调度。
[0062]如图7所示，本实用新型的一体化通用装置很好的解决了目前农业物联网应用存在的问题，大部分应用集中在信息感知、数据传输和监测环节，终端的智能控制应用较少，有感知无决策、有决策无控制的单环节应用比较普遍。通过本一体化装置能够很完整实现农业物联网“感知-决策-控制”闭环体系，填补市场应用空白。
[0063]本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，具体的芯片型号只是优选的，只要能实现相应功能的芯片也属于本实用新型的保护范围，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
【主权项】
1.适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:它包括电源模块、采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元和微控制器MCU，所述采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元、微控制器MCU均与电源模块连接；同时，所述采样检测单元与微控制器MCU的IIC接口连接；所述反馈控制单元包括反馈检测单元和继电器驱动单元，反馈检测单元与微控制器MCU外部中断口 INT连接，微控制器MCU的10接口与继电器驱动单元连接；所述通信单元与微控制器MCU的USART接口连接；所述数据存储模块与微控制器MCU的SPI接口连接，时钟电路单元与微控制器MCU的IIC接口连接，液晶显示单元与微控制器MCU的USART接口连接，LED状态显示单元与微控制器MCU的10接口连接。2.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述电源模块包括3.3V电源单元、可控传感器供电单元、RS-485通信供电单元、3路可控12V供电单元，其中，3.3V电源单元通过3.3V开关稳压器实现直流24V到3.3V直流输出的转换，3.3V电源单元供给微控制器MCU、采样检测单元、通信单元、数据存储模块以及周边接口电路；可控传感器供电单元通过12V开关稳压器、5V开关稳压器提供3种电源供应，分别是直流24V、12V、5V，实现相应电源转换；RS_485通信供电单元提供RS-485通信芯片通信总线侧隔离电源的供应；3路可控12V供电单元提供远程无线通信模块、液晶显示单元、备用模块的电源供应。3.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述采样检测单元至少对接电流信号、电压信号、数字量型信号三种类型的传感器，实现电流型、电压型、数字量型的信号采集。4.根据权利要求3所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述采样检测单元包括取样电阻、电阻分压网络、滤波保护电路、AD模数转换器、RS-485通信芯片，取样电阻、电阻分压网络均通过滤波保护电路接入AD模数转换器，AD模数转换器、RS-485通信芯片通过IIC总线连接至微控制器MCU ;取样电阻用于在接入电流信号时，将电流信号转换成电压信号，再将此电压信号经滤波保护电路滤波去耦后接入AD模数转换器，实现模拟信号转换成对应的数字信号，微控制器MCU再通过IIC总线读取AD模数转换器的转换数值；电阻分压网络用于在接入电压信号时，将电压信号分压在AD模数转换器的转换范围内，再将分压信号经滤波保护电路滤波去耦后接入AD模数转换器，微控制器MCU再通过IIC总线读取AD模数转换器的转换数值；RS-485通信芯片用于在采集数字量型信号时，通过RS-485通信芯片配合微控制器MCU的USART接口读取转换数值。5.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述反馈控制单元包括继电器驱动单元和反馈检测单元两部分，继电器驱动单元用于驱动外部电气柜里的中间继电器、交流接触器，从而实现对外部两相或三相设备的控制；反馈检测单元用于通过交流接触器的辅助触点及时准确检测被控设备的运行状况；继电器驱动单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器⑶40106、欧姆龙G5NB继电器、开关管NUD3160组成，光耦隔离器TLP181用来对输入、输出电信号起隔离作用，施密特触发器CD40106用于对传输中受干扰发生波形畸变的信号整形；反馈检测单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器⑶40106组成；当微控制器10 口输出高电平时，触发光耦隔离器TLP181的发光二极管导通，光敏元件受到光照后，光敏三极管导通，经过施密特触发器⑶40106反向输出高电平，驱动开关管NUD3160导通，触发G5NB继电器线圈回路导通，继电器线圈产生磁场，触使G5NB继电器常开触点闭合，驱动外部中间继电器、接触器回路导通；当微控制器10 口输出低电平时，光耦隔离器TLP181的发光二极管截止，光敏三极管截止，经过施密特触发器⑶40106反向输出低电平，开关管NUD3160截止，G5NB继电器线圈回路不导通，触使G5NB继电器常开触点断开，外部中间继电器、接触器回路不导通。6.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述通信单元包括远程无线通信模块、短程无线通信模块、RS-485通信接口、JTAG调试接口，短程无线通信模块短程无线通信模块用2.4G频段ZigBee无线通信模块，用于本装置与现地端其他采用同样通信模式的设备进行组网、信息交互；远程无线通信模块选用GSM通信网络的GPRS通信模块，用于本装置与监控中心服务器进行双向通信；RS-485通信接口通过RS-485通信芯片挂接到RS-485总线与外部设备通信；外部仿真器或程序下载器通过JTAG调试接口与微控制器MCU连接。7.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述时钟电路单元包括备用电池和时钟芯片，时钟芯片与微控制器MCU的IIC接口连接，时钟芯片为整个系统装置提供精准的实时时间，备用电池用于在电源模块断电时继续保证时钟芯片运行。8.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述液晶显示单元包括RS-485通信芯片和液晶显示模块，液晶显示模块通过RS-485通信接口与RS-485通信芯片连接，RS-485通信芯片通过USART接口与微控制器MCU连接。9.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述LED状态显示单元主要由发光二极管灯组组成，微控制器MCU的10 口与发光二极管连接，微控制器MCU的10 口输出高低电平驱动LED亮灭，以此来动态指示控制设备状态以及传感器通道状态信息。10.根据权利要求1所述的适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于:所述微控制器MCU采用基于Cotex-M3内核ARM 32位处理器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，包括电源模块、采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元和微控制器MCU。本实用新型通过模块化设计三个通用单元：采样检测单元、反馈控制单元、通信单元，集“感知-决策-控制”功能于一体，实现农业生产现场多源传感信息采集与控制的一体化；通用接口涵盖了农业现场常用信息采集设备和控制设备的要求，可用于温室水产、畜禽养殖多种农业物联网系统中，当场景和具体挂接设备有变化时，无需重新设计控制器；上层应用即可以统一基于此种设备进行管理，从而实现统一管理和调度；适应农业低成本要求，简单可靠。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN205103648
【申请号】CN201520885857
【发明人】高一川, 张尉, 陈鸿, 肖进, 吴泽鑫, 高星星, 周朝
【申请人】武汉市农业机械化科学研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月6日