一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统的制作方法
【专利摘要】一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，包括中心服务器和用于分布在待监测区域中的多个分站，分站通过无线网络与中心服务器相连；分站包括数据采集模块、数据存储模块、通信处理模块、无线通信模块、供电系统和用于检测待检测区域气象环境和土壤环境的若干个传感器；供电系统为分站的各部件供电，无线通信模块用于中心服务器与分站之间的信息交互，无线通信模块与通信处理模块相连，通信处理模块与数据存储模块和数据采集模块分别相连，数据采集模块与数据存储模块相连，数据采集模块还与传感器相连。本实用新型系统可对果园周边的气象环境、土壤环境进行有效监测，有利于提高果园的种植效益。
【专利说明】
一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及检测传感技术、通信技术、计算机技术、嵌入式技术在气象、土壤环境监测方面的应用，具体涉及一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统。
【背景技术】
[0002]大型果园面积广阔，仅靠人工测量果园的环境数据，工作量大，效率低下，监测的数据缺乏实时性。鉴于上述情况，
【申请人】发明了一种基于物联网和大数据的环境监测系统，通过这个系统，可以了解到果园各处的气象环境如风速风向、温度、湿度、大气压、雨量、二氧化碳、空气粉尘等的情况，及土壤环境如土壤的酸碱度、温度、湿度等的情况，为农户合理施肥科学种植提供依据。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的发明目的是提供一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，该系统可对果园周边的气象环境、土壤环境进行有效监测，有利于提高果园的种植效益。
[0004]本实用新型的发明目的通过如下技术方案实现:一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，包括中心服务器和用于分布在待监测区域中的多个分站，所述分站通过无线网络与所述中心服务器相连；
[0005]所述分站包括数据采集模块、数据存储模块、通信处理模块、无线通信模块、供电系统和用于检测所述待检测区域气象环境和土壤环境的若干个传感器；
[0006]所述供电系统为分站的各部件供电，所述无线通信模块用于所述中心服务器与所述分站之间的信息交互，所述无线通信模块与所述通信处理模块相连，所述通信处理模块与所述数据存储模块和所述数据采集模块分别相连，将所述数据采集模块采集的数据通过所述无线通信模块发送到所述中心服务器，和通过所述无线通信模块接收所述中心服务器的数据召回指令读取所述数据存储模块中的数据，所述数据采集模块与所述数据存储模块相连，将采集的数据存入所述数据存储模块，所述数据采集模块还与所述传感器相连，控制所述传感器的供电电源和接收所述传感器采集的数据。
[0007]所述数据采集模块为具有静态职守状态的数据采集模块，所述数据采集模块处于静态职守状态时，停止对所述传感器供电。
[0008]所述数据采集模块还具有定时激活和即时激活功能，所述数据采集模块在激活后，为所述传感器供电完成数据采集，并在完成数据采集后，自动进入静态职守状态;所述数据采集模块通过所述通信处理模块、无线通信模块接收所述中心服务器发送的召测指令，并在收到所述召测指令后，即时激活。
[0009]所述供电系统由太阳能发电系统构成，所述太阳能发电系统由充电电池、太阳能控制器、太阳能电池板构成，所述充电电池和所述太阳能电池板分别与所述太阳能控制器相连，通过所述太阳能控制器与外界相连。
[0010]所述无线通信模块、通信处理模块、数据采集模块、数据存储模块、充电电池和充电控制器组装在一起，形成一体式结构，避免复杂的连线，使系统具有较强的防感应雷击能力。
[0011]所述充电电池可以为蓄电池、锂电池等，鉴于安装环境为露天环境，存在暴晒等因数，出于安全考虑，所述充电电池为锂电池。
[0012]所述数据采集模块还与所述供电系统相连，获取所述供电系统的电压数据。
[0013]所述传感器包括风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、土壤pH值、土壤温度、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度和/或PM2.5传感器。
[0014]所述传感器还包括网络摄像机。
[0015]所述风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、二氧化碳浓度和/或PM2.5传感器、网络摄像机和太阳能电池板均安装在立于所述待监测区域中的一杆体上，所述土壤pH值、土壤温度、土壤湿度传感器安装在位于所述待监测区域地面上与所述杆体相近的一不锈钢箱体内。
[0016]在所述分站距离所述中心服务器距离较近时，所述无线通信模块为wifi模块或Zigbee模块等短程的无线通信模块;在所述分站距离所述中心服务器距离较远时，所述无线通信模块GPRS、2G、3G、4G等移动数据模块。采用移动数据模块由于需要借助中国电信或铁通的基站，成本较高，该设置有利于成本控制。
[0017]相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
[0018]本实用新型采用现代科技对果园种植地气象环境和土壤环境信息进行实时遥测、传送和处理，可对果园周边气象环境及土壤环境进行有效监测，有利于实现果园的科学种植，有助于提高果园的种植效益;本实用新型利用现代科技手段进行大型果园环境监测，改变了以往仅靠人工测量果园数据的落后状况，提高了数据采集效率，而且节省了人力开支，利用本实用新型可方便及时的采集大型果园各采集点的环境数据，对监测天气环境因素、土壤环境因数对果园种植的影响和改善措施的研究等方面具有重大意义。
【附图说明】
[0019]图I为本实用新型较佳实施例的连接结构图。
【具体实施方式】
[0020]本实施例的监测系统包括中心服务器和用于分布在待监测区域中的多个分站，如图I所示，本实施例的分站通过3G无线网络与中心服务器相连。
[0021]本实施例的分站由数据采集模块、数据存储模块、通信处理模块、3G路由器、供电系统和用于检测所述待检测区域气象环境和土壤环境的若干个传感器。
[0022]通信处理模块、数据存储模块、数据采集模块通过SPI总线连在一起，传感器与数据采集模块相连，数据采集模块控制各传感器的供电电源和接收各传感器采集的数据，通信处理模块与3G路由器相连，3G路由器用于中心服务器与分站之间的信息交互。
[0023]数据采集模块采集的数据通过3G路由器发送到中心服务器，同时存入数据存储模块以便进行就地存储。数据采集模块还通过通信处理模块、3G路由器接收中心服务器发送的召测指令，并在收到召测指令后，即时激活，为各传感器供电完成数据采集，以便实现实时遥测功能。通信处理模块通过3G路由器接收中心服务器的数据召回指令，读取数据存储模块中的数据，以确保中心服务器处的数据到包率。
[0024]数据采集模块具有静态职守状态，其处于静态职守状态时，停止对各传感器供电。数据采集模块还具有定时激活和即时激活功能，数据采集模块在激活后，为各传感器供电完成数据采集，并在完成数据采集后，自动进入静态职守状态，以尽量节省检测系统的能耗，使本实用新型的监测系统具有更长的续航能力。
[0025]本实施例的供电系统用于为分站的各部件供电，由太阳能发电系统构成，以便就地发电。本实施例的太阳能发电系统由锂电池、太阳能控制器、太阳能电池板构成，锂电池和太阳能电池板分别与太阳能控制器相连，通过太阳能控制器与外界相连。本实用新型采用锂电池，主要考虑到本实用新型监测系统露天安装，存在暴晒问题，选用锂电池相比于蓄电池，会更加安全。太阳能控制器实现对太阳能的有效利用和对锂电池的科学管理，全程保护锂电池的安全。太阳能控制器具有过压过流保护及欠压关断电池和电池工作状态参数读取及充放电特性控制参数调整功能。如当电池端电压达到过放保护点IOV时，自动切断负载回路，只有充电到12V后，电池方能恢复正常供电。太阳能控制器还具有方便的串口通信接口，通过此接口向太阳能控制器输入不同格式的命令可读取电池的工作状态参数(包括电池的端电压状态、电池的端电压值、充电电流，充放电状态等)及更改电池的浮充充电电压、保护电压等充放电特性控制参数。
[0026]太阳能控制器通过GPIO与SPI总线相连，通过SPI总线与数据采集模块相连，数据采集模块采集传感器数据的同时，完成电源参数如电池端电压数据的采集，以便监测环境的同时监测电源的状态。
[0027]本实施例中传感器包括风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、土壤pH值、土壤温度、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、PM2.5传感器，还包括网络摄像机，风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、PM2.5传感器、网络摄像机和太阳能电池板均安装在立于待监测区域中的一杆体上，土壤PH值、土壤温度、土壤湿度传感器安装在位于待监测区域地面上与杆体相近的一不锈钢箱体内。
[0028]本实施例的无线通信模块、3G路由器、数据采集模块、数据存储模块、锂电池和充电控制器组装在一起，形成一体式结构，安装在所述杆体上，避免复杂的连线，使其具有较强的防感应雷击能力。
[0029]本实用新型分站与中心服务器通信的无线通信模块，在分站距离中心服务器距离较近时，无线通信模块可选用wifi模块或Zigbee模块等短程的无线通信模块，在分站距离中心服务器距离较远时，无线通信模块可选用GPRS、2G、3G、4G等移动数据模块，以控制成本。
【主权项】
1.一种基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，包括中心服务器和用于分布在待监测区域中的多个分站，所述分站通过无线网络与所述中心服务器相连； 所述分站包括数据采集模块、数据存储模块、通信处理模块、无线通信模块、供电系统和用于检测待检测区域气象环境和土壤环境的若干个传感器； 所述供电系统为分站的各部件供电，所述无线通信模块用于所述中心服务器与所述分站之间的信息交互，所述无线通信模块与所述通信处理模块相连，所述通信处理模块与所述数据存储模块和所述数据采集模块分别相连，将所述数据采集模块采集的数据通过所述无线通信模块发送到所述中心服务器，和通过所述无线通信模块接收所述中心服务器的数据召回指令读取所述数据存储模块中的数据，所述数据采集模块与所述数据存储模块相连，将采集的数据存入所述数据存储模块，所述数据采集模块还与所述传感器相连，控制所述传感器的供电电源和接收所述传感器采集的数据。2.根据权利要求I所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述数据采集模块为具有静态职守状态的数据采集模块，所述数据采集模块处于静态职守状态时，停止对所述传感器供电。3.根据权利要求2所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述数据采集模块还具有定时激活和即时激活功能，所述数据采集模块在激活后，为所述传感器供电完成数据采集，并在完成数据采集后，自动进入静态职守状态;所述数据采集模块通过所述通信处理模块、无线通信模块接收所述中心服务器发送的召测指令，并在收到所述召测指令后，即时激活。4.根据权利要求3所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述供电系统由太阳能发电系统构成，所述太阳能发电系统由充电电池、太阳能控制器、太阳能电池板构成，所述充电电池和所述太阳能电池板分别与所述太阳能控制器相连，通过所述太阳能控制器与外界相连。5.根据权利要求4所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述数据采集模块还与所述供电系统相连，获取所述供电系统的电压数据。6.根据权利要求5所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述无线通信模块、通信处理模块、数据采集模块、数据存储模块、充电电池和充电控制器组装在一起，形成一体式结构。7.根据权利要求4所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述充电电池为锂电池。8.根据权利要求I?7任一项权利要求所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述传感器包括风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、土壤pH值、土壤温度、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度和/或PM2.5传感器;所述传感器还包括网络摄像机。9.根据权利要求8所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，所述风速风向仪、翻斗雨量计、大气压力温度湿度传感器、二氧化碳浓度和/或PM2.5传感器、网络摄像机和太阳能电池板均安装在立于所述待监测区域中的一杆体上，所述土壤PH值、土壤温度、土壤湿度传感器安装在位于所述待监测区域地面上与所述杆体相近的一不锈钢箱体内。10.根据权利要求9所述的基于物联网的气象环境及土壤环境监测系统，其特征在于，在所述分站距离所述中心服务器距离较近时，所述无线通信模块为wifi模块或Zigbee模块;在所述分站距离所述中心服务器距离较远时，所述无线通信模块为移动数据模块。
【文档编号】G01D21/02GK205561896SQ201620043556
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月18日
【发明人】郑贵林
【申请人】广州三川控制系统工程设备有限公司