腐蝕和絕緣故障。干燥劑倉采用可拆卸設(shè)計，方便定期更換新的干燥劑。

27、所述數(shù)據(jù)采集器的外接電源和通訊電纜均為屏蔽線纜；有效隔離來自外界的電磁干擾和靜電耦合，提高抗干擾能力。屏蔽層與機箱可靠接地，形成法拉第籠，對內(nèi)部電路形成全方位電磁屏蔽保護。

28、所述電源模塊的輸入電壓范圍為9～36vdc，內(nèi)置有電源濾波和穩(wěn)壓電路。覆蓋了大部分工業(yè)場合使用的標(biāo)準(zhǔn)電壓，如12v、24v等，具有一定容錯能力。同時內(nèi)置電源濾波和穩(wěn)壓電路，有效抑制電源干擾和浪涌。

29、優(yōu)選地，電源接口處加入了防反接保護，避免用戶失誤反接電源造成器件損壞。電源部分有過壓，過流，欠壓和過溫保護，工作出現(xiàn)異常時即刻斷電保護器件不受損壞。

30、所述光學(xué)鏡片安裝后水平面高于上蓋，防止積水和灰塵沉積影響光線采集。優(yōu)選地，光學(xué)鏡片四周用密封膠進行了密封，防止灰塵雨水進入內(nèi)部。

31、優(yōu)選地，所述上蓋側(cè)壁設(shè)有安裝掛耳，可用于安裝在導(dǎo)軌或墻壁等可以固定的地方。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

33、(1)本實用新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器和紫外線強度傳感器四種傳感器為一體，實現(xiàn)了"4合1"的多參數(shù)采集功能，具有信息采集齊全和傳輸速度快的特點。

34、(2)本實用新型的數(shù)據(jù)采集器具有多重防護，可在惡劣的環(huán)境中不間斷工作，可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。