一种茶园环境监控装置制造方法
【专利摘要】一种茶园环境监控装置，包括上位机，传感器节点，Zigbee汇聚节点，Zigbee路由节点，WIFI摄像头，WIFI路由器，执行机构，服务器和手机。所述传感器节点采集的数据先后经Zigbee汇聚节点和Zigbee路由节点无线传输至上位机。所述WIFI摄像头拍摄的图像经WIFI路由器无线传输至上位机。所述上位机的数据经Internet网络传输至服务器，同时经3G网络无线传输至手机。所述传感器节点包括SLHT1-3土壤温湿度传感器、JASP2801土壤PH传感器、HA2003光照传感器、ARM微处理器、Zigbee收发模块、JTAG接口、液晶屏、SIM卡。通过茶园环境监控装置能及时地掌握茶园茶树生长情况，并实现茶园环境的控制，可以提高茶叶的质量和管理效率。
【专利说明】-种茶园环境监控装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及农业生产控制设备领域，尤其是一种茶园环境监控装置。
【背景技术】
[0002] 茶叶是我国的传统特色农产品，品种繁多，各具特色。目前我国茶园的茶农浇水、 施肥、防病虫害等由茶农到茶园中去操作，耗时长，效率低。用物联网技术管理茶园，茶农 在家里就可以实时查看茶园的雨量、光照、土壤养分、病虫害情况等，实现茶叶生长、采摘加 工、储存销售等各个环节的全程记录，及时地掌握茶园茶树生长情况，全天候掌握茶园土壤 的干湿度、茶树芽生长情况以及茶树的病虫害状况等。一旦出现病虫害，技术人员可以及时 到现场帮忙解决。本系统采用高性能、低功耗的ARM系列处理器为核心，并结合检测设备对 茶园进行管理，可以提高茶叶的质量和管理效率。
【发明内容】
[0003] 本实用新型在于提供一种茶园环境监控装置，通过SLHT1-3 土壤温湿度传感器、 JASP2801 土壤PH传感器、HA2003光照传感器、WIFI摄像头采集环境数据，当参数超过适宜 茶叶生长的范围时，ARM微处理器控制执行机构的工作状态，以实现茶园环境的现场控制； 通过服务器、Internet网络、3G网络等则可以实现数据的远程监控。
[0004] 本实用新型的技术方案是：一种茶园环境监控装置，包括上位机，传感器节点， Zigbee汇聚节点，Zigbee路由节点，WIFI摄像头，WIFI路由器，执行机构，服务器和手 机；所述传感器节点采集的数据先后经Zigbee汇聚节点和Zigbee路由节点无线传输至 上位机；所述WIFI摄像头拍摄的图像经WIFI路由器无线传输至上位机；所述上位机的数 据经Internet网络传输至服务器，同时经3G网络无线传输至手机；所述传感器节点包括 SLHT1-3 土壤温湿度传感器、JASP2801 土壤PH传感器、HA2003光照传感器、ARM微处理器、 Zigbee收发模块、JTAG接口、液晶屏、SM卡；所述ARM微处理器采用STM32W108芯片；所述 ARM 微处理器的 RF_TX_ALT_P、RF_TX_ALT_N、RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5 和 PC6 端口连接至IJ Zigbee收发模块；所述SLHT1-3 土壤温湿度传感器、JASP2801 土壤PH传感器、HA2003光照 传感器的输出信号端分别连接到ARM微处理器的PA1?PA3端口；所述JTAG接口的引脚 TRST、TDO、TDI、TMS 和 TCK 分别连接到 ARM 微处理器的 JRST、JTDO、JDTI、JTMS 和 JTCK 端 口，用于将程序烧写到ARM微处理器；所述液晶屏的引脚RS、CS、SDA、SCL和RESET分别与 ARM微处理器的PC4、PA6、PB5、PB3和PB1端口相连接，用于显示3个传感器的数据；所述 SM卡的引脚CCRST、CCCLK和CCI0分别与ARM微处理器的PC3、PB2和PC7端口相连接，用 于将数据通过3G网络无线传输给手机。
[0005] 所述Zigbee汇聚节点采用STM32W108模块，其内部通过RF_TX_ALT_P、RF_TX_ ALT_N、RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5和PC6端口连接无线射频模块，扩大数据无线发送距离； 所述Zigbee路由节点以Zigbee汇聚节点为基础，另增设RS232串口线接口，实现数据无 线接收和串行传送；所述传感器节点的ARM微处理器对3个传感器采集的数据处理后传给 Zigbee收发模块，所述Zigbee收发模块将数据通过Zigbee自组织网络传到Zigbee汇聚节 点；所述Zigbee汇聚节点将数据传到Zigbee路由节点；所述Zigbee路由节点经RS232串 口与上位机相连，将数据传至上位机；另一方面，所述Zigbee路由节点接收上位机传达的 操作指令，经Zigbee汇聚节点传到传感器节点的Zigbee收发模块；所述传感器节点的ARM 微处理器经PCO?PC2端口发出控制信号，以控制执行机构。
[0006] 所述执行机构分别连接到传感器节点中ARM微处理器的PC0?PC2端口，其接收 到ARM微处理器发出的控制信号后产生对应动作。
[0007] 所述WIFI摄像头采用CS-R5110高清网络摄像头，所述WIFI路由器采用 TL-WR842N无线路由器，WIFI摄像头拍摄的图像经WIFI路由器无线传至上位机；所述服 务器采用网络服务器，用于存储数据；所述手机通过3G网络可访问服务器数据或上位机数 据。
[0008] 本发明具有以下优点：采用先进的ARM嵌入式控制技术，高速且低功耗，可免于大 量的人力物力投入到茶园的看管监控；通过Zigbee网络、Internet、3G网络等技术异构融 合，提高数据传输的实时性和可靠性；具有智能化程度高，操作简单、安装方便等显著特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本实用新型的总体结构示意图。
[0010] 图2是本实用新型的传感器节点结构示意。
[0011] 在图1-图2中，1.服务器，2.手机，3.上位机，4. WIFI路由器，5. WIFI摄像头， 6.传感器节点，7.执行机构，8. Zigbee汇聚节点，9. Zigbee路由节点，10. SLHT1-3 土壤温 湿度传感器，11.1^6接口，12.从3?2801 土壤？!1传感器，13.拟2003光照传感器，14.八冊 微处理器，15. Zigbee收发模块，16.液晶屏，17. SM卡。
【具体实施方式】
[0012] 参照图1和图2,所述传感器节点6包括SLHT1-3 土壤温湿度传感器10、JTAG接口 1UJASP2801 土壤PH传感器12、HA2003光照传感器13、ARM微处理器14、Zigbee收发模块 15、液晶屏16、SIM卡17。所述ARM微处理器14采用STM32W108芯片。Zigbee收发模块15 内部连接到 RF_TX_ALT_P、RF_TX_ALT_N、RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5 和 PC6 端口。SLHT1-3 土壤温湿度传感器10、JASP2801 土壤PH传感器12、HA2003光照传感器13的输出信号端分 别与ARM微处理器14的PA1?PA3端口相连接。JTAG接口 11的引脚TRST、TDO、TDI、TMS 和TCK分别与ARM微处理器14的JRST、JTDO、JDTI、JTMS和JTCK端口相连接，JTAG接口 11用于把程序烧写到ARM微处理器14。Zigbee汇聚节点8采用STM32W108模块，其内部 通过 RF_TX_ALT_P、RF_TX_ALT_N、RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5 和 PC6 端 口连接到无线射频模 块，扩大数据的无线发送距离。所述Zigbee路由节点9以Zigbee汇聚节点8为基础，在此 结构基础上增设一个RS232串口线接口，实现数据无线接收和串行传送。3个传感器采集的 数据通过其指定引脚输入至ARM微处理器14，ARM微处理器14将接收到的数据传给Zigbee 收发模块15。Zigbee收发模块15将数据经Zigbee自组织网络由远及近传送到Zigbee 汇聚节点8。Zigbee汇聚节点8再将传感器节点6的数据无线传输给Zigbee路由节点9。 Zigbee路由节点9经RS232串口与上位机3相连，将数据以串行方式传输至上位机3。
[0013] 茶农在上位机3上可以发出控制操作，上位机3将这些操作指令经RS232串口传 输至Zigbee路由节点9,再由Zigbee汇聚节点8传到传感器节点6的Zigbee收发模块15。 Zigbee收发模块15将接收到的操作指令传给ARM微处理器14。ARM微处理器14依据操作 指令向PC0?PC2端口发出控制信号，以控制执行机构。
[0014] 参照图1，所述WIFI摄像头5采用CS-R5110高清网络摄像头，所述WIFI路由器4 采用TL-WR842N无线路由器，WIFI摄像头5拍摄的图像经WIFI路由器4无线传输至上位 机3。茶农也可以在上位机3上直接控制WIFI摄像头5的拍摄角度、方向。
[0015] 参照图1和图2,所述传感器节点6的液晶屏16的引脚RS、CS、SDA、SCL、RESET分 别与ARM微处理器14的PC4、PA6、PB5、PB3和PB1端口相连接，用于现场显示SLHT1-3 土 壤温湿度传感器10、JASP2801 土壤PH传感器12和HA2003光照传感器13的数据。另外， 传感器节点6插有SM卡17, SIM卡17的引脚CCRST、CCCLK和CCI0分别与ARM微处理器 14的PC3、PB2和PC7端口相连接，可将数据经3G网络无线传输给手机2。另一方面，手机 2也可以通过3G网络访问服务器1或上位机3中的数据。
【权利要求】
1. 一种茶园环境监控装置，包括上位机，传感器节点，Zigbee汇聚节点，Zigbee路由节 点，WIFI摄像头，WIFI路由器，执行机构，服务器和手机；所述传感器节点采集的数据先后 经Zigbee汇聚节点和Zigbee路由节点无线传输至上位机；所述WIFI摄像头拍摄的图像经 WIFI路由器无线传输至上位机；所述上位机的数据经Internet网络传输至服务器，同时经 3G网络无线传输至手机；所述传感器节点包括SLHT1-3 土壤温湿度传感器、JASP2801 土壤 PH传感器、HA2003光照传感器、ARM微处理器、Zigbee收发模块、JTAG接口、液晶屏、SIM卡； 所述ARM微处理器采用STM32W108芯片；所述ARM微处理器的RF_TX_ALT_P、RF_TX_ALT_N、 RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5和PC6端口连接到Zigbee收发模块；所述SLHT1-3 土壤温湿度传 感器、JASP2801 土壤PH传感器、HA2003光照传感器的输出信号端分别连接到ARM微处理器 的PA1?PA3端口；所述JTAG接口的引脚TRST、TDO、TDI、TMS和TCK分别连接到ARM微处 理器的JRST、JTDO、JDTI、JTMS和JTCK端口，用于将程序烧写到ARM微处理器；所述液晶屏 的引脚RS、CS、SDA、SCL和RESET分别与ARM微处理器的PC4、PA6、PB5、PB3和PB1端口相 连接，用于显示3个传感器的数据；所述SM卡的引脚CCRST、CCCLK和CCIO分别与ARM微 处理器的PC3、PB2和PC7端口相连接，用于将数据通过3G网络无线传输给手机。
2. 据权利要求1所述的一种茶园环境监控装置，其特征在于，所述Zigbee汇聚节点采 用 STM32W108 模块，其内部通过 RF_TX_ALT_P、RF_TX_ALT_N、RF_P、RF_ N、BIAS_R、PC5 和 PC6端口连接无线射频模块，扩大数据无线发送距离；所述Zigbee路由节点以Zigbee汇聚 节点为基础，另增设RS232串口线接口，实现数据无线接收和串行传送；所述传感器节点的 ARM微处理器对3个传感器采集的数据处理后传给Zigbee收发模块，所述Zigbee收发模 块将数据通过Zigbee自组织网络传到Zigbee汇聚节点；所述Zigbee汇聚节点将数据传到 Zigbee路由节点；所述Zigbee路由节点经RS232串口与上位机相连，将数据传至上位机； 另一方面，所述Zigbee路由节点接收上位机传达的操作指令，经Zigbee汇聚节点传到传感 器节点的Zigbee收发模块；所述传感器节点的ARM微处理器经PCO?PC2端口发出控制信 号，以控制执行机构。
3. 据权利要求1所述的一种茶园环境监控装置，其特征在于，所述执行机构分别连接 到传感器节点中ARM微处理器的PCO?PC2端口，其接收到ARM微处理器发出的控制信号 后产生对应动作。
4. 据权利要求1所述的一种茶园环境监控装置，其特征在于，所述WIFI摄像头采用 CS-R5110高清网络摄像头，所述WIFI路由器采用TL-WR842N无线路由器；所述WIFI摄像 头拍摄的图像经WIFI路由器无线传输至上位机；所述服务器采用网络服务器，用于存储数 据；所述手机通过3G网络可访问服务器数据或上位机数据。
【文档编号】G05B19/418GK203894628SQ201420343270
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】许丽佳, 朱锐, 邹志勇, 蒋芳静, 陈晓燕, 游志昆, 庞涛, 陈东彦, 范张坤 申请人:四川农业大学