专利名称：设施农业物联网环境测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境测控领域，具体涉及一种设施农业物联网环境测控装置。
背景技术：
近年来,物联网(Internet of things)概念令世人瞩目，它拓展了互联网应用的发展空间，推进了新兴产业技术的发展和面向应用领域的技术创新。物联网是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器，在农业领域具有广阔的应用前景。农业物联网将融合计算机、通讯、光电、电子学、控制、农学、环境学等多种技术，实现多学科的交叉和融合。将物联网技术与装备应用到设施生产中，将提高设施生产的科技含量和综合竞争能力，提升设施农业生产管理水平，大幅度提高温室单位面积的劳动生产率和资源产出率，促进高产优质和增收增效和物联网产业的发展，实现温室作物生产的可持续发展具有重要意义。作为物联网感知层设备，通常需要实现现场环境数据的采集，部分实现简单控制功能。当前，物联网感知层在设施农业应用传统方案在现场采用有线网络连接，然后通过现场中控室的网络将数据传输到网络并提供网络服务，其特点采用有线方式连接，通讯可靠，稳定性强，缺点工程施工量大，维护困难。目前在设施偏远地区网络接入不变，室外气象信息、水质信息采集等方面应用较多，由于其功耗大、并需要一定的费用发生，单个设备相对之前设备成本高，限制其大规模推广应用。同时，现有的环境测控系统环境信号接口设置单一，不能根据不同的环境需求选择连接不同的传感器；电源供应需要有线供电，限制环境测控系统在边远山区的使用。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型的目的是提供能够根据需求选用不同信号采集装置的环境测控装置。(二)技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提供设施农业物联网环境测控装置，其包括:充电装置、信号采集装置和中央处理装置，所述充电装置，用于为环境测控装置提供充电电源；所述信号采集装置，用于采集环境信号；所述中央处理装置，包括信号处理模块、电源模块和传输模块，所述充电装置与电源模块连接，为电源模块充电，所述电源模块为所述环境测控装置各用电模块提供电源；所述信号处理模块通过多个信号接口与所述信号采集装置连接，处理信号并发出控制指令和/或数据；所述传输模块与所述信号处理模块连接，用于向执行装置发送控制指令和/或数据。其中，所述多个信号接口包括模拟信号接口和数字信号接口。其中，所述中央处理装置包括电路板，所述电源模块包括电源处理模块和锂电池，所述信号处理模块、数字信号接口、模拟信号接口、电源处理模块和传输模块集成在所述电路板上；所述电路板还设置有:接线端子、电池接口和扩展接口，所述充电装置通过所述接线端子为所述锂电池充电；所述锂电池通过所述电池接口为电路板供电；所述扩展接口与所述信号处理模块连接。其中，所述设施农业物联网环境测控装置还包括存储设备，所述存储设备通过所述扩展接口与所述信号处理模块连接。其中，所述设施农业物联网环境测控装置还包括实时时钟，所述实时时钟通过所述扩展接口与所述信号处理模块连接。其中，所述中央处理装置包括上盖和下底座，所述电路板和所述锂电池置于所述下底座内，所述上盖上设有按键，所述电路板还设有按键接口，所述按键通过所述按键接口与电路板连接，用于控制所述电路板。其中，所述设施农业物联网环境测控装置还包括天线，所述天线与所述传输模块连接。其中，所述信号处理模块为MSP430单片机，所述传输模块为Zibee模块、WiFi模块或者GPRS模块，所述充电装置为非晶硅柔性太阳能电池板，所述信号采集装置包括模拟传感器和/或数字传感器。其中，所述充电装置、信号采集装置和中央处理装置安装在支架上，所述支架安装在支撑杆上。其中，所述设施农业物联网环境测控装置还包括防辐射罩，所述充电装置安装在所述防辐射罩上方，所述防辐射罩罩住信号采集装置。(三)有益效果本实用新型提供的设施农业物联网环境测控装置，利用太阳能充电装置发电，为整个控制装置提供电源；通过多个信号接口，信号处理模块可以根据需求连接不同的信号采集装置，并相应选用合适的信号处理模块处理信号，满足在不同环境的使用需求。进一步，充电装置选用非晶硅太阳能电池板，大幅度提高太阳能的利用率，保证系统运行的稳定和可靠性；同时，扩展环境测控系统的使用范围，可以适合于没有有线电源供电地区的使用。进一步的，采用了无线的传输模块，使用方便。
图1为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置结构图；图2为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置中央处理装置电路板集成图；图3为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置工作原理图；图4为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置中央处理装置上盖俯视图；图5为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置中央处理装置外壳结构图；图6为本实用新型的设施农业物联网环境测控装置信号采集装置加防辐射罩结构图；图中，1:支撑杆；2:中央处理装置；3:天线；4:信号采集装置；41:模拟传感器；42:数字传感器；5:充电装置；6:支架；7:防辐射罩；8:多个信号接口 ；9:存储设备；10:实时时钟；11:传输模块；111 -.Zibee模块；112 =WiFi模块；113 =GPRS模块；12:电池接口 ；13:接线端子；14:电源处理模块；15:模拟信号接口 ；16:数字信号接口 ；17:按键接口 ；18:扩展接口 ；19:信号处理模块；20:电路板；21:上盖；22:下底座；23:按键；30:锂电池。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1、2和3所示，本实用新型的设施农业物联网环境测控系统，包括:充电装置
5、信号采集装置4和中央处理装置2，充电装置5、信号采集装置4和中央处理装置2安装在支架6上，支架6安装在支撑杆I上。充电装置5为环境测控装置提供充电电源；信号采集装置4采集环境信号；中央处理装置2包括信号处理模块19、电源模块和传输模块11，充电装置5与电源模块连接，为电源模块充电，电源模块处理为环境测控装置各用电模块提供合适的电源；信号处理模块19通过多个信号接口 8与信号采集装置4连接，处理信号采集装置4采集的环境信号，并发出控制指令和/或数据；传输模块11，其与信号处理模块19连接，向执行装置发送控制指令和/或数据。进一步的，多个信号接口 8包括模拟信号接口 15和数字信号接口 16。数字信号接口 16能够连接SPI/I2C/ —线制/串口以及SDI等数字信号，模拟信号接口 15通过其信号调理电路能够连接电压、电流、电容等信号，能够连接大部分环境传感器，几乎满足设施农业所有传感器的连接。进一步的，中央处理装置2包括电路板20，电源模块包括电源处理模块14和锂电池30，充电装置5为锂电池30充电，由于各用电模块所需的电源不同，利用电源处理模块14处理电源，为中央处理装置2各用电模块提供合适的电源；信号处理模块19、数字信号接口 16、模拟信号接口 15、电源处理模块14和传输模块11集成在电路板20上。同时，电路板设有:接线端子13、电池接口 12和扩展接口 18，充电装置5通过接线端子13为锂电池30充电；锂电池30通过电池接口 12为电路板20以及与电路板20连接的各用电装置供电；扩展接口 18为多个，扩展接口 18与信号处理模块19连接，用于安装扩展设备。进一步的，设施农业物联网环境测控装置设有存储设备9和实时时钟10。存储设备9通过扩展接口 18与信号处理模块19连接，存储设备9根据储存信号处理模块19的需要存储信息。实时时钟10也通过扩展接口 18与信号处理模块19连接，为系统提供准确的时钟信息。进一步的，如图2、图4和图5所示中央处理装置2包括上盖21和下底座22，电路板20和锂电池30置于下底座22内，上盖21上设有按键23，电路板20还设有按键接口17，按键23通过按键接口 17与电路板20连接，通过按键23的操作可以控制电路板20的工作。上盖21和下底座22优选用塑料模铸结构。进一步的，如图1所示，设施农业物联网环境测控装置还设有天线3，天线3与传输模块11通过连接线连接，通过在中央处理装置2的上盖21或者下底座22上穿孔，让连接线通过。通过天线3，设备可以选用多种不同的频率，防止其他信号干扰。进一步的，信号处理模块19包括MSP430系列单片机，优先选用MSP430F5438单片机，采用该单片机，具有超低功耗，并且多种省电模式，并且具有信号数/模转换的功能，能够匹配信号的输出。传输模块11选用Zibee模块111、WiFi模块112和GPRS模块113的一种或者多种(如图3所示)，根据需求选择传输模块，实现多种不同的通讯方式。充电装置5为太阳能电池板，利用太阳能发电供电，优选非晶硅柔性太阳能电池板，非晶硅太阳能电池板通过接线端子13对锂电池30充电，接线端子13集成有能够跟踪太阳能电池供电电压和电流的芯片SPV1040,将太阳能电池板效率提闻为最闻。非晶娃太阳能电池板供电，能最大幅度利用太阳能光电转换，实现晴天阴天可靠充电，为测控装置提供绿色能源。信号采集装置4选用模拟传感器41和数字传感器42 (如图3所示)，可以根据需求只选用一种传感器。进一步的，如图6所示，设施农业物联网环境测控装置设有防辐射罩7，充电装置5安装在防辐射罩4的上方，防辐射罩7罩住信号采集装置4。通过防辐射罩4，当信号采集装置4选用气体传感器时，可以保证传感器良好运行。另外，电路板上设置有指示灯和开关。指示灯显示装置的工作状态，指示灯选用LED灯，节约电能。通过开关可以也可以控制电路板的工作。上述实施例的本实用新型设施农业物联网环境测控装置，使用多个信号接口，可以连接多种不同传感器，根据需求可以选用不同的传感器。采用太阳能电池板供电，无需外部电源接入，扩展测控系统的使用范围。同时，选用不同的传输模块，能够实现不同通讯方式。信号处理模块选用MSP430系列单片机，具有节能减耗的作用，并且能够进行数字/模拟信号的转换，方便信号的输出。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，其包括: 充电装置、信号采集装置和中央处理装置， 所述充电装置，用于为环境测控装置提供充电电源； 所述信号采集装置，用于采集环境信号； 所述中央处理装置，包括信号处理模块、电源模块和传输模块，所述充电装置与电源模块连接，为电源模块充电，所述电源模块为所述环境测控装置各用电模块提供电源；所述信号处理模块通过多个信号接口与所述信号采集装置连接，处理信号并发出控制指令和/或数据；所述传输模块与所述信号处理模块连接，用于向执行装置发送控制指令和/或数据。
2.如权利要求1所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述多个信号接口包括模拟信号接口和数字信号接口。
3.如权利要求2所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述中央处理装置包括电路板，所述电源模块包括电源处理模块和锂电池，所述信号处理模块、数字信号接口、模拟信号接口、电源处理模块和传输模块集成在所述电路板上； 所述电路板还设置有:接线端子、电池接口和扩展接口，所述充电装置通过所述接线端子为所述锂电池充电；所述锂电池通过所述电池接口为电路板供电；所述扩展接口与所述信号处理模块连接。
4.如权利要求3所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述设施农业物联网环境测控装置还包括存储设备，所述存储设备通过所述扩展接口与所述信号处理模块连接。
5.如权利要求3所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述设施农业物联网环境测控装置还包括实时时钟，所述实时时钟通过所述扩展接口与所述信号处理模块连接。
6.如权利要求3所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述中央处理装置包括上盖和下底座，所述电路板和所述锂电池置于所述下底座内，所述上盖上设有按键，所述电路板还设有按键接口，所述按键通过所述按键接口与电路板连接，用于控制所述电路板。
7.如权利要求1至6任一项所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述设施农业物联网环境测控装置还包括天线，所述天线与所述传输模块连接。
8.如权利要求1至6任一项所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述信号处理模块为MSP430单片机，所述传输模块为Zibee模块、WiFi模块或者GPRS模块，所述充电装置为非晶硅柔性太阳能电池板，所述信号采集装置包括模拟传感器和/或数字传感器。
9.如权利要求1至6任一项所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述充电装置、信号采集装置和中央处理装置安装在支架上，所述支架安装在支撑杆上。
10.如权利要求1所述的设施农业物联网环境测控装置，其特征在于，所述设施农业物联网环境测控装置还包括防辐射罩，所述充电装置安装在所述防辐射罩上方，所述防辐射罩罩住信号采集装置。
专利摘要本实用新型涉及环境测控领域，公开了一种设施农业物联网环境测控装置，包括充电装置、信号采集装置和中央处理装置，中央处理装置具有电源模块、信号处理模块和传输模块分别用于处提供电源、处理环境信号并发出控制指令和/或数据以及向执行装置发送控制指令和/或数据，信号处理模块设有多个信号接口，可以根据需求连接不同的信号采集装置，满足在不同环境的使用。充电装置采用非晶硅太阳能电池板发电，使环境测控装置适于在没有有线电源的地区使用。
文档编号G05B19/418GK203070073SQ20132006233
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者张馨, 田宏武, 李文龙, 梁居宝, 吴文彪, 单飞飞 申请人:北京农业智能装备技术研究中心