一种新型农业数据采集智能终端的制作方法

1.本发明涉及农业物联网技术领域，具体为一种新型农业数据采集智能终端。


背景技术：

2.随着经济社会的发展，集互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体的智慧农业登上历史舞台，这种新型农业模式将对现有的农业生产模式生产效率上产生质的提升。智慧农业的实施，依赖于生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络，以实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，进而为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策；
3.然而，市场上已知的农业数据采集设备在功耗、稳定性等方面差强人意，无法满足山区恶劣环境条件下的工作需求，当前急需一种市场化、应用于特定环境下的针对性解决方案。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种新型农业数据采集智能终端，包括，
6.供电系统、数据采集系统、无线传输系统、云储存系统，
7.所述供电系统可对所述数据采集系统、无线传输系统的正常运行提供电流，
8.所述数据采集系统可对周围环境的各项数据进行采集与分析，
9.所述无线传输系统可对所述数据采集系统所采集到待发送的数据进行接收，
10.所述云储存系统用于储存所述无线传输系统所接收的数据。
11.优选的，所述供电系统由太阳能电板、锂电池、充放电管理电路组成；所述锂电池充电状态下，电能由太阳能电板产生，经由供电系统中的充放电管理电路管控后流向锂电池蓄电；电池放电状态下，电能从锂电池流出，经由充放电管理电路流向所述数据采集系统、无线传输系统。
12.优选的，所述无线传输系统、数据采集系统供电的电源将自动优先选择太阳能电板直接供电而不是锂电池。
13.优选的，所述数据采集系统包括主控芯片模块、外接模块，所述外接模块与所述主控芯片模块电连接。
14.优选的，所述外接模块包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤ec传感器、土壤ph传感器、光照强度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、空气pm2.5传感器、大气压强传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器，各个外接模块由其控制芯片、外部电路和传感器三部分组成；正常工作状态下，由主控模块向各个外接模块“定时”发出“唤醒指令”，外接模块在接收到唤醒指令后由“睡眠”状态切换到“工作状态”；以空气温度传感器为例，进入工作状态后，读取温度传感器数据，数据经控制芯片分析处理后返回给主控芯片模块，数据成功返回后主动进入“睡眠”状态；主控芯片模块等待所有外接模块完成一次完整
数据的采集并返回，将来自各外接模块的数据分析整合后，将数据传输至所述无线传输系统，然后自主进入睡眠倒计时，等待下一次自动唤醒，重复。
15.优选的，所述无线传输系统包括4g模块、外部电路及其无线网络收发装置；正常工作状态下，所述无线传输系统接收来自所述数据采集系统的“待发送”数据，成功接收后将数据发送至云储存系统，然后主动进入“睡眠”状态。
16.优选的，所述云储存系统包括向web端开放一个固定的数据接收端口，以接收来自所述无线传输系统的主动网络连接请求，接收来自所述无线传输系统的数据并保存至数据库，数据接收完成后，网络连接由所述无线传输系统主动断开。
17.本发明有益效果
18.1.低功耗：主控及外接模块芯片均选用st32 l系列低功耗芯片，同时配合供电系统中的自动充放电管理电路、各模块“睡眠-唤醒”自主切换模式，达到了本方案所要求的低功耗需求。
19.2.稳定可靠性：考虑到无线网络稳定性、太阳能电板持续供电可靠性，基于设备控制层面对主控芯片做数据安全兼容性处理，可实现以下要求：
20.1)网络异常时的本地数据的缓存处理：a.数据传输前对网络状态进行判断，如果不满足传输条件，则将数据缓存至设备本地存储器；b.数据传输中断将由设备主动发起断点重传。
21.2)持续极端天气环境(太阳能板几乎不产生电能)下，设备连续地、稳定地正常工作(包括正常的数据采集和回传至云端)15天。
22.3)高度自主远程可控：从硬件设备到云端管理再到数据存储，已经实现“设备自主运行”与“远程人工可控”。所有已实地安装的设备都将统一接入web端的“设备统一智能管理平台”，通过该平台对所有设备软件系统实施远程升级和远程环境数据即时“采集-回传-查看”。
附图说明
23.图1为本发明工作原理图。
24.图2为本发明供电系统的电路图。
25.图3为本发明供电系统中的太阳能电板电路图。
26.图4为本发明主控芯片模块电路图。
27.图5为本发明4g模块电路图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例
30.如图1-图5所示，本发明提供了一种新型农业数据采集智能终端，包括，
31.供电系统、数据采集系统、无线传输系统、云储存系统，
32.所述供电系统可对所述数据采集系统、无线传输系统的正常运行提供电流，所述供电系统由太阳能电板、锂电池、充放电管理电路组成；所述锂电池充电状态下，电能由太阳能电板产生，经由供电系统中的充放电管理电路管控后流向锂电池蓄电；电池放电状态下，电能从锂电池流出，经由充放电管理电路流向所述数据采集系统、无线传输系统，所述无线传输系统、数据采集系统供电的电源将自动优先选择太阳能电板直接供电而不是锂电池；
33.所述数据采集系统可对周围环境的各项数据进行采集与分析，所述数据采集系统包括主控芯片模块、外接模块，所述外接模块与所述主控芯片模块电连接，
34.所述外接模块包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤ec传感器、土壤ph传感器、光照强度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、空气pm2.5传感器、大气压强传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器，各个外接模块由其控制芯片、外部电路和传感器三部分组成；正常工作状态下，由主控模块向各个外接模块“定时”发出“唤醒指令”，外接模块在接收到唤醒指令后由“睡眠”状态切换到“工作状态”；以空气温度传感器为例，进入工作状态后，读取温度传感器数据，数据经控制芯片分析处理后返回给主控芯片模块，数据成功返回后主动进入“睡眠”状态；主控芯片模块等待所有外接模块完成一次完整数据的采集并返回，将来自各外接模块的数据分析整合后，将数据传输至所述无线传输系统，然后自主进入睡眠倒计时，等待下一次自动唤醒，重复；
35.所述无线传输系统可对所述数据采集系统所采集到待发送的数据进行接收，所述无线传输系统包括4g模块、外部电路及其无线网络收发装置，所述无线网络收发装置采用4g芯片；正常工作状态下，所述无线传输系统接收来自所述数据采集系统的“待发送”数据，成功接收后将数据发送至云储存系统，然后主动进入“睡眠”状态；
36.所述云储存系统用于储存所述无线传输系统所接收的数据，所述云储存系统包括向web端开放一个固定的数据接收端口，以接收来自所述无线传输系统的主动网络连接请求，接收来自所述无线传输系统的数据并保存至数据库，数据接收完成后，网络连接由所述无线传输系统主动断开。
37.如图1所示，农业数据采集智能终端包括供电系统、数据采集系统、无线传输系统、云储存系统；太阳能电板输出12v电压到锂电池，锂电池输出3.3v到主控芯片模块和4g模块，主控芯片模块输出端与4g模块输入端相连，主控芯片模块输入端与4g模块输出端相连，所述主控芯片模块输入端与各传感器输出端相连，4g模块通过无线电与云储存服务器相连，
38.设备装配好后，按下开关键，锂电池电量足够时设备将启动工作，电量不够时不启动工作，等待太阳充足时将自动启动工作，考虑到节能以及采集数据的重复性，可设定程序根据特定环境需要让设备工作采集和发送数据到服务器后进入休眠x时间后重新唤醒进行下一次采集和发送数据工作，x时间可为任一时间值，在本实施例中，x时间设置为一小时，设备一般会在户外以下两种情形工作；
39.第一、有太阳的情况：锂电池储电不足光照强度充足时，太阳能板采集光照能量先对锂电池进行充电，大概5分钟左右，设备自动启动工作，工作指示灯亮起，所装配的各传感器对光照强度、空气大气压、空气温湿度、空气pm2.5、风速、风向、雨量以及土壤温湿度、土壤ph及土壤ec等数据进行采集，主控芯片模块按顺序读各传感器的数据，然后将所读的所
有数据打包通过4g模块发送到云云储存系统，当主控芯片模块检测到电池充电到一定量电能时，主控芯片对太阳能充电模块进行管控，太阳能板将停止对锂电池进行充电；当主控芯片模块检测到锂电池耗电低于某一阈值时，主控芯片模块对锂电池进行管控，太阳能板将对锂电池进行充电。
40.第二、无太阳的情况；比如进入夜晚或阴雨天气时，设备工作电源仅由锂电池供电，理论计算，锂电池满电状态进入无光照时，可按程序设定的工作模式持续工作7～15天直到锂电池耗电低于某一阈值后将进入关机状态，等待有光照时重新自动启动工作。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。