一种面向农情监测的低功耗遥测设备及系统的制作方法

本发明涉及农情监测技术领域，尤其涉及一种面向农情监测的低功耗遥测设备及系统。

背景技术：

近年来,随着科学技术的快速发展,仅仅依靠人工传统的稻田农情监测方法，已经无法满足现代农业发展的要求，要实现对现场数据的实时采集、监测、分析和控制成为有待解决的重要问题。同时农情监测工作也存在着一定的问题。如：定点监测与抽样调查相结合的信息采集制度不健全，农情信息采集的科学性和准确性较差；信息量窄，针对性差，服务范围不广；硬件设施不配套信息采集、分析处理和发布设备落后，相关数据库未建立，信息平台建设不完善，运行差，导致信息时效性差等。

目前，各地已经建立的大大小小的分布广泛的农情监测站点，并以有线或无线的方式汇集成网络化分布式监测系统。有线网线的通讯方式对施工，日常维护，建设成本等都不太有利。

因此，对农情遥测终端提出了智能化、低功耗、高可靠等一系列需求，以满足日益先进的农业信息化和自动化系统的建设标准。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种面向农情监测的低功耗遥测设备及系统，旨在解决现有技术中，农情监测站点无法满足智能化、低功耗、高可靠等需求的技术问题。

本发明实施例是这样实现的，一种面向农情监测的低功耗遥测设备，包括：

供电系统；

数据采集装置，用于采集数据；以及

遥测终端，与所述数据采集装置通讯，所述遥测终端包括与智能控制主机电性连接的通讯模块、储存模块、人机交互模块和能量供给模块，其中所述通讯模块用于实现与外部机构的通讯，以实现指令收发和数据传输，所述储存模块用于储存土壤数据；所述人机交互模块用于实现人机交互，所述能量供给模块用于选择不同的供电方式向遥测终端供电。

作为本发明进一步的方案：所述通讯模块包括蓝牙单元和gsm/gprs单元，其中，所述遥测终端通过蓝牙单元与本地移动端通讯，遥测终端通过gsm/gprs单元与远程外部机构通讯。

作为本发明再进一步的方案：所述数据采集装置包括温湿度传感器和土壤墒情传感器，其中，所述温湿度传感器用于测量农作物所处环境的温湿度，所述土壤墒情传感器用于测量土壤湿度。

作为本发明再进一步的方案：所述温湿度传感器通过温湿度传感器引线和rs隔离接口与遥测终端通讯。

作为本发明再进一步的方案：所述土壤墒情传感器通过土壤墒情传感器引线和数字光电隔离接口与遥测终端通讯。

作为本发明再进一步的方案：还包括与遥测终端连接的接地模块，所述接地模块用于增强遥测终端的电磁性能和泄放累积电荷。

作为本发明再进一步的方案：所述遥测终端上还安装有太阳能电池板，所述太阳能电池板与供电系统连接。

作为本发明再进一步的方案：所述能量供给模块还通过ad转换模块与所述智能控制主机连接，所述ad转换模块通过电阻分压、阻容滤波和稳压保护为所述遥测终端采集电源。

作为本发明再进一步的方案：所述遥测终端上还设有usb调试口。

本发明的另一目的在于提供一种面向农情监测的低功耗遥测系统，包括远程数据中心，所述远程数据中心与若干所述面向农情监测的低功耗遥测设备通讯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：其实际运行功耗低；供电方式多样、方便，兼容外部直流供电和usb供电模式；方便调试，提高可用性；通过太阳能电池板，增加了设备的续航能力，使产品的使用能更长久；兼容标准协议外，能够通过增加链路维持报的响应机制，提供gprs网络的使用可靠性。

附图说明

图1为一种面向农情监测的低功耗遥测系统的结构示意图。

图2为一种面向农情监测的低功耗遥测设备中遥测终端的结构示意图。

附图中：1-遥测终端、1-1-智能控制主机、1-2-通讯模块、1-3-人机交互模块、1-4-存储模块、1-5-能量供给模块、1-6-rs485隔离接口、1-7-数字光电隔离接口、1-8-ad转换模块、1-9-温湿度传感器引线、1-10-土壤墒情传感器引线、1-11-通信模块引线、1-12-usb调试口、1-13-太阳能电池板、2-温湿度传感器、3-土壤墒情传感器、4-供电系统、5-接地模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1～2所示，为本发明一个实施例提供的一种面向农情监测的低功耗遥测设备的结构图，包括供电系统4、数据采集装置和遥测终端1，所述数据采集装置用于采集数据；所述遥测终端1与所述数据采集装置通讯，所述遥测终端包括与智能控制主机1-1电性连接的通讯模块1-2、储存模块1-4、人机交互模块1-3和能量供给模块1-5，其中所述通讯模块1-2用于实现与外部机构的通讯，以实现指令收发和数据传输，所述储存模块1-4用于储存土壤数据；所述人机交互模块1-3用于实现人机交互，所述能量供给模块1-5用于选择不同的供电方式向遥测终端1供电。

上述遥测终端1还可以包括具有防水防电磁干扰能力的铸铝仪器外壳，将上述部件封装在内，形成防护。遥测终端1和供电系统4一般安装在集成的仪表箱中，做好防水绝热措施。智能控制主机1-1采用stm32l496处理器，采用综合性的低功耗控制模式，包括通过外部器件开关控制、定时唤醒、按键唤醒、温湿度信号触发唤醒、土壤水分信号触发唤醒、无线gprs通信命令唤醒等，来满足低功耗的需求，智能控制主机1-1内置程序的更新支持本地jtag下载、usb串口下载和通讯模块在线更新等。

在本实施例的一种情况中，能量供给模块1-5为所述遥测终端1提供5v～40v的直流电输入（如直流电池）和usb供电输入，其中，直流电由所述供电系统4提供，usb供电由遥测终端1的内置电源提供，两种供电方式根据所需进行切换（可以通过双电源切换开关进行切换），能量供给模块1-5内置有3.3v低功耗芯片lmr14206，人机交互模块1-3可以由分辨率128*64的点阵屏和四个轻触按键组成，四路按键功能为上页、下页、功能和主页四种，满足本地参数设置和数据显示的要求。储存模块1-4采用128mtf卡作为存储介质，可存储一年以上的农作物温湿度及土壤水分的历史数据，并支持远程数据初始化指令，清空历史数据。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述通讯模块1-2包括蓝牙单元和gsm/gprs单元，其中，所述遥测终端1通过蓝牙单元与本地移动端（如手机等）通讯，遥测终端1通过gsm/gprs单元与远程外部机构通讯。

其中，gsm/gprs单元可支持电话、短信和gprs，支持的网络信号包含移动联通的2g/3g/4g网络(gsm850,egsm900,dcs1800,pcs1900,sim808)，具有一套完整的可公开的通信协议，能够十分方便快捷得接入到各控制系统中。并且，当遥测终端1向远程外部机构发送链路维持消息后会启动定时器，等待响应消息，超时未收到会报告通信故障，以保障gprs网络的可靠连接。

通讯模块1-2的通信模块引线与天线连接，天线为外接sma接口天线，sma接口天线可位于铸铝仪器外壳外面，通过旋扭螺纹方式固定在铸铝仪器外壳表面，内孔长为5cm。

如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述数据采集装置包括温湿度传感器2和土壤墒情传感器3，其中，所述温湿度传感器2用于测量农作物所处环境的温湿度，所述土壤墒情传感器3用于测量土壤湿度。

在本实施例的一种情况中，所述温湿度传感器支持数字输出（485总线），温度范围为-45℃～80℃,湿度范围为0～100%rh，同时温度误差<±0.3℃（25℃测量），湿度误差<±2%rh（25℃测量）；土壤墒情传感器3支持数字输出(485总线有线输出和gprs无线通讯)，以及可选的模拟输出(4-40ma电流或者12v-24v电压)传感器。

此外，所述温湿度传感器2通过温湿度传感器引线1-9和rs485隔离接口1-6与遥测终端1通讯，所述土壤墒情传感器3通过土壤墒情传感器引线1-10和数字光电隔离接口1-7与遥测终端1通讯。考虑到电气隔离和电磁兼容性能，以提升可靠性，rs485隔离接口1-6采用防雷、稳压和光耦方式实现电气保护和隔离，数字光电隔离接口1-7采用光耦和滤波方式采集温湿度、土壤水分脉冲信号。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，还包括与遥测终端1连接的接地模块5，所述接地模块5用于增强遥测终端1的电磁性能和泄放累积电荷。接地模块中的接地线为铜芯线，截面积不低于1mm²。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述遥测终端1上还安装有太阳能电池板1-13，所述太阳能电池板1-13与供电系统4连接。

在本实施例的一种情况中，太阳能电池板1-13通过吸收太阳光，能够实现将光能转换为电能，为人机交互模块1-3的内置电源或者供电系统4提供电能。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述能量供给模块1-5还通过ad转换模块1-8与所述智能控制主机1-1连接，所述ad转换模块1-8通过电阻分压、阻容滤波和稳压保护为所述遥测终端1采集电源。

由于智能控制主机1-1在工作时，需要为其提供较为稳定的电压，因此，采用了具有电阻分压、阻容滤波和稳压保护功能的ad转换模块1-8。

如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述遥测终端1上还设有usb调试口1-12，用来方便进行功能调试。

usb调试口1-12处于上述铸铝仪器外壳表面，并使用硅胶盖密封，调试时可以取下硅胶盖，方便调试设备。

如图1所示，本发明实施例还提供了一种面向农情监测的低功耗遥测系统，包括远程数据中心，所述远程数据中心与若干所述面向农情监测的低功耗遥测设备通讯，远程数据中心一般位于中心机房，面向农情监测的低功耗遥测设备通过消息队列遥测传输协议mqtt与远程数据中心交互，实现命令响应和数据收发。

遥测系统联网运行后，远程数据中心可以实时观测农田中农作物所处环境温湿度和土壤水分数据，做到实时监控，同时还可以设置当农作物的水分低于一定情况，会产生预警信号，方便人员及时采取应对措施，起到保护农作物的效果。

本发明上述实施例提供了一种面向农情监测的低功耗遥测设备，并基于该设备提出了一种面向农情监测的低功耗遥测系统，其实际运行功耗低；供电方式多样、方便，兼容外部直流供电和usb供电模式；方便调试，提高可用性；通过太阳能电池板，增加了设备的续航能力，使产品的使用能更长久；兼容标准协议外，能够通过增加链路维持报的响应机制，提供gprs网络的使用可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。