一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端，包括固定杆、底座、空气湿度传感器、温度传感器、二氧化碳检测传感器、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块、RS485接口模块、灌溉控制单元、施肥控制单元、喷药控制单元、姿态传感器、固定架、控制室、太阳能板和摄像头；控制室包括壳体、以及设置在壳体内的主控模块和电源模块；主控模块主要由电路板、以及集成在电路板上的MCU和存储器。本实用新型专利技术可靠性好，通过相应的传感器实时采集田间的信息，并且通过相应的控制单元对田地进行相应的灌溉、施肥和驱除病虫害，能够实现实时监控田间情况，对田间田地进行合理化控制，信号覆盖足、功耗低和费效比高，能保证数据稳定传输。

A Field Wireless Terminal Based on LoRa Communication in WAN

The utility model discloses a wide area network field wireless terminal based on LoRa communication, including a fixed rod, a base, an air humidity sensor, a temperature sensor, a carbon dioxide detection sensor, a soil salinity sensor, a soil humidity sensor, a LoRa communication module, an RS485 interface module, an irrigation control unit, a fertilization control unit, a spraying control unit, an attitude sensor and a fixing unit. Fixed frame, control room, solar panel and camera; control room includes shell, as well as the main control module and power module set in the shell; the main control module is mainly composed of circuit board, MCU and memory integrated on the circuit board. The utility model has good reliability, collects field information in real time through corresponding sensors, and carries out corresponding irrigation, fertilization and pest removal through corresponding control units. The utility model can realize real-time monitoring of field conditions, rationalize control of field fields, and has sufficient signal coverage, low power consumption and high cost-efficiency ratio, thus ensuring stable data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端
本技术属于自动监测控制
，涉及一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端。
技术介绍
传统的广域连接应用主要借助电信运营商提供的蜂窝网络进行连接，工业、能源、交通、物流等各行业广泛采用蜂窝网络实现互联。但仍有大量的设备应用是现有蜂窝网络技术无法满足的，比如农业灌溉，田间传感器、蔗地管理基地、环境监测站等的数据采集等，这些田间固定设备需要定期上传数据，若采用现有运营商蜂窝网络进行联网，可能遇到信号覆盖不足、功耗高、费效比低等问题，特别是处在人口稀少或环境复杂的区域时，运营商网络覆盖盲区或信号强度不足等的问题，难以保障数据的稳定传输，甚至，很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了。导致一方面无法实时监控田间的情况，另一方面无法对田间田地进行合理化的控制。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出一种能够实现实时监控田间情况，对田间田地进行合理化控制，信号覆盖足、功耗低和费效比高，能保证数据稳定传输的基于LoRa通讯的广域网田间无线终端。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端，包括固定杆、底座、空气湿度传感器、温度传感器、二氧化碳检测传感器、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块、RS485接口模块、灌溉控制单元、施肥控制单元和喷药控制单元；所述的固定杆的一端固定安装在底座上，固定杆另一端安装有姿态传感器；所述的固定杆上端处安装有固定架，固定杆的下端处安装有控制室；所述的固定杆的中间处安装有太阳能板；在所述的固定架的端部处安装有摄像头；所述的空气湿度传感器、温度传感器和二氧化碳检测传感器分别安装在固定杆上；所述的控制室包括壳体、以及设置在壳体内的主控模块和电源模块；所述的主控模块主要由电路板、以及集成在电路板上的MCU和存储器；所述的LoRa通讯模块、RS485接口模块均集成在电路板上与MCU相连；所述的RS485接口模块主要由RS485接口组成；所述的灌溉控制单元、施肥控制单元、喷药控制单元分别与MCU相连；所述的姿态传感器、空气湿度传感器、温度传感器、二氧化碳检测传感器、摄像头、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器分别接入到到相应的RS485接口与MCU相连；所述的姿态传感器、空气湿度传感器、温度传感器、二氧化碳检测传感器、摄像头、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块分别与电源模块相连；所述的太阳能板与电源模块电相连；所述的灌溉控制单元包括水箱Ⅰ、喷头Ⅰ和水泵Ⅰ；所述的水泵Ⅰ安装在水箱Ⅰ内；所述的喷头Ⅰ通过管道与水泵Ⅰ相连；所述的水泵Ⅰ通过继电器Ⅰ与MCU、电源模块相连；所述的施肥控制单元包括水箱Ⅱ、喷头Ⅱ和水泵Ⅱ；所述的水泵Ⅱ安装在水箱Ⅱ内；所述的喷头Ⅱ通过管道与水泵Ⅱ相连；所述的水泵Ⅱ通过继电器Ⅱ与MCU、电源模块相连；所述的喷药控制单元包括水箱Ⅲ、喷头Ⅲ和水泵Ⅲ；所述的水泵Ⅲ安装在水箱Ⅲ内；所述的喷头Ⅲ通过管道与水泵Ⅲ相连；所述的水泵Ⅲ通过继电器Ⅲ与MCU、电源模块相连。作为进一步的技术改进，还包括电动推杆和驱动电机；所述的太阳能板的四个角落分别安装有光照传感器；所述的固定杆中间处位置次设有轴承Ⅰ、轴承Ⅱ和齿轮Ⅰ；所述的太阳能板背面安装有导轨和横杆Ⅱ，在导轨上设置有滑块；所述的滑块上固定安装有横杆Ⅰ；所述的横杆Ⅰ的一端与滑块固连，另一端通过铰链Ⅰ与轴承Ⅰ相连；所述的横杆Ⅱ的一端与太阳能板固连，另一端通过铰链Ⅱ与电动推杆的伸缩端端部相连，电动推杆的另一端固定安装在轴承Ⅱ上；所述的电动推杆上安装有电机基座；所述的驱动电机固定安装在电机基座上；所述的驱动电机的驱动轴上安装有齿轮Ⅱ；所述的齿轮Ⅱ与齿轮Ⅰ相啮合。光照传感器实时检测田间的光照强度情况并反馈给MCU，如果太阳能板上的四个光照传感器反馈给MCU的光照强度值相互间差值较大时，MCU可以控制电动推杆伸长缩短，调整太阳能板与水平面的夹角，同时MCU可以控制驱动电机转动，驱动电机带动齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ转动，太阳能板可以绕固定杆旋转，调整太阳能板的方位，使得太阳能板调整到接收光照最强的位置；电动推杆伸缩过程，滑块在导轨中滑动，方便调整太阳能板与水平面的夹角。作为进一步的技术改进，所述的MCU模块采用基于ARMCortex-M0内核的超低功耗8位单片机。作为进一步的技术改进，所述的LoRa通讯模块包括设置在壳体顶部的LoRa天线。作为进一步的技术改进，所述的电源模块为ER34615锂亚硫酰氯电池，ER34615锂亚硫酰氯电池采用全密封结构不锈钢钢壳包装。ER34615锂亚硫酰氯电池采用全密封结构不锈钢钢壳包装尤其适合在恶劣环境下进行工作。在本技术中，设置有外接电源插口，电源模块通过外接电源插口可以及时补充电量，确保最大时间在线。所述的存储器模块用于存储传感器采集的参数。所述的电源模块具有过压过流保护、直流降压、电池充电功能，为终端运行提供安全可靠的电源。RS485接口模块是负责与部分有线传感器设备连接的通信接口，可以连接一个或多个传感器，连接多个传感器时，各传感器控制器之间通过Modbus协议进行传输数据。LoRa通讯模块外置LoRa天线，用于LoRa信号接收与发送，LoRa通讯模块的LoRa网络采用星形组网方式，主要由传感器设备、网元（终端）、网关、控制设备组成，网元采用semtechSX1278射频芯片，面向137MHz～525MHz全球免费工作频段，无需SIM卡，无需额外支付网络通信费用，具备零通信成本的优点，最高传输速率300kbps，负责数据的采集与控制。数据的采集使用有线采集的方式，采用一对一或者一对多的方式，通过RS485接口与传感器设备进行连接，使用Modbus作为通信协议，由终端采集传感器信息处理后通过LoRa模块发送到网关；网关采用SX1301芯片，处于星形网络的核心位置，是网元和服务器之间的信息桥梁，网关与服务器间通过2G/3G/4G/WIFI/POE进行通信，将传感器采集到的信息上传到服务器。系统在服务器上获取相关传感器数据并进行分析、处理后，实现相关的功能与应用。本技术的工作原理：MCU通过LoRa通讯模块与服务器进行数据交互，土壤盐分传感器和土壤湿度传感器均埋藏在田地内，水箱Ⅰ、水箱Ⅱ、水箱Ⅲ均放置在田地中或仓库内，喷头Ⅰ和喷头Ⅲ安装在田地的支撑杆上，喷头Ⅱ放置在田地表面；MCU的I/O端与NPN型三极管Q的基极a引脚相连，NPN型三极管Q的的发射极c引脚与电阻R的一端相连，电阻R的另一端与电源模块负极、地相连，NPN型三极管Q的集电极与继电器K继电控制端c引脚相连，继电器K继电控制端的d引脚与电源模块的正极相连，继电器K闸门控制端连接对应水泵的电源输入端；姿态传感器实时采集田间三维地形数据，并把田间三维地形数据反馈给MCU，MCU通过LoRa通讯模块将田间三维地形数据发送给服务器，服务器通过外置的显示屏显示相应的田间三维地形数据，方便田间管理人员可以实时掌握各片田区的三维地形情况；空气湿度传感器实时检测田间的空气湿度值，并把田间的空气湿度值反馈给MCU，温度传感器实时检测田间的温度值。并把田间的温度值反馈给MUC，MCU通过LoRa通讯模块将田间的空气湿度值和温度值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端，其特征在于：包括固定杆（1）、底座（15）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块、RS485接口模块、灌溉控制单元、施肥控制单元和喷药控制单元；所述的固定杆（1）的一端固定安装在底座（15）上，固定杆另一端安装有姿态传感器（12）；所述的固定杆（1）上端处安装有固定架（13），固定杆的下端处安装有控制室；所述的固定杆的中间处安装有太阳能板（3）；在所述的固定架（13）的端部处安装有摄像头（17）；所述的空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）和二氧化碳检测传感器（21）分别安装在固定杆（1）上；所述的控制室包括壳体（14）、以及设置在壳体（14）内的主控模块和电源模块；所述的主控模块主要由电路板、以及集成在电路板上的MCU和存储器；所述的LoRa通讯模块、RS485接口模块均集成在电路板上与MCU相连；所述的RS485接口模块主要由RS485接口组成；所述的灌溉控制单元、施肥控制单元、喷药控制单元分别与MCU相连；所述的姿态传感器（12）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、摄像头（17）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器分别接入到到相应的RS485接口与MCU相连；所述的姿态传感器（12）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、摄像头（17）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块分别与电源模块相连；所述的太阳能板（3）与电源模块电相连；所述的灌溉控制单元包括水箱Ⅰ、喷头Ⅰ和水泵Ⅰ；所述的水泵Ⅰ安装在水箱Ⅰ内；所述的喷头Ⅰ通过管道与水泵Ⅰ相连；所述的水泵Ⅰ通过继电器Ⅰ与MCU、电源模块相连；所述的施肥控制单元包括水箱Ⅱ、喷头Ⅱ和水泵Ⅱ；所述的水泵Ⅱ安装在水箱Ⅱ内；所述的喷头Ⅱ通过管道与水泵Ⅱ相连；所述的水泵Ⅱ通过继电器Ⅱ与MCU、电源模块相连；所述的喷药控制单元包括水箱Ⅲ、喷头Ⅲ和水泵Ⅲ；所述的水泵Ⅲ安装在水箱Ⅲ内；所述的喷头Ⅲ通过管道与水泵Ⅲ相连；所述的水泵Ⅲ通过继电器Ⅲ与MCU、电源模块相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa通讯的广域网田间无线终端，其特征在于：包括固定杆（1）、底座（15）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块、RS485接口模块、灌溉控制单元、施肥控制单元和喷药控制单元；所述的固定杆（1）的一端固定安装在底座（15）上，固定杆另一端安装有姿态传感器（12）；所述的固定杆（1）上端处安装有固定架（13），固定杆的下端处安装有控制室；所述的固定杆的中间处安装有太阳能板（3）；在所述的固定架（13）的端部处安装有摄像头（17）；所述的空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）和二氧化碳检测传感器（21）分别安装在固定杆（1）上；所述的控制室包括壳体（14）、以及设置在壳体（14）内的主控模块和电源模块；所述的主控模块主要由电路板、以及集成在电路板上的MCU和存储器；所述的LoRa通讯模块、RS485接口模块均集成在电路板上与MCU相连；所述的RS485接口模块主要由RS485接口组成；所述的灌溉控制单元、施肥控制单元、喷药控制单元分别与MCU相连；所述的姿态传感器（12）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、摄像头（17）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器分别接入到到相应的RS485接口与MCU相连；所述的姿态传感器（12）、空气湿度传感器（19）、温度传感器（20）、二氧化碳检测传感器（21）、摄像头（17）、土壤盐分传感器、土壤湿度传感器、LoRa通讯模块分别与电源模块相连；所述的太阳能板（3）与电源模块电相连；所述的灌溉控制单元包括水箱Ⅰ、喷头Ⅰ和水泵Ⅰ；所述的水泵Ⅰ安装在水箱Ⅰ内；所述的喷头Ⅰ通过管道与水泵Ⅰ相连；所述的水泵Ⅰ通过继电器Ⅰ与MCU、电源模块相连；所述的施肥控制单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琦，
申请(专利权)人：广西润桂科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45