专利名称：基于物联网的农业生产信息采集终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于物联网的农业生产信息采集终端的实现方案，该方案涉 及传感技术、多传感器融合技术，属于物联网，又是多种信息技术与现代农业技术的结合， 属于交叉领域。
背景技术：
农田信息采集的发展经历了很长的历史过程。第一次工业革命以前主要靠人工采 集农田信息，而且由于农业科技发展比较落后，一切农业生产活动都必须要依靠人力才能 完成。直到第二、三次工业革命之后，自动化的农田信息采集技术才逐步发展起来。随着传 感器技术、无线传输技术、自动化技术、计算机技术以及农业现代化的迅速发展，农田信息 采集的发展也进入了一个新的里程。物联网作为继互联网和移动通讯网之后另一个万亿级的产业虽然仅有十年左右 的发展历史，但是由于它具有集获取、传输以及智能处理于一体的信息采集的特点，使得它 在各个领域中都有很大的发展空间。把物联网应用到农田信息采集系统中，可以有效地克 服农田环境复杂多变的因素并且能够由传感器自动将农田数据通过无线网络传输到控制 决策系统中，以实现信息的自动采集与处理，提高农田管理效率。当前农业发展是一个重要课题，而农田环境的数据采集与挖掘是当前以及以后相 当长的时间内研究的重要方向。现代农业的发展必须依托于对农业信息的全面掌握，只有 采集到足够并且详细的信息，管理者才能够更全面地认识农业发展的状况，才能做出合理 高效地决策以提高农业发展的质量与速度。随着农业管理技术的发展，农田信息采集技术 也处于不断发展中，打破了传统信息采集技术的新式信息采集技术不断涌现，并在实际应 用中发挥了很大的作用。但是由于经济技术条件的限制，在很多地区新的农业技术仍未得 到广泛的应用。随着农田管理技术的发展和进步，如何研制一种适合我国国情的自动化信 息采集系统成为了研究热点。自动化信息采集系统相对于一般的信息采集系统具有一些特 点①农业信息采集涉及面积大，区域的地形错综复杂；②田间控制点和测量点既多又 分散；③线路敷设会影响田间机械化作业；④天气多变，设备工作环境恶劣。根据上述分 析，研究并开发不受空间距离、天气等条件限制的自动化信息采集系统势在必行。
发明内容本实用新型针对以上不足之处，提供一种基于物联网的农业生产信息采集终端， 与现有技术相比其具有采集点多、采集简便、准确可靠的优点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于物联网的农业生产采集终端，包括微处理器，与微处理器连接有电源、时 钟电路、复位电路；与微处理器连接有检测模块电路，所述的检测电路包括空气温湿度检测 模块电路、土壤温湿度模块检测电路、风速检测模块电路、作物生理信息检测模块电路、二 氧化碳浓度检测模块电路、雨量检测模块电路、土壤水分模块检测电路、土壤元素模块检测
3电路。上述的基于物联网的农业生产采集终端，所述的终端上设有无线发射模块电路。上述的基于物联网的农业生产采集终端，所述的作物生理信息检测模块包括作物 含水量检测模块和叶绿素含量模块。本实用新型的有益效果表现在农业管理需要管理者在充分掌握信息和对有关情况进行全面深刻分析的基础上， 用科学的方法评估并选取合理的方案，即农业管理的每一项职能都离不开科学精确的数据 信息支持。而本项目所研究的内容不但能够实时采集农田环境信息，而且在节省人力物力 以及提高农业生产的决策能力方面具有十分重要的现实意义，其具体特点如下。(1)先进性。在国内同类系统的技术结构、设备、功能和技术指标等方面具有先进 性。(2)可靠性。系统测控设备能够满足野外工作环境的要求并具有满足农业管理的 可靠性指标。(3)扩展性。系统支持规模、测控对象数量、信息共享等方面的开放扩展性，同时系 统在设计时考虑到预留一定的扩展接口，以满足发展的需要。(4)可推广性，系统在开发过程中应充分考虑到不同地区农业管理的特点，使系统 具有更广泛的适用性。(5)经济实用性。针对本项目具体条件和技术要求，考虑到系统的长期运行维护费 用，通过选用成熟适价的测控设备和自己的研制、开发配套集成，使得设备的功能和技术指 标能够平衡配合。
图1为本实用新型模块连接示意图；图2为其具体电路连接示意图。
具体实施方式
下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。如图1所示，一种基于物联网的农业生产采集终端，包括微处理器板以及与其连 接的电源4、无线发射模块11。 所述的微处理器板1使用处理器MSP430F149、时钟电路8M和32K、复位电路 MAX811、时钟电路SD2303API、存储器ATMC256型号。微处理器1是整个微处理器板的核 心，协调整个信息的采集、预处理及传输；时钟电路可提供精确的年、月、日、时、分、秒等信 息，并可提供定时功能。与微处理器1连接有检测模块电路；其中所述的检测电路包括空气温湿度检测模 块电路2、土壤温湿度模块检测电路3、风速检测模块电路4、作物生理信息检测模块电路5、 二氧化碳浓度检测模块电路7、雨量检测模块电路8、土壤水分模块检测电路9、土壤元素模 块检测电路10。
以下结合附图2具体说明本实用新型的连接关系U4是测量土壤湿度的传感器，通过J4-1、J4插头座连接到CPU的P6. 5引脚上。本传感器选用钼电阻传感器一Ptioo，金属钼的电阻值随温度变化而变化，并且具有很 好的重现性和稳定性。通常使用的钼电阻温度传感器零度阻值为100 Ω，电阻变化率为 0. 3851 Ω/Γ。ΡΤ100测温范围均为-20(Γ850 ，主要用于650°C以下的温区。本项目中用 到的将钼热电阻是将钼热电阻元件，过渡引线，绝缘粉组装在不锈钢管内再经模具拉实的 整体，具有坚实，抗震，可绕，线径小，使用安装方便等优点。U7是检测光强度的传感器——0PT101，配合D200、D201、D202、D203不同波长的 LED可检测作物的叶绿素含量、水分含量等信息。信号输出引脚经J4-1、J4插头座连接在 CPU 的 P6. 7 引脚上。D200、D201、D202、D203 四种波长二极管分别经过 U17、U18、U19、U20 四个恒流源提供稳定电流。发光管的亮暗受T200、T201、T202、T203四个三极管控制，四个 三极管的基级分别有CPU的Pl. 0、Pl. 1、Pl. 2、Pl. 3四个引脚控制，通过J6、J6-1连接。U8是GPS信号接收板，为采集信号提供纵坐标信息。GPS的串行通讯端口通过 J5-1、J5连结在CPU的串行通讯接口 0引脚上，即P3. 4、P3. 5引脚上。本发明创造选用的 GPS接收器为Jupiter 31，它内置两路串口通道，的主要性能指标为定位精度水平2.加， 垂直2. Om ；速度精度0. 1米/秒；资料更新率1次/秒；地图坐标WGS-84 ；主串口 UARTA 默认为4800bps的波特率，输入电压+3VDC。U9 (nRF905)和UlO(CCllOO)是两种发射距离不同的无线传输模块，可根据现场 实际需求选择一种使用。U9通过J7-1J、J7、J9-1、J9连接在CPU上，UlO通过J9_l、J9、 J6-1、J6、J7-1、J7连接在CPU引脚上。nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频收发 器芯片，工作在433/868/915MHZ的ISM频段。由一个完全集成的频率调制器，一个带解调 的接收器，一个功率放大器，一个晶体振荡器和一个调节器组成。nRF905传输数据时为非 实时方式，即发送端发出数据，接收端收到后先暂存于芯片存储器内，MPU可以在需要时 再到芯片中取出。HRF905 —次的数据传输量最多为32字节。CCllOO是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路 主要设定在315/433/868/915MHZ的ISM (工业、科学、医学)和SRD (短距离设备)频率波 段，也可以容易设置为300-;348MHz、400-464MHz、800-928MHz之间的任何频率，内置频率补 偿功能，补偿量可设置，数据传输效率高，数据白化功能使数据传输功更安全，本身内置的 接收信号强度(RSSI)功能，方便路由选择，PQT前导质量门限能够方便选择信号质量较好 的节点传输数据，有效降低数据重传和数据碰撞次数，提高数据传输的效率，具有内置空闲 模式、发送模式、接收模式、休眠模式和晶振关闭模式，发射功率可调，方便传输到不同的距 离，从而有效降低功耗。Ull (型号MSH-CC^)是二氧化碳传感器，用来检测环境C02浓度。通过TTL-RS232 转换接口实现信号转换，通过J8、J8-1连接在CPU的串口 1上，即P3. 6、P3. 7接口上。 MSH-C02红外二氧化碳传感器特点非色散红外气体传感器直径20mm，16. 6mm ；插入式(5 脚)；传感器供电3_5V ；模拟0. 4-2. OV电压信号输出；数字量Tx，Rx输出(RS232)；—体化 电路，内置温度补偿功能。U16A (型号JDZ05-1)是雨量传感器，信号经过脉冲计数电路调理后经J10、J10-1 连接在TO上，经过电压变换后连接在CPU的P4 口上。U13 (型号LE2151)是风速传感器，用来检测现场环境风速。输出信号经光电隔 离后通过J12-1、J12连接在CPU的P5. 4引脚上。[0032] U12 (型号DHT21)是温湿度传感器，可对现场空气温湿度进行测量。输出信号经 J12-1、J12连接在CPU的P5. 5引脚上。
权利要求1.一种基于物联网的农业生产信息采集终端，包括微处理器，与微处理器连接有电源、 时钟电路、复位电路；其特征在于与微处理器连接有检测模块电路，所述的检测电路包括 空气温湿度检测模块电路、土壤温湿度模块检测电路、风速检测模块电路、作物生理信息检 测模块电路、二氧化碳浓度检测模块电路、雨量检测模块电路、土壤水分模块检测电路、土 壤元素模块检测电路。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的农业生产信息采集终端，其特征在于所述的 终端上设有无线发射模块电路。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的农业生产信息采集终端，其特征在于所述的 作物生理信息检测模块包括作物含水量检测模块和叶绿素含量模块。
专利摘要本实用新型公开了一种基于物联网的农业生产信息采集终端，包括微处理器，与微处理器连接有电源、时钟电路、复位电路；其特征在于与微处理器连接有检测模块电路，所述的检测电路包括空气温湿度检测模块电路、土壤温湿度模块检测电路、风速检测模块电路、作物生理信息检测模块电路、二氧化碳浓度检测模块电路、雨量检测模块电路等。本实用新型与现有技术相比，有采集点多、采集简便、准确可靠的优点。
文档编号G01N21/35GK201858991SQ201020250478
公开日2011年6月8日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者于鑫, 刘君, 晏国生, 柳平增, 聂停顺, 苗良, 薛新宇 申请人:柳平增