CN203310435U - 蔬菜种植环境信息感知*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：包括微处理器，与微处理器连接有电源、时钟电路、存储器以及种植环境传感器：空气温湿度传感器、光照强度传感器、风速风向传感器、雨量传感器、土壤温度、电导率、PH值传感器；与微处理连接有复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入输出I/O口。与现有技术相比，其能够实时感知蔬菜种植环境信息，并将数据上传，可为种植者提供数据，并辅助种植者进行农作，具有感知参数齐全、节点布设方便、监测效果好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蔬菜种植环境信息感知***。
背景技术
农业信息化是人类在农业生产活动和社会实践中，通过普遍地采用以通讯技术、网络技术和信息技术等为主要内容的高新技术，更加充分有效地开发和利用农业信息资源，推动农业经济可持续发展和农村社会进步的过程。农业信息化是农业全过程的信息化，是建设“高产、优质、高效、生态、安全”可持续发展的现代农业的迫切要求。基于物联网的蔬菜产业链信息感知***，拟充分利用物联网透彻感知技术，建立种植、存储、加工、运输及销售的无缝信息感知***，为蔬菜产业链的信息化管理、标准化种、质量安全溯源及政府宏观监管提供条件。
菜田是蔬菜种植的物质基础，直接影响着农作物生长发育和产量的形成，菜田环境的优劣直接影响着农产品的质量和安全。菜田环境信息是农作物生长的重要因素，直接影响农作物种植的适宜度和作物产量。种植阶段需感知信息包括田块（田块大小、形状、面积及地貌等）、土壤养分、土壤墒情和气候环境等信息。种植环节需感知信息中，有些信息可以自动检测，而有些信息需要借助信息化手段人工提交。综合分析影响蔬菜生长的环境因素，种植阶段需要感知的信息包括空气温湿度、光照强度、风速、雨量、土壤墒情、土壤PH 值、土壤温度及养分、土壤重金属及土壤农药残留等。其中，需实时在线监测的因素包括空气温湿度、光照强度、风速风向、雨量、土壤墒情、土壤温度及土壤PH 值。
发明内容
本实用新型针对以上问题，提供一种种植环境信息感知***，其能够实时监测种植环境信息，并将数据上传，为种植者提供数据，辅助种植者进行农作，具有参数齐全、节点布设方便、监测效果好的优点。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
一种蔬菜种植环境信息感知***，包括微处理器，与微处理器连接有电源、时钟电路、存储器以及种植环境传感器：空气温湿度传感器、光照强度传感器、风速风向传感器、雨量传感器、土壤温度、电导率、PH值传感器。
进一步的，与微处理连接有复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入I/O 口。
进一步的，所述的电源为太阳能电源。
进一步的，与微处理器连接有无线传输模块以及远程传输模块。
进一步的，微处理器选用MSP430F5438；空气温湿度测量选用了SLHT5-1 传感器；光照强度测量选用的是ARN-GZ光照传感器；风向传感器型号为Qs-fx；雨量测量选用的是JDZ05-1型翻斗式雨量传感器；土壤湿度传感器型号为FDS-100，土壤电导率传感器选用的是TDR-4，土壤PH值传感器选用的是JASP2801；无线传输模块选用的是2.4GHz 免授权ISM频段的ZigBee/IEEE802.15.4 射频收发芯片CC2520，远程传输模块选用的是Ｈ7210 DTU。
进一步的，空气温湿度传感器选用SLHT5-1型号，接线：传感器1脚接电源，2脚接地，3脚时钟线接核心板微处理器P1.6脚，传感器4脚连接核心板微处理器P1.7脚；
无线传输模块选用CC2520型号，无线传输模块的1脚接电源，2脚接地，3脚连接微处理器P3.5脚，4脚连接微处理器P3.6脚，5脚连接微处理器P3.7脚，6脚连接微处理器P4.0脚，7脚连接微处理器P4.1脚，8脚连接微处理器P4.2脚，9脚连接微处理器P4.3脚，10脚连接微处理器P4.4脚，11脚连接微处理器P4.5脚，12脚连接微处理器P4.6脚，13脚连接微处理器P4.7脚；
GPRS模块通过RS232接口与GPRS转换接口SP3232EEN连接，通过GPRS转换接口SP3232EEN连接到微处理器上；其中，GPRS转换接口SP3232EEN的13脚连接在微处理器的P9.5引脚上，GPRS转换接口SP3232EEN的14脚连接在微处理器的P9.4引脚上；
雨量传感器的1脚接电源，2脚接地，3脚通过光电耦合器连接在微处理器的P2.0引脚上；
土壤湿度传感器FDS-100的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.4脚上；土壤PH值传感器JASP2801的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.5脚；土壤电导率传感器TDR-4的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.6脚；土壤温度传感器TW的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.7脚，并连接有上拉电阻；光照强度传感器ARN-GZ的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.0脚；风速传感器Qs-fs的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.2脚；风向传感器Qs-fx的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.3脚。
本实用新型的工作原理及工作过程如下：
本实用新型主要包括微处理器以及与中央处理器连接有的传感器、通讯设备。
所述的传感器连接在微处理器上，能实时感知环境信息，微处理器通过通讯设备将采集数据上传，以供种植者进行查阅和观看，或供***进行辅助决策。
微处理器连接有复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入输出I/O 口，可方便进行***设计和扩展。
电源采用太阳能电源，不需要单独对其进行有线电源供电，尤其适合于野外大田中使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的部分实施例，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，即可根据这些附图获得其他的附图；
图1是本实用新型结构示意图；
图2 核心板接线图；
图3 空气温湿度传感器接线图；
图4 无线传输模块CC2520接线图；
图5 GPRS转换接口与连接电路；
图6 雨量计传感器JDZ05-1连接图；
图7 其它传感器连接图。
具体实施方式：
下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，一种蔬菜种植信息感知终端采用了模块化结构设计，***由感知核心板—微处理器、通讯模块及各因素监测传感器模块组成。
其中感知核心板是终端的核心，感知核心板设计中微处理器选用了MSP430F5438 微处理器。该型微处理器为16位精简指令集架构，指令运行速度快，具有超低功耗特性，具有丰富的片内资源及较为强大的通信功能，内置256KB FLASH存储器，16KBRAM，具有４个通用串行通信接口。除微处理器外，核心板配置了复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入I/O 口，方便进行***设计和扩展。MSP430F5438微处理器核心板设计如图2所示。
空气温湿度测量选用了SLHT5-1传感器。传感器工作电压为3V，两线数字信号输出。温度测量范围是-40～123.8°C，湿度测量范围是0～100%RH，温度测量精度是±0.5°C，湿度测量精度是±4.5%RH，响应时间为8s；光照强度测量选用的是ARN-GZ光照传感器，测量范围是0-200Klux，输出信号为4-20mA，精度为±3%；风速传感器选用的型号为Qs-fs，技术参数：量程：0-32.4 m/s，输出信号： 0.4-2V；风向传感器型号为Qs-fx，技术参数：测量范围为16个方向（360 度），测量精度：±5%，输出信号：电压信号0.4-2V；雨量测量选用的是JDZ05-1型翻斗式雨量传感器；土壤温度选用的TW型土壤温度传感器，测量范围为-30℃～70℃，测量精度：±0.15℃；土壤湿度传感器型号为FDS-100，土壤电导率传感器选用的是TDR-4，土壤PH值传感器选用的是JASP2801。
无线传输模块选用的是2.4GHz免授权ISM频带的ZigBee/IEEE802.15.4 射频收发芯片CC2520，可实现最佳的连接性、共存性优异的链路运算性能。射频前端选用的是CC2591，该芯片集成了可将输出功率提高+22dBm 的功率放大器及可将接收机灵敏度提高+6dB 的噪声放大器，以及平衡转换器、交换机、电感器和RF匹配网络等，设计方便简单。可方便组建无缝信息感知网络；远程传输模块选用的是Ｈ7210 DTU，便于信息的远距离传输。
电源采用了太阳能供电方案。
***详细连接如下所述：（1）整个***设计采用了模块化结构，由核心板和功能模块组成。其中，核心板主要包括微处理器MSP430F5438。接线图如图2所示。
（2）空气温湿度传感器SLHT5-1接线如图3所示。传感器1脚接电源，2脚接地。3脚时钟线接核心板微处理器P1.6脚，传感器4脚连接核心板微处理器P1.7脚。
（3）无线传输模块CC2520接线如图4所示。无线传输模块CC2520的1脚接电源，2脚接地，3脚连接微处理器P3.5脚，4脚连接微处理器P3.6脚，5脚连接微处理器P3.7脚，6脚连接微处理器P4.0脚，7脚连接微处理器P4.1脚，8脚连接微处理器P4.2脚，9脚连接微处理器P4.3脚，10脚连接微处理器P4.4脚，11脚连接微处理器P4.5脚，12脚连接微处理器P4.6脚，13脚连接微处理器P4.7脚。
（4）GPRS模块及其接口电路如图5所示。GPRS模块通过RS232接口与GPRS转换接口SP3232EEN连接，通过GPRS转换接口SP3232EEN连接到微处理器上。其
中，GPRS转换接口SP3232EEN的13脚连接在微处理器的P9.5引脚上，GPRS转换接口SP3232EEN的14脚连接在微处理器的P9.4引脚上。
（5）雨量计传感器JDZ05-1连接如图6所示。雨量传感器的1脚接电源，2脚接地，3脚通过光电耦合器连接在微处理器的P2.0引脚上。
（6）其它传感器连接如图7所示。土壤湿度传感器FDS-100的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.4脚上；土壤PH值传感器JASP2801的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.5脚；土壤电导率传感器TDR-4的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.6脚；土壤温度传感器TW的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.7脚，并连接有上拉电阻；光照强度传感器ARN-GZ的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.0脚；风速传感器Qs-fs的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.2脚；风向传感器Qs-fx的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.3脚。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：包括微处理器，与微处理器连接有电源、时钟电路、存储器以及种植环境传感器：空气温湿度传感器、光照强度传感器、风速风向传感器、雨量传感器、土壤温度、电导率、PH值传感器。
2.根据权利要求1所述的蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：与微处理连接有复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入I/O 口。
3.根据权利要求1所述的蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：所述的电源为太阳能电源。
4.根据权利要求1所述的蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：与微处理器连接有无线传输模块以及远程传输模块。
5.根据权利要求1所述的蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：微处理器选用MSP430F5438；空气温湿度测量选用了SLHT5-1 传感器；光照强度测量选用的是ARN-GZ光照传感器；风向传感器型号为Qs-fx；雨量测量选用的是JDZ05-1型翻斗式雨量传感器；土壤湿度传感器型号为FDS-100，土壤电导率传感器选用的是TDR-4，土壤PH值传感器选用的是JASP2801；无线传输模块选用的是2.4GHz 免授权ISM频段的ZigBee/IEEE802.15.4 射频收发芯片CC2520，远程传输模块选用的是Ｈ7210 DTU。
6.根据权利要求4所述的蔬菜种植环境信息感知***，其特征在于：
空气温湿度传感器选用SLHT5-1型号，接线：传感器1脚接电源，2脚接地，3脚时钟线接核心板微处理器P1.6脚，传感器4脚连接核心板微处理器P1.7脚；无线传输模块选用CC2520型号，无线传输模块的1脚接电源，2脚接地，3脚连接微处理器P3.5脚，4脚连接微处理器P3.6脚，5脚连接微处理器P3.7脚，6脚连接微处理器P4.0脚，7脚连接微处理器P4.1脚，8脚连接微处理器P4.2脚，9脚连接微处理器P4.3脚，10脚连接微处理器P4.4脚，11脚连接微处理器P4.5脚，12脚连接微处理器P4.6脚，13脚连接微处理器P4.7脚；GPRS模块通过RS232接口与GPRS转换接口SP3232EEN连接，通过GPRS转换接口SP3232EEN连接到微处理器上；其中，GPRS转换接口SP3232EEN的13脚连接在微处理器的P9.5引脚上，GPRS转换接口SP3232EEN的14脚连接在微处理器的P9.4引脚上；雨量传感器的1脚接电源，2脚接地，3脚通过光电耦合器连接在微处理器的P2.0引脚上；土壤湿度传感器FDS-100的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.4脚上；土壤PH值传感器JASP2801的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.5脚；土壤电导率传感器TDR-4的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.6脚；土壤温度传感器TW的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.7脚，并连接有上拉电阻；光照强度传感器ARN-GZ的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.0脚；风速传感器Qs-fs的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.2脚；风向传感器Qs-fx的1脚接电源，2脚接地，3脚通过标准16脚插座连接在微处理器的P6.3脚。
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