基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，包括控制处理模块、信息感知模块、无线通讯模块、电源模块和上位机；所述信息感知模块与控制处理模块连接，所述控制处理模块通过无线通讯模块与上位机连接，所述电源模块为控制处理模块和无线通讯模块提供工作电源。所述控制处理模块包括微处理器、数据采集模块、信号转换模块和固态继电器控制电路；本实用新型实现了对烟草种植田间小气候信息的智能检测，用户可通过该系统随时对田间烟草长势信息进行检测，提高了生产效率，节省了劳动力。
【专利说明】基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及农业生产物联网【技术领域】，具体说是一种基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统。
【背景技术】
[0002]烟草作为一种重要的经济作物，是国家和地方财税的重要经济来源。目前，大多数烟草种植户采用传统的种植方法，对于大面积的烟草发生病虫害，缺水缺肥等问题不能及时发现预防，不能对烟草的长势及周围环境信息进行及时监控，这对烟草质量和产量有很大影响。《关于发展现代烟草农业的指导意见》指出:“强化科技支撑作用，通过密集使用生产要素和不断提高要素生产率，实现烟叶生产方式从粗放型向集约型转变，走内涵式发展道路，既是发展现代烟草农业的本质要求，也是发展现代烟草农业的根本出路。”因此，实现烟草生产现代化，加快传统农业向现代烟草农业转变的步伐，已经成为烟草公司正在探索和解决的难题。
实用新型内容
[0003]为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的能对烟草种植田间小气候信息进行实时智能检测的信息感知系统。
[0004]为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案:一种基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，包括控制处理模块、信息感知模块、无线通讯模块、电源模块和上位机；所述信息感知模块与控制处理模块连接，所述控制处理模块通过无线通讯模块与上位机连接，所述电源模块为控制处理模块和无线通讯模块提供工作电源。
[0005]所述控制处理模块包括微处理器、数据采集模块、信号转换模块和固态继电器控制电路；所述数据采集模块分别与信息感知模块和微处理器连接，所述微处理器与信号转换模块连接，所述信号转换模块与无线通讯模块连接；所述固态继电器控制电路分别与电源模块和信息感知模块连接，固态继电器控制电路的控制端与微处理器连接。
[0006]更进一步的，所述微处理器为MSP430F149微处理器。
[0007]优选的，所述信号转换模块包括MAX3232集成芯片。
[0008]优选的，所述无线通讯模块主要包括GPRSDTU终端，所述GPRSDTU终端通过RS232接口与信号转换模块连接。
[0009]优选的，所述数据采集模块为DAM3055模块。
[0010]所述信息感知模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、光合有效辐射传感器、风向传感器、风速传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器。
[0011]为了保护所述控制处理模块和电源模块，进一步的，该基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统还包括一保护箱，所述控制处理模块和电源模块位于所述保护箱内。
[0012]本实用新型的有益效果是:该系统利用物联网，对烟草种植田间小气候信息进行实时检测，通过控制处理模块对信息感知模块采集的信息进行处理后，经无线通讯模块发送到上位机，用户可通过上位机控制信息感知模块，实现对烟草种植田间小气候信息的实时采集；另外，通过固态继电器控制电路，可实现对传感器的通断电，实现了节能效果；通过把控制处理模块和电源模块放置在保护箱中，达到防水、防风、防盗的目的，为系统在野外田间正常运行提供了保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明:
[0014]图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的MSP430F149引脚图；
[0016]图3为本实用新型的固态继电器控制电路图；
[0017]图4为本实用新型的GPRS接口电路图；
[0018]图5为本实用新型的SP3232芯片引脚接线示意图；
[0019]图6为本实用新型的空气温湿度传感器接线示意图；
[0020]图7为本实用新型的其他传感器与DAM3055芯片接线图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型的一实施方式包括包括控制处理模块、信息感知模块、无线通讯模块、电源模块和上位机；所述信息感知模块与控制处理模块连接，所述控制处理模块通过无线通讯模块与上位机连接，所述电源模块为控制处理模块和无线通讯模块提供工作电源；信息感知模块采集的烟草长势信息及周围环境信息传送到控制处理模块后，经无线通讯模块传送到上位机。
[0022]进一步的，本实用新型还包括一保护箱，所述控制处理模块和电源模块设置在保护箱内，该保护箱具有防水、防风、防盗的功能，保护箱可以是机械结构的金属或塑料箱体，也可以是带有报警装置和防盗电子锁等电气结构的箱体。
[0023]由图1可见，控制处理模块进一步包括微处理器、数据采集模块、信号转换模块和固态继电器控制电路；所述信息感知模块包括传感器，所述传感器与所述数据采集模块连接，数据采集模块与微处理器电连接；所述信息转换模块包括SP3232集成芯片；所述数据采集模块优选为DAM3055模块。其中，微处理器优选MSP430F149处理器，该型微处理器为16位精简指令集架构，指令运行速度快，具有超低功耗特性，具有丰富的片内资源及外围模块，内置60KBFLASH存储器，2KBRAM,具有2个通用串行通信接口。除微处理器外，核心板配置了复位电路、高低频晶振及定义好的标准输入I/O 口，方便进行系统设计和扩展。
[0024]控制处理模块的固态继电器控制电路实现对传感器的通断电控制，达到节能的目的，该控制电路原理图如图2所示，固态继电器一端接电源和控制信号(由MSP430F149处理器发出)，另一端接负载(即传感器)。当上位机通过无线通讯模块向微处理器发送指令后，微处理器首先控制电源通过固体继电器给信息感知模块的传感器供电预热，之后获取传感器采集的数据，校验后通过无线通讯模块上传至上位机，最后再通过固体继电器切断传感器的供电，等待下一次上位机采集信息的指令。
[0025]对于传感器，优先包括空气温湿度传感器、光照传感器、光合有效辐射传感器、风向传感器、风速传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器。它们的型号选择如下:空气温湿度测量选用了 SLHT5-1传感器，其工作电压为3V，两线数字信号输出，温度测量范围是-40?123.8°C，湿度测量范围是O?100%RH，温度测量精度是±0.5°C，湿度测量精度是±4.5%RH，响应时间为8s ;光照强度测量选用的是ARN-GZ光照传感器，测量范围是0-200K1UX，输出信号为4-20mA，精度为±3% ;光合有效辐射传感器采用ARN-HGH光合有效辐射传感器，其量程为0-2500 μ molm-2s-l，反应时间为10 μ S，电源电压为DC12-24，分辨率为I μ molm-2s-l,输出电压为4_20mA ;风速传感器选用的型号为Qs_fs,其量程为0-32.4m/s，输出信号为0.4-2V ;风向传感器型号为Qs_fx，测量范围为16个方向(360度)，测量精度为±5%，输出信号为电压信号0.4-2V ;土壤温度选用的TW型土壤温度传感器，测量范围为-30°C?70°C，测量精度为±0.150C ;土壤湿度传感器型号为ARN-100传感器ARN-FS传感器，量程为O?100%，工作电压12V，输出信号为4?20mA。如图3所示，为传感器与微处理器的接线图。
[0026]无线通讯模块主要包括H7210GPRSDTU终端，便于信息的远距离传输，它通过RS232接口与所述信号转换模块连接，连接电路如图4所示。
[0027]对上述各个芯片及传感器的引脚连接关系:图3所示的固态继电器控制电路图的控制信号端与图2所示MSP430F149的P3.1引脚相连接；图4所示的RS485接口的10和11引脚对应连接图5中SP3232的11和12引脚；图6的空气温湿度传感器的3和4引脚直接和图2中MSP430F129的P6.2和P6.3引脚连接；图7中DAM3055芯片的DATA+和DATA-引脚与MSP430F149的通讯端口 P3.4和P3.5相连接。
[0028]具体操作中，用户通过上位机经无线通讯模块向控制处理模块发出对烟草种植田间小气候信息进行检测的指令，控制处理模块根据指令开启信息感知模块中相应的传感器，相应的传感器开始工作，待上位机接收到所需要的信息并显示后，用户通过上位机发出停止检测指令，这时，控制处理模块的微处理器向固态继电器控制电路发出信号，固态继电器控制电路断开对信息感知模块的供电。
[0029]当传感器长时间不适用时，用户可以把它们放到保护箱内，防止被人盗窃。
[0030]以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，包括控制处理模块、信息感知模块、无线通讯模块、电源模块和上位机；所述信息感知模块与控制处理模块连接，所述控制处理模块通过无线通讯模块与上位机连接，所述电源模块为控制处理模块和无线通讯模块提供工作电源， 所述控制处理模块包括微处理器、数据采集模块、信号转换模块和固态继电器控制电路；所述数据采集模块分别与信息感知模块和微处理器连接，所述微处理器与信号转换模块连接，所述信号转换模块与无线通讯模块连接；所述固态继电器控制电路分别与电源模块和信息感知模块连接，固态继电器控制电路的控制端与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述微处理器为MSP430F149微处理器。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述信号转换模块包括MAX3232集成芯片。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述无线通讯模块主要包括GPRSDTU终端，所述GPRSDTU终端通过RS232接口与信号转换模块连接。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述数据采集模块为DAM3055模块。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述信息感知模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、光合有效福射传感器、风向传感器、风速传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的烟草种植田间小气候信息感知系统，其特征在于，所述控制处理模块和电源模块设置在一保护箱内。
【文档编号】G01D21/02GK203519055SQ201320634293
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】董梅, 苏建东, 柳平增, 杨举田, 刘广玉, 张彦东, 王梅勋, 葛庆宝, 田雷, 徐硕, 谭效磊, 宗浩, 刘莉, 徐蕊, 饶灵康 申请人:山东临沂烟草有限公司, 山东农业大学