CN111505737A - 智能小型气象站 - Google Patents

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叶云
姜晟
江晓发
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Abstract

本发明涉及气象站领域，公开了一种智能小型气象站，包括最小***、无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口，所述最小***包括主控芯片，所述无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口均与所述主控芯片连接，所述TTL转RS485电路与所述传感器接口连接，所述传感器接口还连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器。实施本发明的智能小型气象站，具有以下有益效果：能灵活组网、节省资源、抗干扰能力较强。

Description

智能小型气象站
技术领域
本发明涉及气象站领域，特别涉及一种智能小型气象站。
背景技术
小型气象站实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、光合辐射、蒸发、土壤温度、土壤湿度等多种气象参数，气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵活配置。小型气象站广泛应用于气象、农业，检测气象变化对农作物的影响，科学管理农田种植，小型气象站是农业局、中科院、土肥站、高等院校专用的设备，适合标准良田、节水灌溉项目。传统小型气象站不能灵活组网，功耗较大，抗干扰能力较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能灵活组网、节省资源、抗干扰能力较强的智能小型气象站。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能小型气象站，包括最小***、无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口，所述最小***包括主控芯片，所述无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口均与所述主控芯片连接，所述TTL转RS485电路与所述传感器接口连接，所述传感器接口还连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器。
在本发明所述的智能小型气象站中，所述主控芯片的型号为STM32F103RET6。
在本发明所述的智能小型气象站中，所述最小***还包括下载接口、启动配置电路、复位电路和晶振电路，所述下载接口、启动配置电路、复位电路和晶振电路均与所述主控芯片连接，所述复位电路与所述下载接口连接。
在本发明所述的智能小型气象站中，还包括电源电路、3.3V通断控制电路、保护电路和TTL转RS232电路，所述电源电路与所述主控芯片连接，所述保护电路与所述电源电路连接，所述TTL转RS232电路与所述传感器接口连接。
在本发明所述的智能小型气象站中，还包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和电源电压检测电路，所述第一电压检测电路、第二电压检测电路和电源电压检测电路均与所述主控芯片连接。
在本发明所述的智能小型气象站中，还包括缓冲器、指示灯单元、时钟电路、闹钟唤醒电路和备用接口，所述缓冲器、指示灯单元、闹钟唤醒电路和备用接口均与所述主控芯片连接，所述时钟电路与所述闹钟唤醒电路连接。
在本发明所述的智能小型气象站中，所述无线模块接口包括无线串口芯片，所述无线串口芯片的第三引脚与所述主控芯片的第三十五引脚连接，所述无线串口芯片的第四引脚与所述主控芯片的第二十九引脚连接，所述无线串口芯片的第五引脚与所述主控芯片的第三十引脚连接，所述无线串口芯片的第六引脚与所述主控芯片的第三十六引脚连接，所述无线串口芯片的第七引脚与所述主控芯片的第三十四引脚连接。
在本发明所述的智能小型气象站中，所述电源电路包括12V转5V电路和12V转3.3V电路，所述12V转5V电路包括第一稳压芯片、第三百电容和第二百六十一电阻，所述12V转3.3V电路包括第二稳压芯片和第一电容，所述第一稳压芯片的第一引脚接地，所述第一稳压芯片的第二引脚与所述第三百电容的一端连接，所述第三百电容的另一端和第一稳压芯片的第四引脚均接地，所述第一稳压芯片的第三引脚分别与所述主控芯片的第六十二引脚和第二百六十一电阻的一端连接，所述第二百六十一电阻的另一端均接地，所述第二稳压芯片的第二引脚和第三引脚均与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极、第二稳压芯片的第一引脚和第四引脚均接地。
在本发明所述的智能小型气象站中，所述3.3V通断控制电路包括第二光电耦合器、第二电阻、第七电阻和第十电阻，所述第二光电耦合器中发光二极管的阳极与所述主控芯片的第四十一引脚连接，所述第二光电耦合器中发光二极管的阴极与所述第十电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端和第十电阻的另一端均接地，所述第二光电耦合器中光敏三极管的集电极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述最小***连接。
实施本发明的智能小型气象站，具有以下有益效果：由于设有最小***、无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口，传感器接口连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器，采集到的传感器的数据自动上传到服务器，通过电脑客户端或睿农宝APP可实时查看管理的各类数据，采用网络化基站布点模式，可实现多点气象站布点监测，采用太阳能供电，绿色节能，耐腐蚀，防雷，本发明能灵活组网、节省资源、抗干扰能力较强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明智能小型气象站一个实施例中的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明智能小型气象站实施例中，其智能小型气象站的电路原理图如图1所示。图1中，该智能小型气象站包括最小***1、无线模块接口2、4G电源控制电路3、4G接口4、TTL转RS485电路5和传感器接口6，最小***1包括主控芯片STM32，该主控芯片STM32的型号为STM32F103RET6。
无线模块接口2、4G电源控制电路3、4G接口4、TTL转RS485电路5和传感器接口6均与主控芯片STM32连接，TTL转RS485电路5与传感器接口6连接，传感器接口6还连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器。
无线模块接口2用于通过无线方式进行数据传输，4G电源控制电路3用于控制对4G的供电，4G接口4用于通过4G方式进行数据传输，TTL转RS485电路5用于将TTL接口转换为RS485接口，传感器接口6用于连接多种传感器。
该智能小型气象站深度融合多种户外传感器，用于监测户外气象和土壤数据，包括空气温湿度、光照度、PM2.5、风速、风向、降雨量、土壤墒情等。采集到的数据自动上传到服务器，通过电脑客户端或睿农宝APP(支持多种终端设备，随时随地进行农场管理)可实时查看管理各类数据。该智能小型气象站通过网络化基站布点模式，可实现多点气象站布点监测，因此可以灵活组网；采用太阳能供电，绿色节能，因此节省资源；耐腐蚀、防雷、抗干扰能力强，因此稳定耐用。
本实施例中，该无线模块接口2包括无线串口芯片WLK，无线串口芯片WLK的第三引脚与主控芯片STM2的第三十五引脚连接，无线串口芯片WLK的第四引脚与主控芯片STM2的第二十九引脚连接，无线串口芯片WLK的第五引脚与主控芯片STM2的第三十引脚连接，无线串口芯片WLK的第六引脚与主控芯片STM2的第三十六引脚连接，无线串口芯片WLK的第七引脚与主控芯片STM2的第三十四引脚连接。
本实施例中，最小***1还包括下载接口101、启动配置电路102、复位电路103和晶振电路104，其中，下载接口101、启动配置电路102、复位电路103和晶振电路104均与主控芯片STM32连接，复位电路103与下载接口101连接。下载接口101用于进行程序的下载，启动配置电路102用于启动参数的配置功能，复位电路103用于进行复位，晶振电路104用于产生时钟信号。
本实施例中，该智能小型气象站还包括电源电路7、3.3V通断控制电路8、保护电路9和TTL转RS232电路10，其中，电源电路7与主控芯片STM32连接，保护电路9与电源电路7连接，TTL转RS232电路10与传感器接口6连接。电源电路7用于供电。3.3V通断控制电路8用于控制3.3V供电的通断，保护电路9用于进行防反接和过压保护功能等。TTL转RS232电路10用于将TTL接口转换为RS232接口。
本实施例中，电源电路7包括12V转5V电路和12V转3.3V电路，12V转5V电路用于将12V电压转换为5V电压，12V转3.3V电路用于将12V电压转换为3.3V电压，12V转5V电路包括第一稳压芯片TPS-5v、第三百电容C300和第二百六十一电阻R261，12V转3.3V电路包括第二稳压芯片TPS62170和第一电容C1，第一稳压芯片TPS-5v的第一引脚接地，第一稳压芯片TPS-5v的第二引脚与第三百电容C300的一端连接，第三百电容C300的另一端和第一稳压芯片TPS-5v的第四引脚均接地，第一稳压芯片TPS-5v的第三引脚分别与主控芯片STM32的第六十二引脚和第二百六十一电阻R261的一端连接，第二百六十一电阻R261的另一端均接地，第二稳压芯片TPS62170的第二引脚和第三引脚均与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极、第二稳压芯片TPS62170的第一引脚和第四引脚均接地。第一稳压芯片TPS-5v和第二稳压芯片TPS62170的型号均为TPS62170。
本实施例中，3.3V通断控制电路8包括第二光电耦合器U2、第二电阻R2、第七电阻R7和第十电阻R10，第二光电耦合器U2中发光二极管的阳极与主控芯片STM32的第四十一引脚连接，第二光电耦合器U2中发光二极管的阴极与第十电阻R10的一端连接，第七电阻R7的另一端和第十电阻R10的另一端均接地，第二光电耦合器U2中光敏三极管的集电极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与最小***1连接。第二光电耦合器U2的型号为EL357N(B)/(TA)-G。
本实施例中，该智能小型气象站还包括第一电压检测电路11、第二电压检测电路12和电源电压检测电路13，第一电压检测电路11、第二电压检测电路12和电源电压检测电路13均与主控芯片STM连接。第一电压检测电路11、第二电压检测电路12用于进行电压检测，电源电压检测电路13用于检测电源电压。
本实施例中，该智能小型气象站还包括缓冲器14、指示灯单元15、时钟电路16、闹钟唤醒电路17和备用接口18，缓冲器14、指示灯单元15、闹钟唤醒电路17和备用接口18均与主控芯片STM连接，时钟电路16与闹钟唤醒电路17连接。
总之，本实施例中，由于设有最小***1、无线模块接口2、4G电源控制电路3、4G接口4、TTL转RS485电路5和传感器接口6，传感器接口6连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器，采集到的传感器的数据自动上传到服务器，通过电脑客户端或睿农宝APP可实时查看管理的各类数据，采用网络化基站布点模式，可实现多点气象站布点监测，采用太阳能供电，绿色节能，耐腐蚀，防雷，本发明能灵活组网、节省资源、抗干扰能力较强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能小型气象站，其特征在于，包括最小***、无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口，所述最小***包括主控芯片，所述无线模块接口、4G电源控制电路、4G接口、TTL转RS485电路和传感器接口均与所述主控芯片连接，所述TTL转RS485电路与所述传感器接口连接，所述传感器接口还连接空气温度传感器、空气湿度传感器、光照度传感器、土壤温度传感器、土壤EC值传感器、土壤水分传感器、PM2.5传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器。
2.根据权利要求1所述的智能小型气象站，其特征在于，所述主控芯片的型号为STM32F103RET6。
3.根据权利要求2所述的智能小型气象站，其特征在于，所述最小***还包括下载接口、启动配置电路、复位电路和晶振电路，所述下载接口、启动配置电路、复位电路和晶振电路均与所述主控芯片连接，所述复位电路与所述下载接口连接。
4.根据权利要求3所述的智能小型气象站，其特征在于，还包括电源电路、3.3V通断控制电路、保护电路和TTL转RS232电路，所述电源电路与所述主控芯片连接，所述保护电路与所述电源电路连接，所述TTL转RS232电路与所述传感器接口连接。
5.根据权利要求4所述的智能小型气象站，其特征在于，还包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和电源电压检测电路，所述第一电压检测电路、第二电压检测电路和电源电压检测电路均与所述主控芯片连接。
6.根据权利要求5所述的智能小型气象站，其特征在于，还包括缓冲器、指示灯单元、时钟电路、闹钟唤醒电路和备用接口，所述缓冲器、指示灯单元、闹钟唤醒电路和备用接口均与所述主控芯片连接，所述时钟电路与所述闹钟唤醒电路连接。
7.根据权利要求2所述的智能小型气象站，其特征在于，所述无线模块接口包括无线串口芯片，所述无线串口芯片的第三引脚与所述主控芯片的第三十五引脚连接，所述无线串口芯片的第四引脚与所述主控芯片的第二十九引脚连接，所述无线串口芯片的第五引脚与所述主控芯片的第三十引脚连接，所述无线串口芯片的第六引脚与所述主控芯片的第三十六引脚连接，所述无线串口芯片的第七引脚与所述主控芯片的第三十四引脚连接。
8.根据权利要求4所述的智能小型气象站，其特征在于，所述电源电路包括12V转5V电路和12V转3.3V电路，所述12V转5V电路包括第一稳压芯片、第三百电容和第二百六十一电阻，所述12V转3.3V电路包括第二稳压芯片和第一电容，所述第一稳压芯片的第一引脚接地，所述第一稳压芯片的第二引脚与所述第三百电容的一端连接，所述第三百电容的另一端和第一稳压芯片的第四引脚均接地，所述第一稳压芯片的第三引脚分别与所述主控芯片的第六十二引脚和第二百六十一电阻的一端连接，所述第二百六十一电阻的另一端均接地，所述第二稳压芯片的第二引脚和第三引脚均与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极、第二稳压芯片的第一引脚和第四引脚均接地。
9.根据权利要求4所述的智能小型气象站，其特征在于，所述3.3V通断控制电路包括第二光电耦合器、第二电阻、第七电阻和第十电阻，所述第二光电耦合器中发光二极管的阳极与所述主控芯片的第四十一引脚连接，所述第二光电耦合器中发光二极管的阴极与所述第十电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端和第十电阻的另一端均接地，所述第二光电耦合器中光敏三极管的集电极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述最小***连接。
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