專利名稱：農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，具體來說是采用低功耗嵌入式處理器STM32F103VE組成主控系統(tǒng)，配置相應(yīng)的傳感器模塊、定位模塊、液晶顯示模塊以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶K，共同完成基于精確空間位置的農(nóng)田環(huán)境信息參數(shù)，比如大氣溫濕度、二氧化碳濃度、風(fēng)速以及光照等信息，為未來精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供農(nóng)田環(huán)境信息數(shù)據(jù)的支持。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正在向精準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基本涵義是根據(jù)作物生長的環(huán)境狀況，調(diào)節(jié)對(duì)作物的投入，以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境。農(nóng)田環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，包括土壤、水分、溫濕度、光照、二氧化碳濃度等多種因子，動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、精確的農(nóng)作物微環(huán)境信息對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)特別是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展越來越重要。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種信息化程度高、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，能夠應(yīng)用于農(nóng)作物生長微環(huán)境中信息采集的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，具有主控模塊，還包括與主控模塊的輸入端相連的傳感器組一；與主控模塊的輸入端相連的傳感器組二 ；與主控模塊的輸入端相連的傳感器組三；與主控模塊的輸出端相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊；與主控模塊的輸入端相連的GPS定位模塊；與主控模塊的輸出端相連的液晶顯示模塊；與主控模塊相連的電源模塊。所述的主控模塊 采用最新一代的嵌入式ARM處理器STM32F103VE，具有高性能、低功耗、實(shí)時(shí)應(yīng)用、成本低等優(yōu)勢，通過搭配相應(yīng)的外圍電路完成整個(gè)裝置的信息采集功能。所述的傳感器組一包括溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器以及光照傳感器，用于提供大氣溫濕度、二氧化碳濃度以及光照信息。所述的傳感器組二包括冠層溫度傳感器和風(fēng)速傳感器，用于提供冠層溫度與冠層風(fēng)速信息。所述的傳感器組三包括土壤溫度傳感器和土壤水分傳感器，用于提供土壤溫度與水分信息。所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊包括RS485總線、ZigBee通信模塊與SD卡存儲(chǔ)模塊，用來對(duì)采集到的農(nóng)田環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。所述的GPS定位模塊用于提供精確的地理坐標(biāo)。所述的液晶顯示模塊用于顯示農(nóng)田環(huán)境中的各項(xiàng)信息參數(shù)。所述的電源模塊負(fù)責(zé)給整個(gè)系統(tǒng)提供電源，以使其正常工作。
[0013]圖1是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置傳感器組一電路原理圖；圖3是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置傳感器組二電路原理圖；圖4是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置傳感器組三電路原理圖；圖5是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置SD卡存儲(chǔ)模塊電路原理圖；圖6是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置RS485總線模塊電路原理圖；圖7是本農(nóng)田環(huán)境彳目息米集裝置ZigBee通/[目模塊電路原理圖；圖8是本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置GPS定位模塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置主要具有農(nóng)作物生長微環(huán)境信息的采集、預(yù)處理采樣數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)傳輸三項(xiàng)基本功能，將采集到農(nóng)田環(huán)境信息進(jìn)行處理后，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳給農(nóng)業(yè)信息中心，為未來精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支持。如圖1所示，本實(shí)用新型的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，具有主控模塊(1)，還包括與主控模塊(I)的輸入端相連的傳感器組一(2);與主控模塊(I)的輸入端相連的傳感器組二⑶；與主控模塊⑴的輸入端相連的傳感器組三⑷；與主控模塊⑴的輸出端相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊(5);與主控模塊(I )的輸入端相連的GPS定位模塊￠);與主控模塊(I)的輸出端相連的液晶顯示模塊(7);與主控模塊(I)相連的電源模塊(8)。如圖2所示，本實(shí)用新型的傳感器組一包括溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器以及光照傳感器，用于提供大氣溫濕度、二氧化碳濃度以及光照信息。溫濕度傳感器選擇SHT75溫濕度傳感器，內(nèi)含14位A/D轉(zhuǎn)換器并采用兩線串行接口傳輸數(shù)據(jù)；二氧化碳傳感器與主控模塊的串口相連，進(jìn)行數(shù)字式數(shù)據(jù)輸出；光照傳感器與主控模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。如圖3所示，本實(shí)用新型的傳感器組二包括冠層溫度傳感器和風(fēng)速傳感器，用于提供冠層溫度與冠層風(fēng)速信息。冠層溫度傳感器采用TNR紅外測溫傳感器，通過SPI通信方式與主控模塊相連；風(fēng)速傳感器采用傳統(tǒng)的風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器，與主控模塊的定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)輸入源CHl通道相連，用于測量風(fēng)速傳感器輸出的脈沖頻率信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為風(fēng)速。如圖4所示，本實(shí)用新型的傳感器組三包括土壤溫度傳感器和土壤水分傳感器，用于提供土壤溫度與水分信息。土壤溫度傳感器與土壤水分傳感器分別與主控模塊的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連，用于測量土壤溫度與水分傳感器分別輸出的模擬電壓信號(hào)。如圖5所示，本實(shí)用新型的SD卡存儲(chǔ)模塊采用SPI方式與主控模塊相連，用于存儲(chǔ)采集到農(nóng)田環(huán)境信息。如圖6所示，本實(shí)用新型的RS485模塊采用MAX485芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換成485電平，用于數(shù)據(jù)的總線傳輸。如圖7所示，本實(shí)用新型的ZigBee通信模塊與主控模塊的串口相連，用于數(shù)據(jù)的無線傳輸。如圖8所示，本實(shí)用新型的GPS定位模塊采用全球衛(wèi)星定位接收芯片Gstar系列GS-89組成， 通過主控模塊的串口相連，完成GPS坐標(biāo)信息的接收。
權(quán)利要求1.一種農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，具有主控模塊(1)，其特征在于，還包括與主控模塊(1)的輸入端相連的傳感器組一⑵；與主控模塊⑴的輸入端相連的傳感器組二⑶；與主控模塊(1)的輸入端相連的傳感器組三(4);與主控模塊(1)的輸出端相連的數(shù)據(jù)傳輸模塊(5);與主控模塊⑴的輸入端相連的GPS定位模塊(6);與主控模塊⑴的輸出端相連的液晶顯示模塊(7);與主控模塊(I)相連的電源模塊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，其特征在于:所述的傳感器組一包括溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器以及光照傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，其特征在于:所述的傳感器組二包括冠層溫度傳感器和風(fēng)速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，其特征在于:所述的傳感器組三包括土壤溫度傳感器和土壤水分傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊(5)包括RS485總線、ZigBee通信模塊與SD卡存儲(chǔ)模塊。
專利摘要一種農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置，用于對(duì)農(nóng)作物生長微環(huán)境中的各項(xiàng)環(huán)境信息進(jìn)行采集及處理，并采取三種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測。所述控制系統(tǒng)包括主控模塊(1)；傳感器組一(2)；傳感器組二(3)；傳感器組三(4)；數(shù)據(jù)傳輸模塊(5)；GPS定位模塊(6)；液晶顯示模塊(7)；電源模塊(8)。本農(nóng)田環(huán)境信息采集裝置具有信息化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉等特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01D21/02GK203100773SQ20122068452
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者田立國, 陳高麗, 霍瑞朋, 劉玥, 關(guān)蓓蓓, 吳興利 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)