农业环境监测系统技术方案

本发明专利技术涉及农业技术领域，公开了一种农业环境监测装置。本发明专利技术中，提供了一种将信号采集电路和节点电路分别独立设计，二者之间通过通信接口实现物理连接的监测模块以及监测系统。因为在实际应用过程中，仅有信号采集电路部分需要同外界环境相接触，故障发生率高。本发明专利技术中，信号采集电路部分发生故障时，只需要通过拔插信号采集模块即可实现更换，省去了将节点模块的MAC匹配至汇聚节点的过程，使得维护更加方便，使不擅长使用电子产品的农场工作人员更容易接受本发明专利技术。此外，本发明专利技术的汇聚节点中仅使用少量的功能模块来实现整个环境监测过程，极大地降低了功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业
，特别涉及一种农业环境监测系统。
技术介绍
随着科技的进步，农业环境监测系统已经广泛地运用于农业生产经营中，极大地方便了农场的管理，甚至可以通过自动控制的方式来实现农场的环境控制。现有的农业环境监测系统节点主要分为信号采集电路、信号传输电路和信号处理电路。其中信号采集电路可以分为有线、无线两种，有线电路的好处在于，在单个传感器故障可以通过更换单个传感器来实现维护，缺点在于线路的布放难度大，不美观。无线电路则将信号采集电路和信号处理电路、无线传输电路集成为一个整体的模块，可以整齐地布放在农业大棚中。实际上，在监测过程中需要将相应的传感器与空气相接触，将信号采集电路集成到整体的模块中，不能将模块完全封装，因此PCB容易发生故障，故障时，需要替换整个节点模块。替换整个节点模块，需要匹配新节点模块的MAC地址和节点编号，设置方式相对繁琐，在不擅长操作电子产品的农户中难以推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将信号采集电路独立出来的农业环境监测装置，通过物理拔插的方式即可完成信号采集模块2的更换。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种用于农业环境监测的监测装置，包括监测模块1、信号采集模块2以及第一通信接口 3 ;该监测模块I包括相互连接的微处理器和第一无线通信模块；该监测模块I通过第一通信接口 3与信号采集模块2插接或与上位机插接； 该信号采集模块2用于采集农业环境数据；当监测模块I与上位机插接时，该监测模块I中的第一无线通信模块的通信参数通过第一通信接口 3上传至上位机； 当监测模块I与信号采集模块2插接时，该微处理器用以: 通过第一通信接口 3接收农业环境数据； 以及对农业环境数据进行信号处理后通过第一无线通信模块反馈至上位机。本专利技术相对于现有技术而言，提供了一种将信号采集电路和节点电路分别独立设计为一个模块，二者之间通过通信接口实现物理连接。因为在实际应用过程中，仅有信号采集电路部分需要同外界环境相接触，发生故障时，只需要通过拔插信号采集模块2即可实现更换，省去了将监测模块I的参数(包括MAC地址等)匹配至上位机的过程，使得维护更加方便，使不擅长使用电子产品的农场工作人员更容易接受本专利技术。作为优选的，该监测模块I还包括用于操控外部设备改变环境变量的控制单元，控制单元和微处理器相连接；微处理器还用以依据农业环境数据控制控制单元，进而操控外部设备改变环境变量。通过增设用于操控外部设备改变环境变量的控制单元，可以实现农业环境的自动控制，例如在土壤缺水时控制水阀实现自动浇水等功能。由于土壤的温湿度环境与室内环境的温湿度环境不同，用于监测室内环境的信号采集模块2若用于监测土壤的温湿度，信号采集模块2容易被土壤中的水分腐蚀出现故障。因此，作为优选的，可以设计一种专门用于监测土壤温湿度的信号采集模块2，该信号采集模块2包括用于监测土壤温湿度的温度传感器和湿度传感器。作为优选的，在监测模块I与信号采集模块2的连接处设有配对的卡合装置4，该卡合装置4可以是卡扣和卡扣凹槽，卡扣可以设置在监测模块I上，也可以设置在信号采集模块2上。通过卡扣，可以使监测模块I和信号采集模块2能够更好地连接，防止使用过程中信号采集模块2脱落。更进一步的，在监测模块I与信号采集模块2的连接处设有用于锁定卡扣的卡扣锁件。通过卡扣锁件，可以将卡扣锁定，防止因卡扣松动而造成信号采集模块2脱落。更进一步的，在监测模块I与信号采集模块2的连接处设有用于隔离空气的挡板5，该挡板5可拆卸；且该挡板5在监测模块I与信号采集模块2插接时全面覆盖监测模块I与信号采集模块2之间的缝隙。通过在两个模块的连接处设置可拆卸挡板5，可以有效防止模块之间的空气流通，进而防止第一通信接口 3锈蚀。更进一步的，本专利技术还提供了一种监测农业环境的监测系统，包括汇聚节点6和N个上述任意一种的监测装置，N大于或者等于I ;汇聚节点6用于接收、汇总第一无线通信模块所发送的通信信号。该汇聚节点6包括用于接收第一无线通信模块发送的无线信号的第二无线通信模块，用于汇总、处理通信数据的单片机，以及用于与监测装置、操作维护终端通信的第二通信接口 7 ;单片机分别与第二无线通信模块、第二通信接口 7相连接。本专利技术的汇聚节点6中仅使用少量的功能模块来实现整个环境监测过程，极大地降低了功耗。在需要进行数据配置维护时，可以通过通信接口或者无线网络来实现与PC机的连接，利用PC进行参数配置。作为优选的，在监测装置和汇聚节点6上分别设有无线匹配开关8，监测模块I的无线匹配开关8分别与第一无线通信模块和微处理器相连接；汇聚节点6的无线匹配开关8分别与第二无线通信模块和单片机相连接。在需要进行MAC匹配时，可以通过同时按下监测模块I和汇聚节点6上的无线匹配开关8进行快速匹配。作为优选的，该汇聚节点6设有用于存储监测数据的移动数据存储单元，该数据存储单元与单片机相连接，系统可以将监测到的实时数据传输至移动数据存储单元中。作为优选的，该汇聚节点6设有用于发出环境异常警报的报警单元，该报警单元与单片机相连接，在环境发生异常时报警单元可以发出报警信号，提醒工作人员处理。作为优选的，该汇聚节点6上设有显示屏插槽，该显示屏插槽上能够安装可拆卸的显示屏9.通过在汇聚节点6上安装显示屏9，可以直接从汇聚节点6上查看到所采集的信息，在不需要查看数据时可以直接卸下显示屏9，降低汇聚节点6的功耗。更进一步的，显示屏9的边缘设有用于设置参数的操控面板。通过操控面板，可以实现直接利用汇聚节点6进行参数设置的功能。更进一步的，显示屏9为触摸显示屏。【附图说明】图1为本专利技术第一种实施方式的物理结构示意框图； 图2为本专利技术用于检测土壤温湿度的信号采集模块示意图； 图3为本专利技术中设有挡板的信号采集模块； 图4为本专利技术第二种实施方式的物理结构示意框图； 图5为本专利技术第三种实施方式中汇聚节点6的结构示意图。附图编号: 1:监测模块；2:信号采集模块；3:第一通信接口； 4:卡合装置；5:挡板；6:汇聚节点；7:第二通信接口； 8:无线匹配开关；9:显示屏。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。本专利技术的第一实施方式涉及一种用于农业环境监测的监测装置，如图1所示，包括监测模块1、信号采集模块2以及第一通信接口 3，该第一通信接口 3为USB接口 ；该监测模块I包括相互连接的微处理器和第一无线通信模块，该第一无线通信模块为ZigBee模块但不限于ZigBee模块；该监测模块I通过第一通信接口 3与信号采集模块2插接或与上位机插接，该上位机可以是装有监控程序的PC机，也可以是专用的汇聚节点6 ; 该信号采集模块2用于采集农业环境数据，包括了用于监测农业环境数据所必需的传感器；当监测模块I与上位机插接时，该监测模块I中的第一无线通信模块的通信参数(包括MAC地址、模块编号等)通过第一通信接口 3上传至上位机进行匹配，完成匹配后即可实现无线通信。当监测模块I与信号采集模块2插接时，该微处理器用以: 通过第一通信接口 3接收农业环境数据； 以及对农业环境数据进行信号处理后通过第一无线通信模块反馈至上位机。在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于农业环境监测的监测装置，其特征在于，包括监测模块（1）、信号采集模块（2）以及第一通信接口（3）；所述监测模块（1）包括相互连接的微处理器和第一无线通信模块；所述监测模块（1）通过所述第一通信接口（3）与所述信号采集模块（2）插接或与上位机插接；所述信号采集模块（2）用于采集农业环境数据；所述监测模块（1）与所述上位机插接时，所述监测模块（1）中的第一无线通信模块的通信参数通过所述第一通信接口（3）上传至所述上位机；所述监测模块（1）与信号采集模块（2）插接时，所述微处理器用以：通过所述第一通信接口（3）接收所述农业环境数据；对所述农业环境数据进行信号处理后通过所述第一无线通信模块反馈至上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱昕，金曦，芮文艳，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32