CN202799180U - 农业环境信息无线采集终端 - Google Patents

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张馨
郑文刚
田洪武
乔晓军
李文龙
吴文彪
李金雷
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Abstract

本实用新型公开了一种农业环境信息无线采集终端，涉及无线通讯设备技术领域，包括：微处理器、人机交互模块、无线通讯模块及电源，所述人机交互模块、无线通讯模块及电源连接所述微处理器；所述微处理器将接收到的所述人机交互模块发来的采集命令传输至所述无线通讯模块；所述无线通讯模块接收所述采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至上位机和/或远程控制中心；所述电源连接所述微处理器。本实用新型农业环境信息无线采集终端实现了在农业环境复杂多样、地理位置偏僻分散的条件下对农业环境信息的采集及传输。

Description

农业环境信息无线采集终端
技术领域
本实用新型涉及无线通讯设备技术领域，特别涉及一种农业环境信息无线采集终端。
背景技术
物联网是通过部署的大量传感器能够实现对环境、设备等的监控,因而比较适合应用在设施农业中。将物联网技术引入到现代农业生产中可以帮助提高农业生产效率,改变传统的粗放式农业生产模式,实现我国农业从传统农业向现代农业的转化,对我国实现农业现代化有着重要的现实意义。
目前比较常用的农业环境信息采集终端主要采用有线传输数据的方式将采集到的农业环境信息数据传输到上位机或者利用外接有线的传感器采集农业环境数据。通过RS—485总线将数字传感器（也可采用模拟输出传感器）与采集终端连为一体，构成现场监控单元。数据采集终端内置：CPU模块、数据存储模块、控制模块、RS-485/232数据通讯模块。通过该***可以准确稳定的将各种环境要素如温湿度、光照及CO2等农业环境信息采集读取并存储到数据库中。
利用有线通信方式的采集终端来采集农业环境要素虽然稳定准确，但现场实地往往偏远分散，通信条件差，有线投入大，信息获取难度大，自动化采集十分困难，随着监控范围不断扩大，同时也会面对随之而来的数据安全、***维护、故障诊断、***参数调整、偏远恶劣环境下的电源等等问题。
通过采用有线数据采集终端进行农业环境数据采集、传输和控制过程中存在着以下诸多缺陷和问题：
（1）由于农业环境中的酸碱盐等腐蚀性物质容易对电缆造成腐蚀，导致***的破坏。
（2）众多的线缆会给现场工作人员带来不方便，易因碰撞、冲击使线缆损伤。
（3）由于采集终端和传感器采用有线通讯方式，所以可接入的传感器数量有限，可测得的环境要素有限，从而使采集到的环境信息不够全面。
国内相关专利主要集中于利用无线网络技术和上位机通讯或者利用无线通讯技术单独进行数据采集（一种手持式移动数据采集终端201020170244、适合中小规模的设施农业环境参数自动监测装置201020217662、使用蜂窝无线网络技术的农业监控***及装置200620022961）以及采集有线传感器数据（便携式农业关键环境因素采集仪200620003657.4）等方面，但对于利用无线网络技术接收无线传感器采集的数据并采用无线技术和上位机通讯的方面缺少相关专利及报道。
综上所述，当前农业环境信息采集终端很多是采用有线数据采集、传输和存储，不能够完全适用于农业环境复杂多样、地理位置偏僻分散、测点分散等特点，因此需要对农业环境信息采集终端进行针对设计，开发采用无线通讯，可接入多路传感器，进而测量多种环境信息的采集终端。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：在农业环境复杂多样、地理位置偏僻分散的条件下，如何实现农业环境信息无线采集终端。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种农业环境信息无线采集终端，包括：微处理器、人机交互模块、无线通讯模块及电源，所述人机交互模块、无线通讯模块及电源连接所述微处理器；
所述微处理器将接收到的所述人机交互模块发来的采集命令传输至所述无线通讯模块；
所述无线通讯模块接收所述采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至上位机和/或远程控制中心；
所述电源连接所述微处理器。
其中，所述无线通讯模块包括：无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块，所述无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块均连接所述微处理器；
所述无线传感网络模块接收所述采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至所述微处理器；
所述微处理器将所述农业环境信息传输至所述WIFI模块和/或GPRS模块；
所述WIFI模块将所述农业环境信息传输至所述上位机；
所述GPRS模块将所述农业环境信息传输至所述远程控制中心。
其中，还包括：与所述微处理器连接的文件存储模块。
其中，还包括：与所述微处理器连接的外部存储器接口。
其中，还包括：与所述微处理器连接的语音模块。
其中，还包括：与所述微处理器和所述人机交互模块连接的时钟模块。
其中，所述人机交互模块为触摸屏。
（三）有益效果
本实用新型的农业环境信息无线采集终端实现了在农业环境复杂多样、地理位置偏僻分散的条件下对农业环境信息的采集及传输。
附图说明
图1是本实用新型实施例的一种农业环境信息无线采集终端结构示意图；
图2是人机交互模块的人机界面框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型的农业环境信息无线采集终端结构如图1所示，包括：微处理器、人机交互模块、无线通讯模块及电源，人机交互模块、无线通讯模块及电源连接微处理器。
本实施例中，微处理器采用MSP430F54xx系列的最高的型号MSP430F5438单片机，标称运行频率18MHz，256KB的片内FLASH存储器、16KB SRAM存储器，丰富的编内外设资源。微处理器用于接收人机交互模块发来的采集命令，并将采集命令传输至无线通讯模块；无线通讯模块接收采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至上位机和/或远程控制中心。
其中，无线通讯模块包括：无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块，无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块均连接微处理器。本实施例中，无线传感网络模块采用433M的APC240模块，WIFI模块采用DIGI公司的XBEE射频模块，GPRS模块采用SIMcom公司的SIM900模块。每个无线模块都有独立的天线。
无线传感网络模块接收采集命令，接收无线传感器网络节点采集的农业环境信息，并将农业环境信息传输至微处理器；微处理器将农业环境信息传输至WIFI模块和/或GPRS模块；WIFI模块将农业环境信息传输至上位机；GPRS模块将农业环境信息传输至远程控制中心。
电源连接微处理器，用于为上述各模块供电，电源可以是电池，同时还可以是外接电源，外接入9~12V直流电源给***供电，同时外接电源也可以给电池充电。
本实施例的农业环境信息无线采集终端还包括：文件存储模块，连接微处理器，该模块由CH376S驱动，可以通过主机模式外接U盘或SD卡，在外接的U盘中复制、修改、创建、删除.TXT文件，将采集到的数据存入文本文件的形式导出到U盘，同时也可以将采集到的实时数据存储到SD卡；该模块也可以设备机的模式，通过USB接口和上位机通讯，将采集到的数据传输到上位机。
本实施例的农业环境信息无线采集终端还包括：外部存储器接口，具体包括USB及存储卡接口。
本实施例的农业环境信息无线采集终端还包括：由VS1003驱动的语音模块，该语音模块连接微处理器，连同文件存储模块组成MP3文件播放器，微处理器可以通过高速SPI将文件存储模块中的MP3文件传送到VS1003模块播放，外接的扬声器可以清晰的播放采集到的环境数据。
本实施例的农业环境信息无线采集终端还包括：时钟模块，连接微处理器，时钟模块采用高精度实时时钟，通过人机交互模块实时的显示时间。
人机交互模块为4.3寸的TFT液晶彩色触摸屏，通过微处理器控制显示农业环境信息及通过预设的人机交互界面接收用户的相关指令。图2为本实用新型人机交互模块的人机交互界面框图，当开机上电后，在LCD主界面上会以表格的形式实时显示各个节点的无线传感器网络数据。人机界面的子界面设置了“通讯设置子界面”、“时间设置子界面”、“历史数据子界面”、“***关闭子界面”4个图标。其中时间设置子界面可以显示采集数据的时间也可以显示当前的时间；通讯设置子界面包括“传感器采集”窗口、“WIFI传输”窗口和“SIM900设置”窗口；历史数据子界面分别设置了“数据上传”窗口、“数据导出”窗口和“数据存储”窗口；***关闭子界面可以根据农户的需要，定时关闭采集功能从而可以降低***功耗，也可以直接关闭***。
本实施例的农业环境信息无线采集终端包括触摸屏和语音模块组成。通过移植μC/GUI技术，用简单形象的图形或图标代替枯燥的数字或文字，使原本复杂抽象的操作界面变得直观生动；语音模块采用汽车电子应用成熟的低功耗语音解码芯片VS1003，该模块可以清晰的播放采集到的实时数据，使人机交互更简单友好。
微处理器具有较低的功耗、足够多的中断源可以任意嵌套，而且要有较丰富的片内资源，足够的UART、SPI、I2C等片内外设来满足多样的无线通讯模块的应用，超低功耗的特点适合在农业较为偏僻的环境使用。
无线通讯模块通过对无线传感网络、WIFI传输和GPRS三种的通讯技术的优缺点的研究，在合理结合三者之间的优点的同时也弥补了彼此的不足。采集终端通过短距离传输的ACP240模块采集无线传感网络数据，再通过WIFI模块和GPRS模块传输到广域网或者局域网，三种无线通讯方式合理的结合，使本实用新型的通讯可靠性更高、时延更短，降低功耗的同时也降低了成本。
电源模块采用大容量充电锂电池供电，适合手持设备使用，也可外接适配器（9-15V）供电，在能提供稳定的电源的情况下尽可能的降低功耗。各电源模块采用有使能信号端的低功耗LDO电源芯片，在该模块不工作时拉低该使能端，从而实现更低功耗。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种农业环境信息无线采集终端，其特征在于，包括：微处理器、人机交互模块、无线通讯模块及电源，所述人机交互模块、无线通讯模块及电源连接所述微处理器；
所述微处理器将接收到的所述人机交互模块发来的采集命令传输至所述无线通讯模块；
所述无线通讯模块接收所述采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至上位机和/或远程控制中心；
所述电源连接所述微处理器。
2.如权利要求1所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，所述无线通讯模块包括：无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块，所述无线传感网络模块、WIFI模块和GPRS模块均连接所述微处理器；
所述无线传感网络模块接收所述采集命令，并将从无线传感网络节点采集到的农业环境信息传输至所述微处理器；
所述微处理器将所述农业环境信息传输至所述WIFI模块和/或GPRS模块；
所述WIFI模块将所述农业环境信息传输至所述上位机；
所述GPRS模块将所述农业环境信息传输至所述远程控制中心。
3.如权利要求1或2所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，还包括：与所述微处理器连接的文件存储模块。
4.如权利要求1或2所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，还包括：与所述微处理器连接的外部存储器接口。
5.如权利要求1或2所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，还包括：与所述微处理器连接的语音模块。
6.如权利要求1或2所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，还包括：与所述微处理器和所述人机交互模块连接的时钟模块。
7.如权利要求1或2所述的农业环境信息无线采集终端，其特征在于，所述人机交互模块为触摸屏。
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