环境监测节点装置及环境监测系统的制作方法

本实用新型涉及农作物生长环境监测领域，具体涉及一种环境监测节点装置及环境监测系统。

背景技术：

对于大面积种植的农作物，为了把控农作物的生长状态，需要经常或实时采集农作物生长环境的信息参数。现有技术中，大面积种植的农作物难以实现自动采集农作物生长环境的信息参数，需要人工作业，耗费大量的时间、人力、物力，增加了种植成本。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本实用新型提供一种环境监测节点装置及环境监测系统。

本实用新型提出一种环境监测节点装置，用于监测农作物生长环境，包括第一LoRa射频芯片、第一环境传感器和第一微处理器，所述第一LoRa射频芯片的输出端电连接所述第一微处理器的第一输出端，所述第一环境传感器的输出端电连接所述第一微处理器的第二输出端。

进一步，所述第一微处理器的型号为STM32L151R。

进一步，所述第一LoRa射频芯片的型号为SX1278。

进一步，所述环境监测节点装置还包括环境监测节点支架，所述第一LoRa射频芯片和所述第一微处理器设于所述环境监测节点支架上。

进一步，所述环境监测节点装置还包括第一供电装置，所述第一供电装置设于所述环境监测节点支架上且电连接所述第一微处理器。

进一步，所述环境监测节点装置还包括第一显示屏，所述第一显示屏设于所述环境监测节点支架上且电连接所述第一微处理器。

进一步，所述第一环境传感器包括第一风向传感器、第一风速传感器、第一光照传感器、第一噪声传感器、第一空气温度传感器、第一空气湿度传感器、第一二氧化碳传感器、第一粉尘浓度传感器、第一土壤pH传感器、第一土壤温度传感器、第一土壤湿度传感器中的一种或多种。

本实用新型还提出一种环境监测系统，包括上述任意一项所述环境监测节点装置。

本实用新型的有益效果：环境监测节点装置通过第一LoRa射频芯片可远距离地发送农作物生长环境的信息参数到环境监测网关装置，并从环境监测网关装置接收控制指令。在大面积种植农作物时，环境监测节点装置可自动采集农作物生长环境的信息参数，无需人工作业，节省了时间、人力、物力，降低了种植成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种环境监测节点装置的电路框图；

图2a是本实用新型实施例提供的一种环境监测节点支架的结构示意图；

图2b是图2a中A部分的放大图；

图3a是本实用新型实施例提供的一种环境监测节点支架的另一结构示意图；

图3b是图3a中B部分的放大图；

图4是本实用新型实施例提供的一种环境监测节点装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种型号为SX1278的LoRa射频芯片的具体电路图；

图6a-图6g是本实用新型实施例提供的一种型号为STM32L151R的微处理器的具体电路图；

图7是本实用新型实施例提供的一种环境监测网关装置的电路框图；

图8a是本实用新型实施例提供的一种环境监测网关支架的结构示意图；

图8b是图8a中C部分的放大图；

图9a是本实用新型实施例提供的一种环境监测网关支架的另一结构示意图；

图9b是图9a中D部分的放大图；

图10是本实用新型实施例提供的一种环境监测网关装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、水平、竖直等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的“连接”可以是直接连接，也可以是间接连接，所述的“设置”、“设置于”、“设于”可以是直接设于，也可以是间接设于。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参见图1至图10，其示出本实用新型一种环境监测系统的一实施例，在本实施例中，所述环境监测系统用于监测农作物生长环境，其包括终端设备、环境监测网关装置和环境监测节点装置，其中，环境监测节点装置用于采集农作物生长环境的信息参数并发送给环境监测网关装置，环境监测网关装置再将农作物生长环境的信息参数发送给终端设备，以供用户查看。用户通过终端设备发出的控制指令经环境监测网关装置转发给环境监测节点装置，以控制环境监测节点装置采集农作物生长环境的信息参数。

本实施例中，根据农作物种植的规模，环境监测节点装置可以为多个，均匀分布在不同位置，以便采集农作物生长环境的信息参数。环境监测网关装置也可以为多个，以便更好地接收农作物生长环境的信息参数。本实施例中，终端设备可以为电脑、手机等计算机设备。

请再次参见图1至图5、图6a至图6g，在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点装置包括第一LoRa射频芯片31、第一环境传感器80和第一微处理器32，第一LoRa射频芯片31的输出端电连接第一微处理器32的第一输出端，第一环境传感器80的输出端电连接第一微处理器32的第二输出端。

本实施例中，第一LoRa射频芯片31是一种用于收发信息的无线通讯芯片，具有传输距离远、发射功耗低等特点，在大面积种植农作物时，环境监测节点装置基于第一LoRa射频芯片31的特点，可在几公里甚至十几公里内传输农作物生长环境的信息参数并接收环境监测网关装置转发的终端设备的控制指令。

本实施例中，环境监测节点装置可自动采集农作物生长环境的信息参数，无需人工采集，大大降低了种植成本。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一微处理器32将第一环境传感器80采集的农作物生长环境的信息参数打包后，通过第一LoRa射频芯片31发送给环境监测网关装置，由环境监测网关装置发送给终端设备。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一微处理器32的型号为STM32L151R。如图6a至图6g所示，为STM32L151R型号的第一微处理器32的具体电路图，由于单个具体电路图较大，故将STM32L151R型号的第一微处理器32的具体电路图分割为七幅电路图。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一LoRa射频芯片31的型号为SX1278。如图5所示，为SX1278型号的第一LoRa射频芯片31的具体电路图。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点装置还包括第一储存介质34，在一可选实施例中，例如本实施例中，第一储存介质34为固态硬盘，在一可选实施例中，例如本实施例中，固态硬盘的型号为TC58NCF602GAT。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点装置还包括环境监测节点支架，第一LoRa射频芯片31和第一微处理器32设于环境监测节点支架上，以便更好地保护第一LoRa射频芯片31和第一微处理器32。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点装置还包括第一供电装置33，第一供电装置33设于环境监测节点支架上且电连接第一微处理器32，以给第一微处理器32、第一LoRa射频芯片31和第一环境传感器80等器件供电。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一供电装置33包括第一蓄电池。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一供电装置33还包括第一太阳能电池板，第一太阳能电池板电连接第一蓄电池以给第一蓄电池充电，第一蓄电池电连接第一微处理器32以给第一微处理器32等器件供电。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点装置还包括第一显示屏85，第一显示屏85设于环境监测节点支架上且电连接第一微处理器32，用于在第一微处理器32的控制下显示农作物生长环境的信息参数。

在一可选实施例中，例如本实施例中，所述第一环境传感器80包括第一风向传感器、第一风速传感器、第一光照传感器、第一噪声传感器、第一空气温度传感器、第一空气湿度传感器、第一二氧化碳传感器、第一粉尘浓度传感器、第一土壤pH传感器、第一土壤温度传感器、第一土壤湿度传感器中的一种或多种。优选地，本实施例中，第一环境传感器80包括第一光照传感器83、第一风向传感器81和第一风速传感器82，第一光照传感器83的型号为HA2003，第一风向传感器81的型号为GZYK9X，第一风速传感器82的型号为FS-V2-30。

请再次参见图2a、图2b、图3a、图3b和图4，在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点支架包括第一底座40、第一竖杆10、第一电箱30、第一固定架和第一横杆20；第一竖杆10包括第一上筒体11和第一下筒体12，第一下筒体12下部固定在第一底座40上，第一上筒体11套设在第一下筒体12上并可相对于第一下筒体12上下活动；第一电箱30固定在第一上筒体11的外壁上；第一固定架固定在第一上筒体11的外壁上；第一横杆20固定在第一上筒体11上。

本实施例中，环境监测节点支架包括第一上筒体11和第一下筒体12，第一上筒体11可相对于第一下筒体12上下活动，通过调整第一上筒体11和第一下筒体12之间的相对位置，可以调整第一竖杆10的高度，以使环境监测节点支架适应不同地势环境和不同高度的农作物。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一LoRa射频芯片31和第一微处理器32设于第一电箱30内以便更好地保护第一LoRa射频芯片31和第一微处理器32。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一上筒体11通过下部套进第一下筒体12，第一横杆20固定在第一上筒体11的上部并与第一上筒体11垂直，其中，第一光照传感器83的感应部件、第一风向传感器81的感应部件和第一风速传感器82的感应部件设于第一横杆20上，以便更好地采集农作物生长环境的信息参数。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一上筒体11下部的内壁上凸设有第一卡块112，第一下筒体12的外壁上凸设置有第一支撑壁70，第一支撑壁70设有可供第一卡块112通过的第一缺口72。需要升高第一竖杆10时，将第一上筒体11提起，使第一卡块112通过第一缺口72，然后旋转第一上筒体11，使第一卡块112与第一缺口72错开，最后放下第一上筒体11，使第一卡块112支撑在第一支撑壁70的上表面，由此可将第一竖杆10调高。需要降低第一竖杆10时，将第一上筒体11提起并旋转第一上筒体11，使第一缺口72和第一卡块112相对应，然后下放第一上筒体11，使第一卡块112通过第一缺口72，并使第一上筒体11的下部支撑在第一底座40上，由此可将第一竖杆10调低。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一支撑壁70上表面凸设有第一限位壁71，第一限位壁71位于第一缺口72的两侧，用于限制第一卡块112，防止第一卡块112非人为转动到第一缺口72上方并从第一缺口72通过。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一卡块112有两个，对应的，第一缺口72也为两个，以使第一上筒体11更稳固。在其他实施例中，第一卡块112还可以为多个，对应的，第一缺口72也为多个。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一支撑壁70有两个，分别设于第一下筒体12上部和中部的外壁上，以使第一竖杆10可以有三种可选的高度。在其他实施例中，第一支撑壁70还可以有多个，以使第一竖杆10可以有更多的可选的高度。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一固定架包括第一固定座52、第一转轴53、第一转动杆56、第一固定板51和第一定位件57；第一固定座52固定在第一上筒体11的外壁上；第一转轴53转动设置在第一固定座52上；第一转动杆56固定在第一转轴53上并随第一转轴53同步转动；第一固定板51固定在第一转动杆56；第一上筒体11上设置有多个第一定位孔111，第一转动杆56设置有第一穿孔，其中，第一定位件57用于依次穿过第一穿孔、第一定位孔111，以将第一转动杆56固定。本实施例中，第一固定板51用于固定第一显示屏85，第一显示屏85固定在第一固定板51后，第一显示屏85的显示面和第一固定板51的板面平行或大致平行，通过手动转动第一转动杆56，可以调节第一显示屏85的显示面的显示角度，以适应不同的显示环境，显示角度调整完成后，通过第一定位件57、第一穿孔和第一定位孔111相互配合将第一转动杆56固定，需要再次调整显示角度时，从第一穿孔和第一定位孔111中拉出第一转动杆56即可转动第一转动杆56。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第一转动杆56包括第一弧形段54和第一延伸段55；第一弧形段54中部固定在第一转轴53，且一端固定连接第一固定板51；第一弧形段54的另一端连接第一延伸段55，且第一延伸段55的一端向下延伸以使用户更方便调节显示角度，其中，第一穿孔设于第一延伸段55下，多个第一定位孔111沿第一延伸段55运动时的轨迹布置。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点支架还包括第一固定组件，第一固定组件包括第一螺栓61和第一螺母62，第一螺栓61头部穿过第一上筒体11、第一下筒体12后与第一螺母62螺纹连接，以将第一上筒体11和第一下筒体12固定。

请再次参见图5、图6a至图6g、图7至图10，在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置包括第二LoRa射频芯片301、网口模块305和第二微处理器302，第二LoRa射频芯片301的输出端电连接第二微处理器302的第一输出端，网口模块305的输出端电连接第二微处理器302的第二输出端。

本实施例中，环境监测网关装置通过第二LoRa射频芯片301可远距离地接收环境监测节点装置发送的农作物生长环境的信息参数，并通过网口模块305将农作物生长环境的信息参数发送给终端设备，还可通过第二LoRa射频芯片301向环境监测节点装置转发控制指令。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二微处理器302将接收到的信息参数打包后，发送给终端设备，并将终端设备发送的控制指令通过第二LoRa射频芯片301转发给环境监测节点装置。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二微处理器302的型号为STM32L151R。如图6a至图6g所示，为STM32L151R型号的第二微处理器302的具体电路图，由于单个具体电路图较大，故将STM32L151R型号的第二微处理器302的具体电路图分割为七幅电路图。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二LoRa射频芯片301的型号为SX1278。如图5所示，为SX1278型号的第二LoRa射频芯片301的具体电路图。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括第二储存介质304，在一可选实施例中，例如本实施例中，第二储存介质304为固态硬盘，在一可选实施例中，例如本实施例中，固态硬盘的型号为TC58NCF602GAT。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括环境监测网关支架，第二LoRa射频芯片301、网口模块305和第二微处理器302设于环境监测网关支架上，以便更好地保护第二LoRa射频芯片301、网口模块305和第二微处理器302。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括第二供电装置303，第二供电装置303设于环境监测网关支架上且电连接第二微处理器302，以给第二微处理器302和第二LoRa射频芯片301等器件供电。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二供电装置303包括第二蓄电池。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二供电装置303还包括第二太阳能电池板，第二太阳能电池板电连接第二蓄电池以给第二蓄电池充电，第二蓄电池电连接第二微处理器302以给第二微处理器302等器件供电。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括第二显示屏805，第二显示屏805设于环境监测网关支架上，用于显示农作物生长环境的信息参数。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括摄像头804，摄像头804设于环境监测网关支架上，用于采集农作物的图像信息，并监控农作物周围的环境。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括无线路由器806，网口模块305、摄像头804和第二显示屏805电连接无线路由器806以便和终端设备通讯连接，摄像头804和第二显示屏805在终端设备的控制下进行工作。在一可选实施例中，例如本实施例中，无线路由器806插接物联网卡，以便连接网络。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测网关装置还包括第二环境传感器800，第二环境传感器800包括第二风向传感器、第二风速传感器、第二光照传感器、第二噪声传感器、第二空气温度传感器、第二空气湿度传感器、第二二氧化碳传感器、第二粉尘浓度传感器、第二土壤pH传感器、第二土壤温度传感器、第二土壤湿度传感器中的一种或多种。优选地，本实施例中，第二环境传感器800包括第二光照传感器803、第二风向传感器801和第二风速传感器802，第二光照传感器803的型号为HA2003，第二风向传感器801的型号为GZYK9X，第二风速传感器802的型号为FS-V2-30。环境监测网关装置设置第二环境传感器800后，不仅可以通过网口模块305和终端设备连接，还可以兼具环境监测节点装置的功能，使环境监测网关装置使用更加灵活。

请再次参见图8a、图8b、图9a、图9b和图10，在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点支架包括第二底座400、第二竖杆100、第二电箱300、第二固定架和第二横杆200；第二竖杆100包括第二上筒体101和第二下筒体102，第二下筒体102下部固定在第二底座400上，第二上筒体101套设在第二下筒体102上并可相对于第二下筒体102上下活动；第二电箱300固定在第二上筒体101的外壁上；第二固定架固定在第二上筒体101的外壁上；第二横杆200固定在第二上筒体101上。

本实施例中，环境监测节点支架包括第二上筒体101和第二下筒体102，第二上筒体101可相对于第二下筒体102上下活动，通过调整第二上筒体101和第二下筒体102之间的相对位置，可以调整第二竖杆100的高度，以使环境监测节点支架适应不同地势环境和不同高度的农作物。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二LoRa射频芯片301和第二微处理器302设于第二电箱300内以便更好地保护第二LoRa射频芯片301和第二微处理器302。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二上筒体101通过下部套进第二下筒体102，第二横杆200固定在第二上筒体101的上部并与第二上筒体101垂直，其中，第二光照传感器的感应部件、第二风向传感器的感应部件、第二风速传感器的感应部件和摄像头804设于第二横杆200上，以便更好地采集农作物生长环境的信息参数。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二上筒体101下部的内壁上凸设有第二卡块1102，第二下筒体102的外壁上凸设置有第二支撑壁700，第二支撑壁700设有可供第二卡块1102通过的第二缺口702。需要升高第二竖杆100时，将第二上筒体101提起，使第二卡块1102通过第二缺口702，然后旋转第二上筒体101，使第二卡块1102与第二缺口702错开，最后放下第二上筒体101，使第二卡块1102支撑在第二支撑壁700的上表面，由此可将第二竖杆100调高。需要降低第二竖杆100时，将第二上筒体101提起并旋转第二上筒体101，使第二缺口702和第二卡块1102相对应，然后下放第二上筒体101，使第二卡块1102通过第二缺口702，并使第二上筒体101的下部支撑在第二底座400上，由此可将第二竖杆100调低。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二支撑壁700上表面凸设有第二限位壁701，第二限位壁701位于第二缺口702的两侧，用于限制第二卡块1102，防止第二卡块1102非人为转动到第二缺口702上方并从第二缺口702通过。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二卡块1102有两个，对应的，第二缺口702也为两个，以使第二上筒体101更稳固。在其他实施例中，第二卡块1102还可以为多个，对应的，第二缺口702也为多个。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二支撑壁700有两个，分别设于第二下筒体102上部和中部的外壁上，以使第二竖杆100可以有三种可选的高度。在其他实施例中，第二支撑壁700还可以有多个，以使第二竖杆100可以有更多的可选的高度。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二固定架包括第二固定座502、第二转轴503、第二转动杆506、第二固定板501和第二定位件507；第二固定座502固定在第二上筒体101的外壁上；第二转轴503转动设置在第二固定座502上；第二转动杆506固定在第二转轴503上并随第二转轴503同步转动；第二固定板501固定在第二转动杆506；第二上筒体101上设置有多个第二定位孔1101，第二转动杆506设置有第二穿孔，其中，第二定位件507用于依次穿过第二穿孔、第二定位孔1101以将第二转动杆506固定。本实施例中，第二固定板501用于固定第二显示屏805，第二显示屏805固定在第二固定板501后，第二显示屏805的显示面和第二固定板501的板面平行或大致平行，通过手动转动第二转动杆506，可以调节第二显示屏805的显示面的显示角度，以适应不同的显示环境，显示角度调整完成后，通过第二定位件507、第二穿孔和第二定位孔1101相互配合将第二转动杆506固定，再次需要调整显示角度时，从第二穿孔和第二定位孔1101中拉出第二转动杆506即可转动第二转动杆506。

在一可选实施例中，例如本实施例中，第二转动杆506包括第二弧形段504和第二延伸段505；第二弧形段504中部固定在第二转轴503，且一端固定连接第二固定板501；第二弧形段504的另一端连接第二延伸段505，且第二延伸段505的一端向下延伸以使用户更方便调节显示角度，其中，第二穿孔设于第二延伸段505下，多个第二定位孔1101沿第二延伸段505运动时的轨迹布置。

在一可选实施例中，例如本实施例中，环境监测节点支架还包括第二固定组件，第二固定组件包括第二螺栓601和第二螺母602，第二螺栓601头部穿过第二上筒体101、第二下筒体102后与第二螺母602螺纹连接，以将第二上筒体101和第二下筒体102相互固定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。