CN204443870U - 一种林间病虫害防控装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种林间病虫害防控装置，包括：外部壳体、驱动电路板、第一负载触发电路、第二负载触发电路、第三负载触发电路和臭氧发生器；其中：所述外部壳体内设置有安装槽；所述驱动电路板设置在所述安装槽内；所述驱动电路板上焊接有单片机；所述单片机的I/O输入端口分别与所述第一负载触发电路的输出端、第二负载触发电路的输出端、第三负载触发电路的输出端相连接；所述第一负载触发电路的输入端、第二负载触发电路的输入端和第三负载触发电路的输入端分别与交流电源、驱动电路的输出端相连接；所述臭氧发生器通过继电器与所述单片机的I/O输出端口相连接。能够有效的实现对林间病虫害的防控。

Description

一种林间病虫害防控装置

技术领域

本申请涉及防控领域，特别涉及一种林间病虫害防控装置。

背景技术

近年来，面对全球越来越多的自然灾害，人们越来越重视林业的保护和发展，以便改善生态环境，使人类社会得到健康的、可持续的发展。

传统的林地病虫害监测主要基于林间采样、调查、综合其他信息进行预报、监测，然后采用对环境影响较大的农药灭虫，这样不但耗时费力，而且在一定程度上影响了对病虫害的反应能力，并造成较大的环境污染。

因此，如何能够有效的实现对林间病虫害的防控是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种林间病虫害防控装置，解决了现有技术中耗时费力，而且在一定程度上影响了对病虫害的反应能力，并造成较大的环境污染的问题。

其具体方案如下：

一种林间病虫害防控装置，包括：

外部壳体、驱动电路板、第一负载触发电路、第二负载触发电路、第三负载触发电路和臭氧发生器；

其中：

所述外部壳体内设置有安装槽；

所述驱动电路板设置在所述安装槽内；所述驱动电路板上焊接有单片机；

所述单片机的I/O输入端口分别与所述第一负载触发电路的输出端、第二负载触发电路的输出端、第三负载触发电路的输出端相连接；

所述第一负载触发电路的输入端、第二负载触发电路的输入端和第三负载触发电路的输入端分别与交流电源、驱动电路的输出端相连接；

所述臭氧发生器通过继电器与所述单片机的I/O输出端口相连接。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，所述单片机采用MSP430F149单片机。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，所述第一负载触发电路为温湿度传感器，所述温湿度传感器采用SHT10温湿度传感器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，所述第二负载触发电路为风力传感器，所述风力传感器采用三杯式风力传感器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，所述第三负载触发电路为烟雾传感器，所述烟雾传感器采用MQ-2烟雾传感器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，还包括：

与所述单片机相连接的显示器，所述显示器采用LCD12864显示屏。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，还包括：

与所述单片机的串口UART相连接的无线路由器，所述无线路由器采用CC2530-ZigBee无线路由器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，还包括：

与所述无线路由器通过无线方式相连接的协调器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，还包括：

与所述协调器通过无线方式相连接的服务器。

上述的林间病虫害防控装置，优选的，还包括：

与所述单片机相连接的太阳能或电源。

本申请提供的一种林间病虫害防控装置中，所述驱动电路接收到工作信号后，驱动所述单片机、所述第一负载触发电路和所述第二负载触发电路工作，所述单片机根据所述第一负载触发电路和所述第二负载触发电路确定目标林间是否具有病虫害，若是，则所述单片机触发所述臭氧发生装置释放臭氧，进行灭虫；所述第三负载触发电路实时监测所述臭氧的浓度值，所述单片机获取并判断所述臭氧的浓度值，当所述臭氧的浓度值达到预设阈值时，所述单片机控制所述臭氧发生器停止释放臭氧，完成病虫害防治工作，能够有效的实现对林间病虫害的防控。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种林间病虫害防控装置实施例1的结构示意图；

图2是本申请的一种林间病虫害防控装置实施例2的结构示意图。

具体实施方式

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，都属于本申请保护的范围。

参考图1，示出了本申请一种林间病虫害防控装置实施例1的结构示意图，可以包括：

外部壳体101、驱动电路板108、第一负载触发电路102、第二负载触发电路103、第三负载触发电路104和臭氧发生器105。

其中：

所述外部壳体101内设置有安装槽；所述驱动电路板108设置在所述安装槽内；所述驱动电路板108上焊接有单片机106；所述单片机106采用MSP430F149单片机。

同其它单片机相比，MSP430f149单片机具有超低功耗、唤醒时间短等的特点。且MSP430f149还具有以下特性：ESD保护，抗干扰力强；低电压供电；多达64KB的寻址空间，包含ROM、RAM、闪存RAM和***模块；外部中断引脚；I/O口具有中断能力；***模块地址为存储器分配；全部寄存器不占用RAM空间，均在模块内；定时器中断可用于事件计数、时序发生、PWM等；看门狗功能；12位高精度A/D转换器并且支持C语言。

所述单片机106的I/O输入端口分别与所述第一负载触发电路102的输出端、第二负载触发电路103的输出端、第三负载触发电路104的输出端相连接；所述第一负载触发电路102为温湿度传感器，所述温湿度传感器采用SHT10温湿度传感器；所述第二负载触发电路103为风力传感器，所述风力传感器采用三杯式风力传感器；所述第三负载触发电路104为烟雾传感器，所述烟雾传感器采用MQ-2烟雾传感器。

所述SHT10温湿度传感器采用Sensirion公司的SHT10芯片，此芯片是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。所述温湿度传感器包括一个电容行聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上与14位AD转换器以及串行接口电路实现无缝连接。工作温度范围广，为-40℃～123.8℃，能适应多数环境情况。采用串行时钟输入线SCK来与单片机保持通讯同步。

所述风力传感器为工业级风力传感器，传感器启动风速≤0.8m/s，测量精度为±(0.3+0.03)米/秒，采用TTL脉冲电平输出(12脉冲/秒米)。

所述烟雾传感器采用MQ-2烟雾传感器，其具有长期的使用寿命、可靠的稳定性和快速的响应恢复特性。MQ-2具有双路信号输出(模拟量输出及TTL电平输出)，TTL输出有效信号为低电平。模拟量输出0～5V电压，浓度越高电压越高。

所述第一负载触发电路102的输入端、第二负载触发电路103的输入端和第三负载触发电路104的输入端分别与交流电源109、驱动电路的输出端相连接。

所述臭氧发生器105通过继电器107与所述单片机106的I/O输出端口相连接，所述臭氧发生器105为高电压驱动，所述单片机106为低电压驱动，需要通过所述继电器107进行高电压和低电压的转换。

所述温湿度传感器和所述风力传感器获取当前数据采集点处环境的温湿度参数和风力参数；所述单片机接收到所述温湿度参数和所述风力参数后，分别判断它们是否满足对应的预设阈值范围，若是，则所述单片机向所述臭氧发生器发送启动指令，控制所述臭氧发生器产生臭氧，开始进行灭虫；所述烟雾传感器检测所述臭氧的浓度值；所述单片机获取所述臭氧的浓度值，并判断所述臭氧的浓度值是否满足预设阈值，若是，则所述单片机向所述臭氧发生器发送停止指令，控制所述臭氧发生器停止产生臭氧，灭虫完毕。实现了对林间病虫害的有效防控。

本申请中，在获取所述当前数据采集点处环境的数据参数时，可以人为的设定一个预定的时间，当到达预定时间时，则开始获取所述当前数据采集点处环境的数据参数；也可以不定时的选取随机时间点获取所述当前数据采集点处环境的数据参数；还可以设定一个预定的时间间隔，每次时间间隔到达所述预定的时间间隔时，则获取一次所述当前数据采集点处环境的数据参数。方便在无人管理的情况下，自动获取所述当前数据采集点处环境的数据参数。

由于臭氧易于分解且无法储存，需要在使用时现场制取现场使用，又因为使用臭氧进行灭虫时间比较短，对害虫的杀伤力较大，所以本申请利用臭氧进行灭虫。

参考图2，示出了本申请一种林间病虫害防控装置实施例2的结构示意图，还包括：

与所述单片机106相连接的显示器，所述显示器采用LCD12864显示屏。

本申请中，还包括：

与所述单片机106的串口UART相连接的无线路由器110，所述无线路由器采用CC2530-ZigBee无线路由器，和与所述无线路由器相连接的协调器111，以及与所述单片机106通过所述无线路由器110和所述协调器111相连接的服务器112。

本申请中，所述无线路由器110和所述单片机106的连接，所述无线路由器110和所述协调器111的连接，所述协调器111和所述服务器112的连接均采用无线连接的方式。

本申请中，所述无线路由器110和所述协调器111为两种不同的网络配置模式。

本申请中，根据森林病虫害的种类多，森林面积大，安全性要求高等环境特点，本设计有针对性地采取了具有数据量小、网络容量大、成本低、能耗低等优点的CC2530-ZigBee无线通信模块全程监控。

ZigBee是一种介于IEEE802.11线局域网与蓝牙技术之间的无线通信网络协议，是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、应用和安全方面的通信技术。ZigBee为工程上提供了一个低成本、低功耗、低复杂度、适中的数据传输速率、高容量以及短距离通信等特性的技术平台。

Zigbee模块的主要功能是无线数据传输，即每个节点随时能够收发数据，节点的配置分为协调器和路由器，每个ZigBee无线路由器网络中只能有一个协调器，该协调器由PC控制。这样的网络通常也称为MESH网，每个节点可以收发数据，同时也能担任其它节点的路由器。

每个协调器允许6个一级路由器加入网络，并为其分配地址，每个路由器又能允许6个二级路由器加入网络并为其分配地址，总共6层深度，最多支持9330个节点。协调器是用来创建网络的，第一次使用时，协调器需要先上电。一个Zigbee网络形成后，即使协调器断电，路由器之间也能通讯。一个Zigbee网络形成后，即使协调器断电，新的节点也能通过已入网的路由器加入，由这个路由器为其分配地址。Zigbee网络创建完成后，这个网络内路由器的短地址是不变的，但是，这个节点加入到了其它的网路，则有新的网络为其分配地址，地址会变的，不能够将短地址作为节点的标识；Zigbee模块的MAC地址(IEEE地址)是全球唯一的，可以作为每个终端节点的标识。

本申请中，采用数据透明传输方式进行数据传输，所述数据透明传输方式为：协调器从串口接收到的数据，会自动发送给所有的节点；某个节点从串口接收到的数据，会自动发送到协调器。

本申请中，协调器节点需要实现的功能是：选择网络通信频率，通常协调器会选择较安静的频率通道；启动和建立网络；允许节点加入网络，分配网络地址；处理接收的节点信息以及传送到计算机。

路由器节点实现的功能是：由MSP430控制启动并加入网络；采集温度、湿度和风力强度3个环境参数，通过MESH网传送到协调器中；把接收到的子节点的信息转发给协调器节点。

所述单片机通过所述无线路由器将所述单片机获取的所述第一负载驱动电路、所述第二负载驱动电路和所述第三负载驱动电路的参数传输到所述服务器上，所述服务器对所述参数进行远程监控，当所述服务器检测到所述温湿度传感器的参数和所述风力传感器的参数均满足病虫害繁殖生存的条件时，则所述服务器通过所述无线路由器向所述单片机发送灭虫的指令，所述单片机接收到所述灭虫指令后，控制所述臭氧发生器释放臭氧，进行灭虫，及时发现病虫害，提高灭虫效率。

本申请中，还包括：

与所述单片机相连接的太阳能或电源113，为所述单片机106供电。

在具体实现时，整个***监控工作可以分为3个阶段：

首先，***接上电后，MSP430F149和Zigbee模块初始化，网络协调器检测是否与服务器相连。

其次，网络协调器建立网络，路由器节点加入网络，并发送和处理绑定命令，终端把传感器采集到的数据发送给上一级路由器，路由器又转送给网络协调器。

最后，网络协调器把收到的数据发送给监控室的计算机处理，计算机根据收到的数据绘制温度曲线，实时在计算机显示器显示温度变化曲线。

臭氧灭虫阶段，由服务端传送指令到低压臭氧发生器，臭氧发生器放电制造臭氧，该浓度可以由烟雾传感器实时监控，当臭氧浓度达到阈值一定时间后，停止臭氧发生，灭虫完毕。

服务器与无线路由器的通讯方式采用普通的串口通信，将驱动程序装入所述服务器中，就能实现PC与MCU的握手连接。本***的服务器应用程序是由LabVIEW 2012来开发的。数据进入计算机后使用LabVIEW进行显示和存储。LabVIEW有强大的文件I/0函数，可以将采集到的数据以一定的格式存储，用以满足用户不同的文件操作需要。

服务器上的病虫害防治监控界面采用4个字符串显示控件来分别显示4个传感器节点的数据。本申请设计的***是定点监测***，每个传感器节点所在的位置就是一个监测点。界面还设置波形图表，把湿度、温度、风力环境等参数以图表的形式显示出来，可直观地、连续地观察环境参数的变化。

本***的服务器上的软件主要实现实时监控和数据存储功能。为了方便用户查看历史数据和分析存档，也设计了基于EXCEL的数据存储模块，该模块用于存储所有的采集信息。

本设计主要探究基于物联网的森林病虫害防治智能传感***的设计，尝试通过ZigBee无线路由器网络技术进行组网，以LabVIEW软件技术进行人机监测的森林病虫害防治智能传感***的软、硬件设计思路，该硬件设备经测试，相同环境下，可以稳定传输距离500米，证明该设备通讯效果稳定可用，服务端接收效果稳定。

本申请提供的防控***支持多数据采集点，可根据实际应用情况决定采集点数量。每个数据采集点包括一个小的温湿度传感器、风力传感器、烟雾传感器和ZigBee无线路由器。当应用多个数据采集点时，采集点与服务器通过ZigBee模块以轮询的方式进行通讯。

本申请利用臭氧发生器对虫害进行及时清理，弥补了以往检测***只监测不执行，治理病害反应能力不足的缺陷，可以远距离的控制病害。运用在LabVIEW软件上进行开发的森林病虫害防治监测程序，实现温度、湿度和风力参考值的波形显示，以及整个ZigBee网络的拓扑结构显示，便于用户直观地分析环境参数变化的趋势。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种林间病虫害防控装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种林间病虫害防控装置，其特征在于，包括：

外部壳体、驱动电路板、第一负载触发电路、第二负载触发电路、第三负载触发电路和臭氧发生器；

其中：

所述外部壳体内设置有安装槽；

所述驱动电路板设置在所述安装槽内；所述驱动电路板上焊接有单片机；

所述单片机的I/O输入端口分别与所述第一负载触发电路的输出端、第二负载触发电路的输出端、第三负载触发电路的输出端相连接；

所述第一负载触发电路的输入端、第二负载触发电路的输入端和第三负载触发电路的输入端分别与交流电源、驱动电路的输出端相连接；

所述臭氧发生器通过继电器与所述单片机的I/O输出端口相连接。

2.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，所述单片机采用MSP430F149单片机。

3.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，所述第一负载触发电路为温湿度传感器，所述温湿度传感器采用SHT10温湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，所述第二负载触发电路为风力传感器，所述风力传感器采用三杯式风力传感器。

5.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，所述第三负载触发电路为烟雾传感器，所述烟雾传感器采用MQ-2烟雾传感器。

6.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，还包括：

与所述单片机相连接的显示器，所述显示器采用LCD12864显示屏。

7.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，还包括：

与所述单片机的串口UART相连接的无线路由器，所述无线路由器采用CC2530-ZigBee无线路由器。

8.根据权利要求7所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，还包括：

与所述无线路由器通过无线方式相连接的协调器。

9.根据权利要求8所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，还包括：

与所述协调器通过无线方式相连接的服务器。

10.根据权利要求1所述的林间病虫害防控装置，其特征在于，还包括：

与所述单片机相连接的太阳能或电源。