一种基于MODBUS的园林环境检测系统

一种基于modbus的园林环境检测系统
技术领域
1.本实用新型涉及物联网环境检测技术领域，具体而言，涉及一种基于modbus的园林环境检测系统。


背景技术：

2.如今物联网环境监测用于园林种植的场景不成熟，园林、苗圃的管理还是依靠传统管养，养护人员巡查、管养效率低，园林管理员靠经验和直觉，不利于及时掌握园林树木的生长环境情况。
3.目前而言，市场上包括多种园林环境检测系统，如园林绿化生态环境指标监测与管理平台gis；基于mcu控制的环境检测系统设计等各种系统，其中都存在明显的不足和缺陷，例如mcu控制系统结构简单，由于功能简单，无法完成大型园林环境的全面检测，而gprs的环境监测系统虽然可以实现参数的无线传输，但实际成本相对较高。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的问题是如何在保证检测系统结构简单的前提下完成对大型园林环境的全面检测，并实现在无线传输数据参数的同时降低实际的成本，从而满足用户的使用需求。
5.为解决上述问题，本实用新型提供一种基于modbus的园林环境检测系统，包括数据收集设备、数据库服务器、监测设备、通信模块和移动终端设备；所述数据收集设备、所述数据库服务器和所述监测设备均处于同一局域网内并进行互联；
6.所述数据收集设备用于通过所述监测设备采集环境参数信息，并通过所述通信模块将所述环境参数信息上传至所述数据库服务器，用户通过所述移动终端设备发送请求信息从所述数据库服务器获取所述环境参数信息。
7.采用上述结构后，利用监测设备的多种传感器对环境参数信息进行数据采集，数据收集设备用于接收监测设备所采集的环境参数信息，其监测设备主要负责采集园林植物的生长环境的参数等；将数据收集设备采集到的各种数据通过通信模块传输到数据库服务器；用户可以通过移动终端设备向数据库服务器发送获取环境参数信息的请求信息，最后则能使专业工作人员或用户从移动终端设备直接实时获取园林环境温湿度，土壤湿度，大气压等数据。
8.进一步地，所述监测设备包括：空气温湿度传感器单元、土壤湿度传感器单元和气压传感器单元；
9.所述空气温湿度传感器单元用于将空气温湿度转换为可用输出信号并传输至所述数据收集设备；所述土壤湿度传感器单元用于将土壤水分和土壤含水量转换为可用输出信号并传输至所述数据收集设备；所述气压传感器单元用于将空气压力转换为可用输出信号并传输至所述数据收集设备。
10.采用上述结构后，通过空气温湿度传感器单元来监测园林环境中空气温湿度的参
数信息，通过土壤湿度传感器单元来监测园林环境中土壤湿度的参数信息，通过气压传感器单元来监测园林环境中气压的参数信息。
11.进一步地，所述数据收集设备包括处理器模块、空气温湿度侦测电路和土壤湿度侦测电路；
12.所述空气温湿度侦测电路一端与所述处理器模块连接，另一端与所述空气温湿度传感器单元连接；所述土壤湿度侦测电路一端与所述处理器模块连接，另一端与所述土壤湿度传感器单元连接；所述气压传感器单元与所述处理器模块连接。
13.采用上述结构后，处理器模块是配备具有以cortex-m3为核心的32位stm32f103vct6处理器芯片采用lqfp100256kb闪存并且使用48kbram，是快速网络中断功能和设置保护访问规则的微型处理器。液晶显示器可通过fsmc接口控制。它有一个usb从接口、一个用户led和一个电源指示灯。支持3.3v外接电源或usb电源。
14.进一步地，所述空气温湿度侦测电路由热敏电阻和供电电压组成；
15.所述热敏电阻的一端与所述供电电压连接，所述热敏电阻的另一端与所述处理器模块和所述空气温湿度传感器单元的第二引脚并联；所述空气温湿度传感器单元的第一引脚和所述供电电压串接，所述空气温湿度传感器单元的第三引脚接地。
16.采用上述结构后，热敏电阻敏感元件，按温度系数分为正热敏电阻温度系数和负热敏电阻温度系数。当环境温度相同时，随着电流的增加，热活动的持续时间迅速缩短；当环境温度较高时，热敏电阻具有短的工作时间和低的维护电流。空气温湿度传感器单元采用dth11数字温湿度传感设备。
17.进一步地，所述土壤湿度侦测电路由第一侦测探头、第二侦测探头、第一电阻、第二电阻、三极管和供电电压组成；
18.所述第一侦测探头通过所述第一电阻与所述三极管的集电极、所述供电电压和所述处理器模块并接，所述第二侦测探头与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极与所述第二电阻的一端和所述处理器模块并接，所述第二电阻的另一端与所述处理器模块的接地端并接于地。
19.采用上述结构后，通过土壤湿度侦测电路监测根系土壤水分。土壤湿度传感器单元通过编码器向数据收集设备发送“湿度超过相应阈值”和“湿度低于相应阈值”的信号。土壤湿度传感器单元的第一侦测探头和第二侦测探头悬空时，三极管的基极被断开，则使三极管的输出为0；当施加到土壤上测量的时侯，由于土壤含水量不同，土壤电阻值不同，三极管的基极就会提供不同的电力传导值。
20.进一步地，所述处理器模块采用stm32f103vct6处理器芯片。
21.采用上述结构后，利用stm32f103vct6单片机并行扩展多种传感器进行数据采集和处理。
22.进一步地，所述通信模块采用esp8226wifi模块。
23.本实用新型采用上述技术方案包括以下有益效果：
24.本实用新型通过利用多种类型的传感器、多功能采集节点和http，tcp协议，可以达成传感器的高精度数据测量，并将数据传输到移动终端实时显示检测的数据信息，基于modbus协议和rs-485组网方式的园林环境检测的生态管理系统，可以实现数据设限警报，自动灌溉和数据实时上传的目的，实现在检测系统结构简单的基础上完成对大型园林环境
的全面检测，并实现在无线传输数据参数的同时降低实际的成本，从而满足用户的需求。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例提供的基于modbus的园林环境检测系统的结构示意图一；
26.图2为本实用新型实施例提供的基于modbus的园林环境检测系统的结构示意图二；
27.图3为本实用新型实施例提供的基于modbus的园林环境检测系统的空气温湿度侦测电路原理图；
28.图4为本实用新型实施例提供的基于modbus的园林环境检测系统的土壤湿度侦测电路原理图；
29.附图标记说明：
30.t1-第一侦测探头、t2-第二侦测探头、r1-第一电阻、r2-第二电阻、r3-热敏电阻、q-三极管、vcc-供电电压。
具体实施方式
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
32.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
33.本实施例
34.本实施例提供了一种基于modbus的园林环境检测系统，如图1和图2所示，包括数据收集设备、数据库服务器、监测设备、通信模块和移动终端设备；数据收集设备、数据库服务器和监测设备均处于同一局域网内并进行互联；
35.数据收集设备用于通过监测设备采集环境参数信息，并通过通信模块将环境参数信息上传至数据库服务器，用户通过移动终端设备发送请求信息从数据库服务器获取环境参数信息。
36.具体的，利用监测设备的多种传感器对环境参数信息进行数据采集，数据收集设备用于接收监测设备所采集的环境参数信息，其监测设备主要负责采集园林植物的生长环境的参数等；将数据收集设备采集到的各种数据通过通信模块传输到数据库服务器；用户可以通过移动终端设备向数据库服务器发送获取环境参数信息的请求信息，最后则能使专业工作人员或用户从移动终端设备直接实时获取园林环境温湿度，土壤湿度，大气压等数据。
37.参阅图2，其中，监测设备包括：空气温湿度传感器单元、土壤湿度传感器单元和气压传感器单元；
38.空气温湿度传感器单元用于将空气温湿度转换为可用输出信号并传输至数据收集设备；土壤湿度传感器单元用于将土壤水分和土壤含水量转换为可用输出信号并传输至数据收集设备；气压传感器单元用于将空气压力转换为可用输出信号并传输至数据收集设备。
39.具体的，通过空气温湿度传感器单元来监测园林环境中空气温湿度的参数信息，通过土壤湿度传感器单元来监测园林环境中土壤湿度的参数信息，通过气压传感器单元来监测园林环境中气压的参数信息。根据压力的类型分类，气压传感器单元可分为极压传感器、差压传感器和绝对压力传感器，气压传感器单元采用rs485大气压力传感器。气压传感器单元是扩散在单晶硅芯片上的惠斯通电桥，压阻效应是桥墙式电压力传感器的电阻值发生变化，产生差分电压信号。通过放大器和电压电流转换，将信号转换成标准的4～20ma/1～5vdc。
40.其中，数据收集设备包括处理器模块、空气温湿度侦测电路和土壤湿度侦测电路；
41.空气温湿度侦测电路一端与处理器模块连接，另一端与空气温湿度传感器单元连接；土壤湿度侦测电路一端与处理器模块连接，另一端与土壤湿度传感器单元连接；气压传感器单元与处理器模块连接。
42.具体的，处理器模块是配备具有以cortex-m3为核心的32位stm32f103vct6处理器芯片，是快速网络中断功能和设置保护访问规则的微型处理器。液晶显示器可通过fsmc接口控制。它有一个usb从接口、一个用户led和一个电源指示灯。支持3.3v外接电源或usb电源。
43.参阅图3，其中，空气温湿度侦测电路由热敏电阻r3和供电电压vcc组成；
44.热敏电阻r3的一端与供电电压vcc连接，热敏电阻r3的另一端与处理器模块和空气温湿度传感器单元的第二引脚并联；空气温湿度传感器单元的第一引脚和供电电压vcc串接，空气温湿度传感器单元的第三引脚接地。
45.具体的，热敏电阻r3敏感元件，按温度系数分为正热敏电阻r3温度系数和负热敏电阻r3温度系数。当环境温度相同时，随着电流的增加，热活动的持续时间迅速缩短；当环境温度较高时，热敏电阻r3具有短的工作时间和低的维护电流。空气温湿度传感器单元采用dth11数字温湿度传感设备。
46.参阅图4，其中，土壤湿度侦测电路由第一侦测探头t1、第二侦测探头t2、第一电阻r1、第二电阻r2、三极管q和供电电压vcc组成；
47.第一侦测探头t1通过第一电阻r1与三极管q的集电极、供电电压vcc和处理器模块并接，第二侦测探头t2与三极管q的基极连接，三极管q的发射极与第二电阻r2的一端和处理器模块并接，第二电阻r2的另一端与处理器模块的接地端并接于地。
48.具体的，通过土壤湿度侦测电路监测根系土壤水分。土壤湿度传感器单元通过编码器向数据收集设备发送“湿度超过相应阈值”和“湿度低于相应阈值”的信号。土壤湿度传感器单元的第一侦测探头t1和第二侦测探头t2悬空时，三极管q的基极被断开，则使三极管q的输出为0；当施加到土壤上测量的时侯，由于土壤含水量不同，土壤电阻值不同，三极管q的基极就会提供不同的电力传导值。
49.其中，处理器模块采用stm32f103vct6处理器芯片。
50.具体的，利用stm32f103vct6单片机并行扩展多种传感器进行数据采集和处理。
51.其中，通信模块采用esp8226wifi模块。
52.具体的，本系统采用集成wifi模块esp8226，其内置了无线模块芯片串口，其优点是使用方便，不需要记录时间信号。芯片采用3.3vdc电源，具有容量小、功耗低、透明传输、无严重封装损耗、价格低廉等优点。esp8226还可以允许用户编写rom，不仅可以执行数据传
输功能，还可以控制wifi热点的创建，或者连接到特定的路由器和wifi客户端，控制整个gpio程序。
53.本实用新型通过利用多种类型的传感器、多功能采集节点和http，tcp协议，可以达成传感器的高精度数据测量，并将数据传输到移动终端实时显示检测的数据信息，基于modbus协议和rs-485组网方式的园林环境检测的生态管理系统，可以实现数据设限警报，自动灌溉和数据实时上传的目的，实现在检测系统结构简单的基础上完成对大型园林环境的全面检测，并实现在无线传输数据参数的同时降低实际的成本，从而满足用户的需求。
54.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。