一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，蓝牙模块和Zigbee协调器固定在网关壳体的底板上，位于网关壳体的一角，蓝牙模块和Zigbee协调器均通过串口与MCU芯片连接，EEPROM存储器，为片外只读存储器，外置EEPROM存储器与MCU芯片的I2C接口相连，用于保存字库和其他用户数据，LCD触摸屏与MCU芯片的FSMC接口相连，SD卡槽可外接FLASH存储器，SD卡槽与MCU芯片的SPI接口相连，用于定期备份各空气和土壤传感器的历史数据，LAN网络接口与以太网控制芯片相连，共同实现网关与以太网的连接功能，它可实现对园林绿化行业中各类植物生长有关的环境数据，还可通过RFID技术对一定距离半径内的古树名木的安全状态进行监测。
【专利说明】
一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关
技术领域
[0001]本实用新型涉及基于物联网技术的电子设备领域，尤其涉及一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术的发展，传感器、无线传感网和RFID技术应用于社会生活的各个领域，这些技术本身也越来越稳定可靠。物联网技术应用于现代农业的种植业，可以实时地采集空气、土壤、肥料、水分和光照的等农作物生长的各种要素的指标信息，成为智慧农业的技术基础。随着现代园林产业的发展，用户对园林绿化所涉及的各类植物的生长环境、对古树名木的安全状况信息提出了越来越多的需求。
【发明内容】
[0003]为了解决以上问题，本实用新型提供一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，它可实现对园林绿化行业中各类植物生长有关的环境数据，从而实现对园林绿地的植物生长环境相关参数进行在线和离线监测以及智能灌溉，还可通过RFID技术对一定距离半径内的古树名木的安全状态进行监测。
[0004]本实用新型的技术方案是:提供一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，它是由蓝牙模块、Zigbee协调器、外置EEPROM存储器、IXD触摸屏、SD卡槽、复位按键、启动选择开关、LAN网络接口、以太网控制芯片、CAN总线接口、CAN总线驱动器芯片、M⑶芯片、USB接口、5V转3V电源芯片、12V转5V电源芯片、3G通信模块、电源开关、12V电源接口、电源指示灯和网关壳体组成，蓝牙模块和Zigbee协调器固定在网关壳体的底板上，位于网关壳体的一角，蓝牙模块和Zigbee协调器均通过串口与MCU芯片连接，EEPROM存储器，为片外只读存储器，外置EEPROM存储器与M⑶芯片的12C接口相连，用于保存字库和其他用户数据，LCD触摸屏与M⑶芯片的FSMC接口相连，SD卡槽可外接FLASH存储器，SD卡槽与MCU芯片的SPI接口相连，用于定期备份各空气和土壤传感器的历史数据，网关壳体上安装复位按键，网关壳体上安装启动选择开关，LAN网络接口与以太网控制芯片相连，共同实现网关与以太网的连接功能，以太网控制芯片与M⑶芯片的SPI接口相连，CAN总线接口与CAN总线驱动器芯片相连，共同实现网关与CAN总线的连接功能，CAN总线驱动器芯片与M⑶芯片内部的CAN总线通信控制器相连，USB接口可连接超高频远距离RFID标签读卡器，USB接口与M⑶芯片的一个串口相连，5V转3V电源芯片将+5V电压转换成+3.3V左右为M⑶芯片供电，也可为其他低压部件或IC供电，12V转5V电源芯片将+12V电压转换成+5V左右，12V转5V电源芯片输入端与电源开关相连，输出与网关中输入电压为5V的部件或IC相连，3G通信模块与MCU芯片的一个串口相连，电源开关是+12V输入电源的总开关，12V电源接口与电源开关相连接，进而与12V转5V电源芯片相连，电源指示灯与电源开关相连，指示12V电源输入状态。
[0005]优选的，MCU芯片是整个网关的控制核心，由于其具有较多外设接口，可以与网关中的多个外设相连，具有较高的处理速度和容量较大的内存，可运行yc/os-n操作系统，进而在其上运行了各种模块和传感器的检测程序、各种传感器数据的传输和转换程序以及界面操作程序等，用以实现网关比较复杂的数据转换和操作控制功能。
[0006]优选的，3G通信模块可通过3G网络实时传送各类传感器信息和远程控制命令，在有光纤或以太网连接条件下，也可不工作。
[0007]优选的，LCD触摸屏可通过触摸控制所需内容的显示以及输入，具体I/O界面包括网关主界面、各通信模块状态、通信相关参数设置界面、传感器拓扑结构和状态界面、各传感器所采数据界面和通过蓝牙下载数据界面。
[0008]优选的，蓝牙模块可与附近的移动终端建立连接，供园林管理人员现场下载各类空气和土壤的历史监测数据。
[0009]优选的，Zigbee协调器可与其他Zigbee节点组成无线传感网，从而通过各类空气和土壤传感器获取环境指标信息并控制各种执行器。
[0010]优选的，网关壳体材质是ABS塑料，能保证足够的强度也可以避免使用金属外壳造成的信号屏蔽。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:结构合理，可实现对园林绿化行业中各类植物生长有关的环境数据，如光照、风速、降雨量、空气湿度、土壤温湿度等数据的实时采集、存储和传输，以及对灌溉用电磁阀、电机的自动控制，从而实现对园林绿地的植物生长环境相关参数进行在线和离线监测以及智能灌溉，还可通过RFID技术对一定距离半径内的古树名木的安全状态进行监测。
【附图说明】
[0012]下面根据图进一步对本实用新型加以说明
[0013]图1是本实用新型的结构图；
[0014]图2是本实用新型的使用状态示意图；
[0015]图1、图2中所示:1、蓝牙模块，2、Zigbee协调器，3、外置EEPROM存储器，4、LCD触摸屏，5、SD卡槽，6、复位按键，7、启动选择开关，8、LAN网络接口，9、以太网控制芯片，10、CAN总线接口，11、CAN总线驱动器芯片，12、MCU芯片，13、USB接口，14、5V转3V电源芯片，15、12V转5V电源芯片，16、3G通信模块，17、电源开关，18、12V电源接口，19、电源指示灯，20、网关壳体。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，需要说明的是，附图仅用于解释本实用新型，是对本实用新型实施例的示意性说明，而不能理解为对本实用新型的限定。
[0017]在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0019]如图1、图2所示，一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，它是由蓝牙模块1、Zigbee协调器2、外置EEPROM存储器3、LCD触摸屏4、SD卡槽5、复位按键6、启动选择开关7、LAN网络接口8、以太网控制芯片9、CAN总线接口 10、CAN总线驱动器芯片11、MCU芯片12、USB接口 13、5V转3V电源芯片14、12V转5V电源芯片15、3G通信模块16、电源开关17、12V电源接口 18、电源指示灯19和网关壳体20组成，蓝牙模块I和Zigbee协调器2固定在网关壳体20的底板上，位于网关壳体20的一角，蓝牙模块I和Zigbee协调器2均通过串口与MCU芯片12连接，EEPROM存储器3，为片外只读存储器，外置EEPROM存储器3与MCU芯片12的12C接口相连，用于保存字库和其他用户数据，LCD触摸屏4与MCU芯片12的FSMC接口相连，SD卡槽5可外接FLASH存储器，SD卡槽5与M⑶芯片12的SPI接口相连，用于定期备份各空气和土壤传感器的历史数据，网关壳体20上安装复位按键6，当STM32控制器运行程序出错时，按下复位可对其进行初始化，网关壳体20上安装启动选择开关7，可用于选择复位后STM32的启动模式，适用于开发调试阶段，LAN网络接口 8与以太网控制芯片9相连，共同实现网关与以太网的连接功能，以太网控制芯片9与M⑶芯片12的SPI接口相连，CAN总线接口 10与CAN总线驱动器芯片11相连，共同实现网关与CAN总线的连接功能，CAN总线驱动器芯片11与MCU芯片12内部的CAN总线通信控制器相连，USB接口 13可连接超高频远距离RFID标签读卡器，USB接口 13与MCU芯片12的一个串口相连，5V转3V电源芯片14将+5V电压转换成+3.3V左右为M⑶芯片12供电，也可为其他低压部件或IC供电，12V转5V电源芯片15将+12V电压转换成+5V左右，12V转5V电源芯片15输入端与电源开关17相连，输出与网关中输入电压为5V的部件或IC相连，3G通信模块16与M⑶芯片12的一个串口相连，电源开关17是+12V输入电源的总开关，12V电源接口 18与电源开关17相连接，进而与12V转5V电源芯片15相连，电源指示灯19与电源开关17相连，指示12V电源输入状态。
[0020]优选的，M⑶芯片12是整个网关的控制核心，由于其具有较多外设接口，可以与网关中的多个外设相连，具有较高的处理速度和容量较大的内存，可运行yC/OS-1I操作系统，进而在其上运行了各种模块和传感器的检测程序、各种传感器数据的传输和转换程序以及界面操作程序等，用以实现网关比较复杂的数据转换和操作控制功能。
[0021]优选的，3G通信模块16可通过3G网络实时传送各类传感器信息和远程控制命令，在有光纤或以太网连接条件下，也可不工作。
[0022]优选的，IXD触摸屏4可通过触摸控制所需内容的显示以及输入，具体I/O界面包括网关主界面、各通信模块状态、通信相关参数设置界面、传感器拓扑结构和状态界面、各传感器所采数据界面和通过蓝牙下载数据界面。
[0023]优选的，蓝牙模块I可与附近的移动终端建立连接，供园林管理人员现场下载各类空气和土壤的历史监测数据。
[0024]优选的，Zigbee协调器2可与其他Zigbee节点组成无线传感网，从而通过各类空气和土壤传感器获取环境指标信息并控制各种执行器。
[0025]优选的，网关壳体20材质是ABS塑料，能保证足够的强度也可以避免使用金属外壳造成的信号屏蔽。
[0026]如图2所示，在远距离数据传输方面，LAN网络接口8、以太网控制芯片9、3G通信模块16包含GPRS/3G传输模块和以太网接口，可与园林专用视频监控专线的光纤Modem连接，可实时传送各类传感器信息和远程控制命令；
[0027]在近距离数据传输方面，包含蓝牙模块1，可供园林管理人员现场下载各类空气和土壤的历史监测数据。
[0028]在与各类空气和土壤传感器连接方面，包含Zigbee协调器2，能与基于Zigbee技术的无线传感网建立通信;此外，还包含CAN总线接口 10，适合与埋藏在地表以下的土壤传感器以及光照、降水和风速传感器通过CAN总线通信。这两种通信手段也可用于连接电磁阀、电机等执行器。
[0029]USB接口 13可连接超高频远距离RFID标签读卡器，可用于监控安装了RFID有源标签的古树名木。将采用网关置于要监控的古树名木附近(80?100米左右)，与嵌入树木的有源射频标签进行通信，可对树木的安全状态进行一定程度的监测。
[0030]包含IXD触摸屏4，可通过触摸控制所需内容的显示，具体为网关主界面、各通信模块状态、通信相关参数设置界面、传感器拓扑结构和状态界面、各传感器所采数据界面和通过蓝牙下载数据界面。
[0031 ]外置EEPROM存储器3保存系统设置信息；
[0032]SD卡槽5可读写FLASH存储器，用于定期备份各空气和土壤传感器的历史数据。
[0033]本实用新型结构合理，可实现对园林绿化行业中各类植物生长有关的环境数据，如光照、风速、降雨量、空气湿度、土壤温湿度等数据的实时采集、存储和传输，以及对灌溉用电磁阀、电机的自动控制，从而实现对园林绿地的植物生长环境相关参数进行在线和离线监测以及智能灌溉，还可通过RFID技术对一定距离半径内的古树名木的安全状态进行监测。
[0034]以上所述为本实用新型的实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种改进和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等均应含在本实用新型的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，它是由蓝牙模块(I)、Zigbee协调器(2)、外置EEPROM存储器(3)、LCD触摸屏(4)、SD卡槽(5)、复位按键(6)、启动选择开关(7)、LAN网络接口(8)、以太网控制芯片(9)、CAN总线接口(10)、CAN总线驱动器芯片(11)、MCU芯片(12)、1^8接口(13)、5￥转3￥电源芯片(14)、12￥转5￥电源芯片(15)、36通信模块(16)、电源开关(I7)、12V电源接口( 18)、电源指示灯(I9)和网关壳体(20)组成，其特征在于:蓝牙模块(I)和Zigbee协调器(2)固定在网关壳体(20)的底板上，位于网关壳体(20)的一角，蓝牙模块(I)和Zigbee协调器(2)均通过串口与M⑶芯片(12)连接，EEPROM存储器(3)，为片外只读存储器，外置EEPROM存储器(3)与MCU芯片(12)的12C接口相连，用于保存字库和其他用户数据，IXD触摸屏(4)与M⑶芯片(12)的FSMC接口相连，SD卡槽(5)可外接FLASH存储器，SD卡槽(5)与MCU芯片(12)的SPI接口相连，用于定期备份各空气和土壤传感器的历史数据，网关壳体(20)上安装复位按键(6)，网关壳体(20)上安装启动选择开关(7)，LAN网络接口(8)与以太网控制芯片(9)相连，共同实现网关与以太网的连接功能，以太网控制芯片(9)与M⑶芯片(12)的SPI接口相连，CAN总线接口(10)与CAN总线驱动器芯片(11)相连，共同实现网关与CAN总线的连接功能，CAN总线驱动器芯片(11)与MCU芯片(12)内部的CAN总线通信控制器相连，USB接口(I 3)可连接超高频远距离RFID标签读卡器，USB接口(I 3)与M⑶芯片(12)的一个串口相连，5V转3V电源芯片(14)将+5V电压转换成+3.3V左右为MCU芯片(12)供电，也可为其他低压部件或IC供电，12V转5V电源芯片(15)将+12V电压转换成+5V左右，12V转5V电源芯片(15)输入端与电源开关(17)相连，输出与网关中输入电压为5V的部件或IC相连，3G通信模块(16)与MCU芯片(12)的一个串口相连，电源开关(17)是+12V输入电源的总开关，12V电源接口(18)与电源开关(17)相连接，进而与12V转5V电源芯片(15)相连，电源指示灯(19)与电源开关(17)相连，指示12V电源输入状态。2.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:MCU芯片(12)是整个网关的控制核心，由于其具有较多外设接口，可以与网关中的多个外设相连，具有较高的处理速度和容量较大的内存，可运行yc/os-n操作系统，进而在其上运行了各种模块和传感器的检测程序、各种传感器数据的传输和转换程序以及界面操作程序等，用以实现网关比较复杂的数据转换和操作控制功能。3.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:3G通信模块(16)可通过3G网络实时传送各类传感器信息和远程控制命令，在有光纤或以太网连接条件下，也可不工作。4.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:LCD触摸屏(4)可通过触摸控制所需内容的显示以及输入，具体I/O界面包括网关主界面、各通信模块状态、通信相关参数设置界面、传感器拓扑结构和状态界面、各传感器所采数据界面和通过蓝牙下载数据界面。5.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:蓝牙模块(I)可与附近的移动终端建立连接，供园林管理人员现场下载各类空气和土壤的历史监测数据。6.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:Zigbee协调器(2)可与其他Zigbee节点组成无线传感网，从而通过各类空气和土壤传感器获取环境指标信息并控制各种执行器。7.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的园林绿地数据监控智能网关，其特征在于:网关壳体(20)材质是ABS塑料，能保证足够的强度也可以避免使用金属外壳造成的信号屏蔽。
【文档编号】G05B19/042GK205485459SQ201620094259
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】李建义, 袁狄平, 王兴波, 李楠, 房好帅
【申请人】北华航天工业学院