一种农业监测系统的制作方法

本实用新型涉及农业监测技术领域，特别涉及一种农业监测系统。

背景技术：

农业是我国的基础产业，农业的每一步进展都直接关系到我国的民生问题。农作物的质量与环境的条件密切相关，例如大气温湿度、土壤温湿度、光照强度环境等。为了保证农作物的质量，可以使用户根据农作物的生长需要对上述环境因素进行调控。目前在农业管理方面，特别是大型的农场，由于其地域辽阔，若采用是人工管理方式，任何农田间的事情都需要工作人员去现场进行查看与操作，这个过程费时费力，效率十分低下。所以一种监测范围较广的农业监测系统对农业的发展显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型提供一种农业监测系统，农业数据平台能通过中继节点同时接收多个监测节点检测的环境数据，监测范围更广。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种农业监测系统，包括农业数据平台、中继节点以及若干个监测节点，其中：

所述监测节点，包括感应装置、第一控制器和第一无线通讯模块，所述第一控制器分别与所述感应装置、第一无线通讯模块连接；所述感应装置用于检测环境数据，并将所述环境数据发送至所述第一控制器；

所述中继节点，包括第二无线通讯模块、第二控制器和第三无线通讯模块，所述第二控制器分别与所述第二无线通讯模块、第三无线通讯模块连接；所述第二无线通讯模块能与所述第一无线通讯模块通信；所述第二控制器通过所述第二无线通讯模块和第一无线通讯模块接收所述第一控制器发送的所述环境数据；

所述农业数据平台，包括第四无线通讯模块、数据处理器、第三控制器、显示器和报警器，所述第四无线通讯模块能与所述第三无线通讯模块通信；所述数据处理器与所述第四无线通讯模块连接，所述第三控制器分别与所述数据处理器、显示器和报警器连接；

所述数据处理器通过第四无线通讯模块和第三无线通讯模块接收所述第二控制器发送的所述环境数据；

所述数据处理器将所述环境数据与存于其内部的预设环境指标对比，并将对比结果发送至所述第三控制器；所述第三控制器根据所述对比结果控制所述显示器和报警器。

在一个实施例中，所述监测节点和中继节点均包括振荡电路、复位电路、第一供电模块和存储器。

在一个实施例中，所述感应装置包括土壤温湿度传感器、大气温湿度传感器和CO2浓度传感器，

所述土壤温湿度传感器用于获取土壤的温度和湿度数据；

所述大气温湿度传感器用于获取空气的温度和湿度数据；

所述CO2浓度传感器用于获取空气中CO2浓度数据。

在一个实施例中，所述第一控制器通过第一接口连接有开关量控制装置，所述开关量控制装置用于控制与其连接的农业设备，

所述开关量控制装置包括第四控制器以及与其连接的监测模块，所述监测模块用于实时检测所述农业设备的运行状况；

所述监测模块包括电流检测电路、电压检测模块、第六接口和第七接口，其中：

所述第六接口和第七接口用于连接所述农业设备，供所述监测模块检测所述农业设备的电流和电压数据；

所述电流检测电路包括第二供电模块、设于第一相线上的第一电流互感器、设于第二相线上的第二电流互感器和设于第三相线上的第三电流互感器；

所述第一电流互感器副边的一端与第二供电模块连接，所述第一电流互感器副边的另一端与所述第四控制器连接，所述第一电流互感器副边的一端与另一端之间并联有第一电阻和第一二极管；所述第二电流互感器副边的一端与第二供电模块连接，所述第二电流互感器副边的另一端与所述第四控制器连接，所述第二电流互感器副边的一端与另一端之间并联有第二电阻和第二二极管；所述第三电流互感器副边的一端与第二供电模块连接，所述第三电流互感器副边的另一端与所述第四控制器连接，所述第三电流互感器副边的一端与另一端之间还并联有第三电阻和第三二极管；

所述电压检测模块包括依次串接的电压检测电路、电压放大模块和信号处理电路；所述电压检测电路用于对电压信号进行检测，并将检测电压值传输至所述电压放大模块；所述电压放大模块用于将所述检测电压值放大后输出至所述信号处理模块；所述信号处理模块用于将放大后的检测电压值进行数据处理，并对外提供一路电压检测信号；

所述电压检测电路包括电压互感器，所述电压互感器的电源端接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接第二供电模块和第一电容的一端以及三极管的集电极，所述电压互感器的接地端接地，所述电压互感器的输出端接第五电阻、第六电阻的一端和第二电容的一端，所述第五电阻和第二电容的另一端接地；

所述信号放大模块采用运算放大器；

所述信号处理电路包括第四二极管、第三电容、第一上拉电阻、输入电阻、第二上拉电阻、下拉电阻和信号处理开关管；所述信号放大模块输出的检测电压值通过反向连接的第四二极管后，第一路信号通过所述输入电阻连接所述信号处理开关管的控制端；第二路信号通过所述第三电容接地并进行滤波；所述信号处理开关管的控制端通过所述第一上拉电阻连接第二供电模块；所述信号处理开关管的动作端一端直接连接第二供电模块；所述信号处理开关管的动作端另一端为信号处理模块的输出端；所述信号处理开关管的动作端另一端通过第二上拉电阻连接第二供电模块，且同时通过下拉电阻接地。

在一个实施例中，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器均为KL26处理器；

所述第四控制器的型号为DSPIC33FJ256GP710；

所述数据处理器为ARM9TDMI系列；

所述存储器采用W25Q128spi接口的大容量flash芯片。

在一个实施例中，所述第一无线通讯模块采用BC95无线模块；

所述第二无线通讯模块采用A1843模块；

所述第三无线通讯模块和第四无线通讯模块均采用N720无线模块。

在一个实施例中，所述环境数据包括土壤的温度和湿度数据、空气的温度和湿度数据以及空气中CO2浓度数据。

在一个实施例中，所述第一控制器通过第一接口与所述感应装置连接；所述第一控制器通过第二接口与所述第一无线通讯模块连接；所述第二控制器通过第三接口分别与所述第二无线通讯模块、所述第三无线通讯模块连接；所述数据处理器通过第四接口与所述第四无线通讯模块；所述第三控制器通过第五接口分别与所述数据处理器、显示器和报警器连接；所述第一接口为485接口；所述第二接口为RS232接口。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例的整体框图；

图2为本实用新型实施例中电流检测电路图；

图3为本实用新型实施例中信号处理电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种农业监测系统，包括农业数据平台、中继节点以及若干个监测节点，其中：

监测节点，包括感应装置、第一控制器和第一无线通讯模块，第一控制器分别与感应装置、第一无线通讯模块连接；感应装置用于检测环境数据，并将环境数据发送至第一控制器；

中继节点，包括第二无线通讯模块、第二控制器和第三无线通讯模块，第二控制器分别与第二无线通讯模块、第三无线通讯模块连接；第二无线通讯模块能与第一无线通讯模块通信；第二控制器通过第二无线通讯模块和第一无线通讯模块接收第一控制器发送的环境数据；

农业数据平台，包括第四无线通讯模块、数据处理器、第三控制器、显示器和报警器，第四无线通讯模块能与第三无线通讯模块通信；数据处理器与第四无线通讯模块连接，第三控制器分别与数据处理器、显示器和报警器连接；

数据处理器通过第四无线通讯模块和第三无线通讯模块接收第二控制器发送的环境数据；

数据处理器将环境数据与存于其内部的预设环境指标对比，并将对比结果发送至第三控制器；第三控制器根据对比结果控制显示器和报警器。

如图1所示，本实施例提出的农业监测系统包括多个监测节点、一个中继节点和一个农业数据平台，其中，每个监测节点内部均包括感应装置、第一控制器和第一无线通讯模块；中继节点包括与第一无线通讯模块互相通信的第二无线通讯模块、第二控制器和第三无线通讯模块；农业数据平台包括与第三无线通讯模块互相通信的第四无线通讯模块、数据处理器、第三控制器、显示器和报警器；每个监测节点都可以将其感应装置检测到的环境数据通过第一无线通讯模块、第二无线通讯模块发送至中继节点，该中继节点中的第二控制器也可以通过第三无线通讯模块、第四无线通讯模块将该环境数据发送至农业数据平台。农业数据平台中的数据处理器能接收中继节点发送的环境数据，并将该环境数据与数据处理器内部储存的预设环境指标进行对比，若接收的环境数据大于预设环境指标，则第三控制器控制显示器显示环境数据超标，控制报警器进行报警操作；若接收的环境数据小于或等于环境指标，则第三控制器控制显示器正常显示环境数据，不控制报警器进行报警操作；显示器和报警器能提示工作人员环境数据是否超标；本实施例提供的农业监测系统通过中继节点能同时接收多个监测节点的环境数据，传输效率高且农业监测系统的监测范围更广。

在一个实施例中，监测节点和中继节点均包括振荡电路、复位电路、第一供电模块和存储器。

在一个实施例中，感应装置包括土壤温湿度传感器、大气温湿度传感器和CO2浓度传感器，

土壤温湿度传感器用于获取土壤的温度和湿度数据；

大气温湿度传感器用于获取空气的温度和湿度数据；

CO2浓度传感器用于获取空气中CO2浓度数据。

感应装置包括土壤温湿度传感器、大气温湿度传感器和CO2浓度传感器，能为本系统提供环境数据，使得本系统以环境数据为基础做出合理操作。

在一个实施例中，第一控制器通过第一接口连接有开关量控制装置，开关量控制装置用于控制与其连接的农业设备，

开关量控制装置包括第四控制器以及与其连接的监测模块，监测模块用于实时检测农业设备的运行状况；

监测模块包括电流检测电路、电压检测模块、第六接口和第七接口，其中：

第六接口和第七接口用于连接农业设备，供监测模块检测农业设备的电流和电压数据；

所述电流检测电路包括第二供电模块、设于第一相线上的第一电流互感器T1、设于第二相线上的第二电流互感器T2和设于第三相线上的第三电流互感器T3；

第一电流互感器T1副边的一端与第二供电模块连接，第一电流互感器T1副边的另一端与第四控制器连接，第一电流互感器T1副边的一端与另一端之间并联有第一电阻R1和第一二极管D1；第二电流互感器T2副边的一端与第二供电模块连接，第二电流互感器T2副边的另一端与第四控制器连接，第二电流互感器T2副边的一端与另一端之间并联有第二电阻R2和第二二极管D2；第三电流互感器T3副边的一端与第二供电模块连接，第三电流互感器T3副边的另一端与第四控制器连接，第三电流互感器T3副边的一端与另一端之间还并联有第三电阻R3和第三二极管D3；

电压检测模块包括依次串接的电压检测电路、电压放大模块和信号处理电路；电压检测电路用于对电压信号进行检测，并将检测电压值传输至电压放大模块；电压放大模块用于将检测电压值放大后输出至信号处理模块；信号处理模块用于将放大后的检测电压值进行数据处理，并对外提供一路电压检测信号；

电压检测电路包括电压互感器，电压互感器的电源端接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接第二供电模块和第一电容的一端以及三极管的集电极，电压互感器的接地端接地，电压互感器的输出端接第五电阻、第六电阻的一端和第二电容的一端，第五电阻和第二电容的另一端接地；

信号放大模块采用运算放大器；

信号处理电路包括第四二极管D4、第三电容C3、第一上拉电阻RS1、输入电阻RS、第二上拉电阻RS2、下拉电阻RX和信号处理开关管Q2；信号放大模块输出的检测电压值通过反向连接的第四二极管D4后，第一路信号通过输入电阻RS连接信号处理开关管Q2的控制端；第二路信号通过第三电容C3接地并进行滤波；信号处理开关管Q2的控制端通过第一上拉电阻RS1连接第二供电模块；信号处理开关管Q2的动作端一端直接连接第二供电模块；信号处理开关管Q2的动作端另一端为信号处理模块的输出端；信号处理开关管Q2的动作端另一端通过第二上拉电阻RS2连接第二供电模块，且同时通过下拉电阻RX接地。

本实施例中第一控制器外接有开关量控制装置，该开关量控制装置能控制与其相连接的农业设备，开关量控制装置包括第四控制器以及与其连接的监测模块，该监测模块可以实时监测与开关量控制装置相连接的农业设备的运行状况，该监测模块包括电流检测电路和电压检测电路；开关量控制装置可以根据监测模块的监测结果相应控制农业设备；如图2所示，本实施例中的电流检测电路包括设于第一相线上的第一电流互感器T1、设于第二相线上的第二电流互感器T2和设于第三相线上的第三电流互感器T3；T1副边的一端与电源连接，T1副边的另一端与第四控制器的第5引脚连接，T1副边的一端与另一端之间还并联有电阻R1和第一二极管D1；T2副边的一端与电源连接，T2副边的另一端与第四控制器的第6引脚连接，T2副边的一端与另一端之间还并联有电阻R2和第二二极管D2；T3副边的一端与电源连接，T3副边的另一端与第四控制器的第7引脚连接，T3副边的一端与另一端之间还还并联有电阻R3和第三二极管D3；本实施例中的电压检测电路采用型号为HD205A的电压互感器采集电压信号，第一电容为滤波电容，电压互感器的电源端接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接电源和第一电容的一端以及三极管的集电极，电压互感器的接地端接地，电压互感器的输出端接第五电阻、第六电阻的一端和第二电容的一端，第五电阻和第二电容的另一端接地；如图3所示，通过信号放大模块输出的检测电压值通过反向连接的第四二极管D4后，第一路信号通过输入电阻RS连接信号处理开关管Q2的控制端，第二路信号通过第三电容C3接地并进行滤波；信号处理开关管Q2的控制端还通过第一上拉电阻RS1连接第二供电模块；信号处理开关管Q2的动作端一端直接连接第二供电模块，信号处理开关管Q2的动作端另一端为信号处理模块的输出端，信号处理开关管Q2的动作端另一端通过第二上拉电阻RS2连接第二供电模块，同时也通过下拉电阻RX接地。

在一个实施例中，第一控制器、第二控制器和第三控制器均为KL26处理器；

第四控制器的型号为DSPIC33FJ256GP710；

数据处理器为ARM9TDMI系列；

存储器采用W25Q128spi接口的大容量flash芯片。

本实施例中的KL26处理器为AMR Cortex-M0内核，是一款低功耗处理器，运行功耗低至40uA/MHz，芯片内部带有128KB FLASH存储器，16KB的SRAM。存储器采用W25Q128spi接口的大容量flash芯片，用于存储感应装置感应到的环境数据。

在一个实施例中，第一无线通讯模块采用BC95无线模块；

第二无线通讯模块采用A1843模块；

第三无线通讯模块和第四无线通讯模块均采用N720无线模块。

在本实施例中的农业监测系统中，通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块使得监测节点和中继节点能互相通信；第三无线通讯模块和第四无线通讯模块将中继节点和农业数据平台连入公网，以实现中继节点和农业数据平台之间环境数据的无线传输。

在一个实施例中，环境数据包括土壤的温度和湿度数据、空气的温度和湿度数据以及空气中CO2浓度数据。

在一个实施例中，第一控制器通过第一接口与感应装置连接；第一控制器通过第二接口与第一无线通讯模块连接；第二控制器通过第三接口分别与第二无线通讯模块、第三无线通讯模块连接；数据处理器通过第四接口与第四无线通讯模块；第三控制器通过第五接口分别与数据处理器、显示器和报警器连接；第一接口为485接口；第二接口为RS232接口。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。