一种基于LoRa的小型农业数据采集系统的制作方法

本实用新型涉及农业领域，特别是一种基于LoRa的小型农业数据采集系统。

背景技术：

智能农业数据采集系统是基于物联网技术，通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的光照、温度、湿度等参数及农产品生长状况等信息而进行远程监控的生产环境。目前公知的技术是采用WIFI、ZIGBEE、3G、2G等无线通信方式，完成影响作物生长的多种参数的自动检测控制。目前，在少数国有示范园区的大型养殖基地里，依托部署在农业生产现场的各种传感节点和无线通信网络实现农业生产环境的感知、分析和指导，为农业生产提供智能化管理，但是由于以下几个方面的缺点使得普通农民难以接受，并不能很好的发挥智能农业数据采集的作用。一是不够节能，且后期还需要维护费用；二是目前在农业控制管理上的应用仅停留在远程实时监控和预警方面，不能对农业作物进行自动的调节；三是上述技术不方便部署，大规模投入使用的可行性较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于LoRa的小型农业数据采集系统，通过LoRa技术进行数据传输，成本低廉，方便部署。

本实用新型采用以下方案实现：一种基于LoRa的小型农业数据采集系统，包括采集端、控制端、网关以及服务器管理端；所述采集端与控制端通过LORA网络与网关连接，所述网关连接至服务器管理端；所述采集端包括主控MCU以及与其相连的土壤温度检测传感器、温湿度传感器、USB接口模块、RS232通信模块、SX1278射频模块、电源模块；所述控制端包括单片机以及与其相连的继电器、I/O接口模块、GPRS模块、SX1278射频模块、电源模块；所述继电器连接至排风扇电机和电磁水阀。

进一步地，所述网关包括协调器。

进一步地，所述采集端与控制端设置在大棚内。

进一步地，所述温湿度传感器的型号为星仪CSF11。

进一步地，所述电源模块包括太阳能电池板与蓄电池组。

进一步地，所述单片机的型号为CC2530F256。

进一步地，所述土壤温度检测传感器的检测头外表面镀设有一层镍物质，用以防止土壤温度检测传感器的电极物质在土壤中生锈。

与现有技术相比，本实用新型通过LoRa技术进行数据传输，成本低廉，方便部署。

附图说明

图1为本实用新型实施例中整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的的采集端结构示意图。

图3为本实用新型实施例的控制端结构示意图。

图4为本实用新型实施例的控制信号原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种基于LoRa的小型农业数据采集系统，包括采集端、控制端、网关以及服务器管理端；所述采集端与控制端通过LORA网络与网关连接，所述网关连接至服务器管理端；所述采集端包括主控MCU以及与其相连的土壤温度检测传感器、温湿度传感器、USB接口模块、RS232通信模块、SX1278射频模块、电源模块；所述控制端包括单片机以及与其相连的继电器、I/O接口模块、GPRS模块、SX1278射频模块、电源模块；所述继电器连接至排风扇电机和电磁水阀。

在本实施例中，所述网关包括协调器。

在本实施例中，所述采集端与控制端设置在大棚内。

在本实施例中，所述温湿度传感器的型号为星仪CSF11。

在本实施例中，所述电源模块包括太阳能电池板与蓄电池组。

在本实施例中，所述单片机的型号为CC2530F256。

在本实施例中，所述土壤温度检测传感器的检测头外表面镀设有一层镍物质，用以防止土壤温度检测传感器的电极物质在土壤中生锈。

在本实施例中，所述的LoRa是一种低功耗、易部署、高灵敏度、高抗干扰能力的无线通信技术，利用了先进的扩频调制技术和编解码方案，增加了链路预算，适合于要求低功耗、抗干扰能力的物联网网络环境。

在本实施例中，所述的SX127X的射频模块是一款高性能物联网无线收发器，节能环保、方便部署，其特殊的LORA调试方式可大大增加通信距离，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域。

在本实施例中，编程工具选择在IAR FOR 8051上开发完成，能够支持多种8051内核的单片机开发，配套的SmartRF驱动能实现对CC2530单片机程序的监控和调试。

在本实施例中，所述控制端选择了排风扇和电磁水阀，还选取了一个24V/5V双输出开关电压，满足绝大多数电器的电流需求。

如图1所示，本实施例在网络组成方面，由三部分构成：数据收集端，信号传输端以及网关。数据收集端由终端节点承担；信号传输端由路由器节点完成，主要负责系统信号的上行或下行；网关主要负责网络的维护、与上位机的通信工作，适当配置之后，可根据采集端反馈的信息直接向控制发送控制指令，实现自动调节。

在整个网络中，网关不但有着组建网络和维护网络的任务，也承担着系统与PC端的交互工作，是整个网络的中枢。在网关和PC端交互方面，PC端通过发送相应的指令获得信息，具体如下：

（1）注册列表查询：在一个协调器内，一共可接入254个网络节点，系统提供了节点注册列表查询功能，方便查询。在上位机利用串口助手向单片机发送16进制命令，下位机接收后返回各个节点的信息。

（2）实时查看采集参数：在PC端，系统提供了实时监控的入口，配合其他上位机软件实现制表画图功能。在上位机利用串口助手向单片机发送16进制命令，下位机接收后实时返回采集数值。

（3）全网阈值修改：向全域广播阈值参数的修改信息，适合在节点较多的场合使用，做到一键修改全网信息。

（4）提供单个阈值修改功能：向单个节点发送阈值参数的修改信息，适合在节点位置较为特殊的场合，做到不同作物的不同控制。

除开上述的和PC的交互功能外，在维护网络方面，网关还提供节点变动的报警功能：

（1）系统自检机制：系统节点每隔一段时间要向上位机发送数据包（节点号+数据），协调器对节点号进行及时的记录更新，当某个节点连续多次漏发数据包或发错数据包，则协调器向PC端报告该节点丢失，并更新注册列表，每当检测到节点故障时，协调器会自动发送报文至PC端。

（2）退网信息节点丢失也不一定都是由故障引起的，当有人为需求，可能将某个节点手动退网，为应对该情况以及为系统减负的目的，在网络节点上加入退网按键。当退网按键被触发式，节点向网关发送退网信息，网关将直接更新注册列表，并向PC端发送退网报告。

图4所示为本实施例控制端的控制信号原理图。控制电路采用三极管开关原理，将5V信号直接加到继电器感应线圈两端，保证了继电器的正常开闭。其中，开关电源提供稳定充足的电压，当高电平控制信号进入电路中时，导通三极管使得感应线圈两端有5V的压差，在电磁铁的带动下将继电器的拨片打向另外一端，导通输出端电源，就能顺利驱动起控制端的电磁水阀或排风扇电机了。

值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于涉及通信软体与控制方法类不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。