專利名稱：設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及環(huán)境測控領(lǐng)域，具體涉及一種設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置。
背景技術(shù)：
近年來,物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things)概念令世人矚目，它拓展了互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展空間，推進了新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展和面向應用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的助推器和加速器，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將融合計算機、通訊、光電、電子學、控制、農(nóng)學、環(huán)境學等多種技術(shù)，實現(xiàn)多學科的交叉和融合。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備應用到設(shè)施生產(chǎn)中，將提高設(shè)施生產(chǎn)的科技含量和綜合競爭能力，提升設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平，大幅度提高溫室單位面積的勞動生產(chǎn)率和資源產(chǎn)出率，促進高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和增收增效和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)溫室作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。作為物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備，通常需要實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，部分實現(xiàn)簡單控制功能。當前，物聯(lián)網(wǎng)感知層在設(shè)施農(nóng)業(yè)應用傳統(tǒng)方案在現(xiàn)場采用有線網(wǎng)絡(luò)連接，然后通過現(xiàn)場中控室的網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)并提供網(wǎng)絡(luò)服務，其特點采用有線方式連接，通訊可靠，穩(wěn)定性強，缺點工程施工量大，維護困難。目前在設(shè)施偏遠地區(qū)網(wǎng)絡(luò)接入不變，室外氣象信息、水質(zhì)信息采集等方面應用較多，由于其功耗大、并需要一定的費用發(fā)生，單個設(shè)備相對之前設(shè)備成本高，限制其大規(guī)模推廣應用。同時，現(xiàn)有的環(huán)境測控系統(tǒng)環(huán)境信號接口設(shè)置單一，不能根據(jù)不同的環(huán)境需求選擇連接不同的傳感器；電源供應需要有線供電，限制環(huán)境測控系統(tǒng)在邊遠山區(qū)的使用。

實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實用新型的目的是提供能夠根據(jù)需求選用不同信號采集裝置的環(huán)境測控裝置。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其包括:充電裝置、信號采集裝置和中央處理裝置，所述充電裝置，用于為環(huán)境測控裝置提供充電電源；所述信號采集裝置，用于采集環(huán)境信號；所述中央處理裝置，包括信號處理模塊、電源模塊和傳輸模塊，所述充電裝置與電源模塊連接，為電源模塊充電，所述電源模塊為所述環(huán)境測控裝置各用電模塊提供電源；所述信號處理模塊通過多個信號接口與所述信號采集裝置連接，處理信號并發(fā)出控制指令和/或數(shù)據(jù)；所述傳輸模塊與所述信號處理模塊連接，用于向執(zhí)行裝置發(fā)送控制指令和/或數(shù)據(jù)。其中，所述多個信號接口包括模擬信號接口和數(shù)字信號接口。其中，所述中央處理裝置包括電路板，所述電源模塊包括電源處理模塊和鋰電池，所述信號處理模塊、數(shù)字信號接口、模擬信號接口、電源處理模塊和傳輸模塊集成在所述電路板上；所述電路板還設(shè)置有:接線端子、電池接口和擴展接口，所述充電裝置通過所述接線端子為所述鋰電池充電；所述鋰電池通過所述電池接口為電路板供電；所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。其中，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備通過所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。其中，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括實時時鐘，所述實時時鐘通過所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。其中，所述中央處理裝置包括上蓋和下底座，所述電路板和所述鋰電池置于所述下底座內(nèi)，所述上蓋上設(shè)有按鍵，所述電路板還設(shè)有按鍵接口，所述按鍵通過所述按鍵接口與電路板連接，用于控制所述電路板。其中，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括天線，所述天線與所述傳輸模塊連接。其中，所述信號處理模塊為MSP430單片機，所述傳輸模塊為Zibee模塊、WiFi模塊或者GPRS模塊，所述充電裝置為非晶硅柔性太陽能電池板，所述信號采集裝置包括模擬傳感器和/或數(shù)字傳感器。其中，所述充電裝置、信號采集裝置和中央處理裝置安裝在支架上，所述支架安裝在支撐桿上。其中，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括防輻射罩，所述充電裝置安裝在所述防輻射罩上方，所述防輻射罩罩住信號采集裝置。(三)有益效果本實用新型提供的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，利用太陽能充電裝置發(fā)電，為整個控制裝置提供電源；通過多個信號接口，信號處理模塊可以根據(jù)需求連接不同的信號采集裝置，并相應選用合適的信號處理模塊處理信號，滿足在不同環(huán)境的使用需求。進一步，充電裝置選用非晶硅太陽能電池板，大幅度提高太陽能的利用率，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠性；同時，擴展環(huán)境測控系統(tǒng)的使用范圍，可以適合于沒有有線電源供電地區(qū)的使用。進一步的，采用了無線的傳輸模塊，使用方便。

圖1為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置中央處理裝置電路板集成圖；圖3為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置工作原理圖；圖4為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置中央處理裝置上蓋俯視圖；圖5為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置中央處理裝置外殼結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置信號采集裝置加防輻射罩結(jié)構(gòu)圖；圖中，1:支撐桿；2:中央處理裝置；3:天線；4:信號采集裝置；41:模擬傳感器；42:數(shù)字傳感器；5:充電裝置；6:支架；7:防輻射罩；8:多個信號接口 ；9:存儲設(shè)備；10:實時時鐘；11:傳輸模塊；111 -.Zibee模塊；112 =WiFi模塊；113 =GPRS模塊；12:電池接口 ；13:接線端子；14:電源處理模塊；15:模擬信號接口 ；16:數(shù)字信號接口 ；17:按鍵接口 ；18:擴展接口 ；19:信號處理模塊；20:電路板；21:上蓋；22:下底座；23:按鍵；30:鋰電池。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1、2和3所示，本實用新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控系統(tǒng)，包括:充電裝置
5、信號采集裝置4和中央處理裝置2，充電裝置5、信號采集裝置4和中央處理裝置2安裝在支架6上，支架6安裝在支撐桿I上。充電裝置5為環(huán)境測控裝置提供充電電源；信號采集裝置4采集環(huán)境信號；中央處理裝置2包括信號處理模塊19、電源模塊和傳輸模塊11，充電裝置5與電源模塊連接，為電源模塊充電，電源模塊處理為環(huán)境測控裝置各用電模塊提供合適的電源；信號處理模塊19通過多個信號接口 8與信號采集裝置4連接，處理信號采集裝置4采集的環(huán)境信號，并發(fā)出控制指令和/或數(shù)據(jù)；傳輸模塊11，其與信號處理模塊19連接，向執(zhí)行裝置發(fā)送控制指令和/或數(shù)據(jù)。進一步的，多個信號接口 8包括模擬信號接口 15和數(shù)字信號接口 16。數(shù)字信號接口 16能夠連接SPI/I2C/ —線制/串口以及SDI等數(shù)字信號，模擬信號接口 15通過其信號調(diào)理電路能夠連接電壓、電流、電容等信號，能夠連接大部分環(huán)境傳感器，幾乎滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)所有傳感器的連接。進一步的，中央處理裝置2包括電路板20，電源模塊包括電源處理模塊14和鋰電池30，充電裝置5為鋰電池30充電，由于各用電模塊所需的電源不同，利用電源處理模塊14處理電源，為中央處理裝置2各用電模塊提供合適的電源；信號處理模塊19、數(shù)字信號接口 16、模擬信號接口 15、電源處理模塊14和傳輸模塊11集成在電路板20上。同時，電路板設(shè)有:接線端子13、電池接口 12和擴展接口 18，充電裝置5通過接線端子13為鋰電池30充電；鋰電池30通過電池接口 12為電路板20以及與電路板20連接的各用電裝置供電；擴展接口 18為多個，擴展接口 18與信號處理模塊19連接，用于安裝擴展設(shè)備。進一步的，設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置設(shè)有存儲設(shè)備9和實時時鐘10。存儲設(shè)備9通過擴展接口 18與信號處理模塊19連接，存儲設(shè)備9根據(jù)儲存信號處理模塊19的需要存儲信息。實時時鐘10也通過擴展接口 18與信號處理模塊19連接，為系統(tǒng)提供準確的時鐘信息。進一步的，如圖2、圖4和圖5所示中央處理裝置2包括上蓋21和下底座22，電路板20和鋰電池30置于下底座22內(nèi)，上蓋21上設(shè)有按鍵23，電路板20還設(shè)有按鍵接口17，按鍵23通過按鍵接口 17與電路板20連接，通過按鍵23的操作可以控制電路板20的工作。上蓋21和下底座22優(yōu)選用塑料模鑄結(jié)構(gòu)。進一步的，如圖1所示，設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還設(shè)有天線3，天線3與傳輸模塊11通過連接線連接，通過在中央處理裝置2的上蓋21或者下底座22上穿孔，讓連接線通過。通過天線3，設(shè)備可以選用多種不同的頻率，防止其他信號干擾。進一步的，信號處理模塊19包括MSP430系列單片機，優(yōu)先選用MSP430F5438單片機，采用該單片機，具有超低功耗，并且多種省電模式，并且具有信號數(shù)/模轉(zhuǎn)換的功能，能夠匹配信號的輸出。傳輸模塊11選用Zibee模塊111、WiFi模塊112和GPRS模塊113的一種或者多種(如圖3所示)，根據(jù)需求選擇傳輸模塊，實現(xiàn)多種不同的通訊方式。充電裝置5為太陽能電池板，利用太陽能發(fā)電供電，優(yōu)選非晶硅柔性太陽能電池板，非晶硅太陽能電池板通過接線端子13對鋰電池30充電，接線端子13集成有能夠跟蹤太陽能電池供電電壓和電流的芯片SPV1040,將太陽能電池板效率提聞為最聞。非晶娃太陽能電池板供電，能最大幅度利用太陽能光電轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)晴天陰天可靠充電，為測控裝置提供綠色能源。信號采集裝置4選用模擬傳感器41和數(shù)字傳感器42 (如圖3所示)，可以根據(jù)需求只選用一種傳感器。進一步的，如圖6所示，設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置設(shè)有防輻射罩7，充電裝置5安裝在防輻射罩4的上方，防輻射罩7罩住信號采集裝置4。通過防輻射罩4，當信號采集裝置4選用氣體傳感器時，可以保證傳感器良好運行。另外，電路板上設(shè)置有指示燈和開關(guān)。指示燈顯示裝置的工作狀態(tài)，指示燈選用LED燈，節(jié)約電能。通過開關(guān)可以也可以控制電路板的工作。上述實施例的本實用新型設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，使用多個信號接口，可以連接多種不同傳感器，根據(jù)需求可以選用不同的傳感器。采用太陽能電池板供電，無需外部電源接入，擴展測控系統(tǒng)的使用范圍。同時，選用不同的傳輸模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)不同通訊方式。信號處理模塊選用MSP430系列單片機，具有節(jié)能減耗的作用，并且能夠進行數(shù)字/模擬信號的轉(zhuǎn)換，方便信號的輸出。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，其包括: 充電裝置、信號采集裝置和中央處理裝置， 所述充電裝置，用于為環(huán)境測控裝置提供充電電源； 所述信號采集裝置，用于采集環(huán)境信號； 所述中央處理裝置，包括信號處理模塊、電源模塊和傳輸模塊，所述充電裝置與電源模塊連接，為電源模塊充電，所述電源模塊為所述環(huán)境測控裝置各用電模塊提供電源；所述信號處理模塊通過多個信號接口與所述信號采集裝置連接，處理信號并發(fā)出控制指令和/或數(shù)據(jù)；所述傳輸模塊與所述信號處理模塊連接，用于向執(zhí)行裝置發(fā)送控制指令和/或數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述多個信號接口包括模擬信號接口和數(shù)字信號接口。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述中央處理裝置包括電路板，所述電源模塊包括電源處理模塊和鋰電池，所述信號處理模塊、數(shù)字信號接口、模擬信號接口、電源處理模塊和傳輸模塊集成在所述電路板上； 所述電路板還設(shè)置有:接線端子、電池接口和擴展接口，所述充電裝置通過所述接線端子為所述鋰電池充電；所述鋰電池通過所述電池接口為電路板供電；所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備通過所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括實時時鐘，所述實時時鐘通過所述擴展接口與所述信號處理模塊連接。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述中央處理裝置包括上蓋和下底座，所述電路板和所述鋰電池置于所述下底座內(nèi)，所述上蓋上設(shè)有按鍵，所述電路板還設(shè)有按鍵接口，所述按鍵通過所述按鍵接口與電路板連接，用于控制所述電路板。
7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括天線，所述天線與所述傳輸模塊連接。
8.如權(quán)利要求1至6任一項所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述信號處理模塊為MSP430單片機，所述傳輸模塊為Zibee模塊、WiFi模塊或者GPRS模塊，所述充電裝置為非晶硅柔性太陽能電池板，所述信號采集裝置包括模擬傳感器和/或數(shù)字傳感器。
9.如權(quán)利要求1至6任一項所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述充電裝置、信號采集裝置和中央處理裝置安裝在支架上，所述支架安裝在支撐桿上。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，其特征在于，所述設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置還包括防輻射罩，所述充電裝置安裝在所述防輻射罩上方，所述防輻射罩罩住信號采集裝置。
專利摘要本實用新型涉及環(huán)境測控領(lǐng)域，公開了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境測控裝置，包括充電裝置、信號采集裝置和中央處理裝置，中央處理裝置具有電源模塊、信號處理模塊和傳輸模塊分別用于處提供電源、處理環(huán)境信號并發(fā)出控制指令和/或數(shù)據(jù)以及向執(zhí)行裝置發(fā)送控制指令和/或數(shù)據(jù)，信號處理模塊設(shè)有多個信號接口，可以根據(jù)需求連接不同的信號采集裝置，滿足在不同環(huán)境的使用。充電裝置采用非晶硅太陽能電池板發(fā)電，使環(huán)境測控裝置適于在沒有有線電源的地區(qū)使用。
文檔編號G05B19/418GK203070073SQ20132006233
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者張馨, 田宏武, 李文龍, 梁居寶, 吳文彪, 單飛飛 申請人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心