【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境监测，更具体地说，特别涉及一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统。
技术介绍
1、目前，农业生产活动涉及粮食、棉花、油料、麻类、丝绸、茶叶、糖类、蔬菜、烟草、果树、药材及其他经济作物的种植，对环境条件有严格要求。随着气候变化对农业生产的影响日益显著，对特定区域内的小气候变化进行细致监测变得尤为重要。小气候信息采集系统，作为一款针对农业生态环境监测设计的小型自动气象信息采集站，集成了温湿度、光照、光合作用、雨量、风速和风向等多种传感器。这一系统可以有效预防因环境不适应导致的“南橘北枳”等农作物生长问题，及时调整种植策略以满足作物对环境的需求，优化产量和质量。
2、然而，现有的小气候监测系统常依赖于大型、高成本的设备，且在小范围及难以接触的区域的应用受限，同时在数据实时传输和高精度分析方面也存在不足。此外，该系统不仅适用于农业，还可应用于林业和环境等领域的气象研究。因此，发展一种成本效益高、易于部署且能够实现高精度数据分析的小气候信息采集系统显得尤为迫切。这将极大地促进对小区域气候条件的实时监测和精确管理，为全球气候变化下的农业生产提供科学依据。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，集成了低功耗无线传感网络技术和云计算平台，能够实时、准确地收集并分析微气候数据，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于stm32微控
3、所述数据存储单元用于存储空气数据、温度数据、湿度数据、风向数据、风速数据、光照数据、降雨量数据；
4、所述数据分析单元用于对空气数据、温度数据、湿度数据、风向数据、风速数据、光照数据和降雨量数据进行预处理、清洗和分析；
5、所述数据采集单元通信连接云服务器，所述数据采集单元电性连接数据分析单元，所述数据分析单元电性连接有数据存储单元，所述供电单元采用锂电池供电系统，所述数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元外设置有控制单元，通过控制单元控制数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元对农业生态环境的空气、温度、湿度、光照、降雨量、风速、风向进行采集、分析、对比和存储，根据对比结果制定对应的农业生产计划，所述控制单元基于stm32微控制器进行核心处理，所述云服务器一端通讯连接可视化前端，通过可视化前端进行远程控制分析采集的环境数据。
6、作为本专利技术一种可选的方案，所述可视化前端提供基于ruoyi开发的web数据采集检测系统前端平台，用户可以实时查看环境数据和分析结果。
7、作为本专利技术一种可选的方案，所述数据采集单元内部集成有采集模块，所述采集模块用于采集农业生态环境中的空气数据、湿度数据、温度数据、光照数据、降雨量数据、风速数据和风向数据；所述采集模块一端电性连接通信模块，所述通信模块与云服务器通信连接，用于将空气数据、温度数据、湿度数据、风向数据、风速数据、光照数据、降雨量数据传输至云服务器中，进行数据备份。
8、作为本专利技术一种可选的方案，所述通信模块采用4g通讯模块，4g通讯模块电性连接有rs485模块，4g通讯模块通过rs485模块实现数据的传输，通讯协议采用modbus协议；4g通讯模块的最大工作电压设置为3.3v，4g通讯模块的最大工作电流设置为72ma。
9、作为本专利技术一种可选的方案，所述通信模块上设置16个rs485通讯数据采集接口，分别与rs485模块进行通讯，但是在本系统中只使用13个通讯数据采集接口，余下的为以后增加传感器种类做备用，rs485是共享总线结构，每个接口可通过连接线缆挂接一个或多个设备，且具备自动选择通信技术的功能，能够根据信号强度和数据传输速率在ble技术和4g通信技术之间自动切换，以保证数据传输的连续性和稳定性。
10、作为本专利技术一种可选的方案，所述采集模块内部集成有多个环境传感器，包括但不限于温湿度传感器、大气压力传感器、土壤温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、总辐照量传感器、辐射时数传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、土壤ph传感器、土壤盐分传感器以及雨量传感器，且设置的波特率均为9600 bit/s。
11、作为本专利技术一种可选的方案，所述控制单元基于stm32微控制器进行核心处理，具有modbus通信协议功能，能够与各传感器进行通信并收集数据，同时该微控制器包括内置的数据缓存功能，用于临时存储从传感器接收到的数据，具体采用stm32f407芯片，具体型号为stm32f407zgt6，stm32f407zgt6芯片内部设置有1mb内置flash，stm32f407zgt6芯片的运行内存设置为192kb+4kb。
12、作为本专利技术一种可选的方案，所述云服务器采用bilstm-cnn-attention深度学习模型对接收到的微气候数据进行分析处理，该模型能够识别数据中的时间序列特征并进行趋势预测，输出的数据分析结果包括但不限于气温变化、湿度变化趋势、风速变化预测及光照强度分布预测。
13、本专利技术提供了一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，具备以下有益效果：
14、1、模块化设计：系统整体采用模块化设计，用户可根据需要选择不同的传感器和通信模块，易于扩展和定制。
15、2、rs485通信系统：rs485优化设计，以及专为环境监测优化的硬件电路设计；这种设计考虑了能效和通信效率，适用于远程和难以接触的地区进行环境监测；优化了rs485线路的设备数量会受到电缆类型和波特率的影响。
16、3、ai数据处理：首次将bilstm-cnn-attention模型应用于小气候信息的分析，提高了数据处理的准确性和预测能力。
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1.一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：包括供电单元、数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元，所述供电单元电性连接于数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元，用于设备的持续作业，
2.根据权利要求1所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述可视化前端提供基于ruoyi开发的Web数据采集检测系统前端平台，用户可以实时查看环境数据和分析结果。
3.根据权利要求1所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述数据采集单元内部集成有采集模块，所述采集模块用于采集农业生态环境中的空气数据、湿度数据、温度数据、光照数据、降雨量数据、风速数据和风向数据；所述采集模块一端电性连接通信模块，所述通信模块与云服务器通信连接，用于将空气数据、温度数据、湿度数据、风向数据、风速数据、光照数据、降雨量数据传输至云服务器中，进行数据备份。
4.根据权利要求3所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述通信模块采用4G通讯模块，4G通讯模块电性连接有RS485模块，
5.根据权利要求4所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述通信模块上设置16个RS485通讯数据采集接口，分别与RS485模块进行通讯，但是在本系统中只使用13个通讯数据采集接口，余下的为以后增加传感器种类做备用，RS485是共享总线结构，每个接口可通过连接线缆挂接一个或多个设备，且具备自动选择通信技术的功能，能够根据信号强度和数据传输速率在BLE技术和4G通信技术之间自动切换，以保证数据传输的连续性和稳定性。
6.根据权利要求3所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述采集模块内部集成有多个环境传感器，包括但不限于温湿度传感器、大气压力传感器、土壤温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、总辐照量传感器、辐射时数传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、土壤PH传感器、土壤盐分传感器以及雨量传感器，且设置的波特率均为9600 bit/s。
7.根据权利要求1所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述控制单元基于STM32微控制器进行核心处理，具有Modbus通信协议功能，能够与各传感器进行通信并收集数据，同时该微控制器包括内置的数据缓存功能，用于临时存储从传感器接收到的数据，具体采用STM32F407芯片，具体型号为STM32F407ZGT6，STM32F407ZGT6芯片内部设置有1MB内置flash，STM32F407ZGT6芯片的运行内存设置为192KB+4KB。
8.根据权利要求1所述的一种基于STM32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述云服务器采用BILSTM-CNN-Attention深度学习模型对接收到的微气候数据进行分析处理，该模型能够识别数据中的时间序列特征并进行趋势预测，输出的数据分析结果包括但不限于气温变化、湿度变化趋势、风速变化预测及光照强度分布预测。
...【技术特征摘要】
1.一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：包括供电单元、数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元，所述供电单元电性连接于数据采集单元、数据分析单元以及数据储存单元，用于设备的持续作业，
2.根据权利要求1所述的一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述可视化前端提供基于ruoyi开发的web数据采集检测系统前端平台，用户可以实时查看环境数据和分析结果。
3.根据权利要求1所述的一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述数据采集单元内部集成有采集模块，所述采集模块用于采集农业生态环境中的空气数据、湿度数据、温度数据、光照数据、降雨量数据、风速数据和风向数据；所述采集模块一端电性连接通信模块，所述通信模块与云服务器通信连接，用于将空气数据、温度数据、湿度数据、风向数据、风速数据、光照数据、降雨量数据传输至云服务器中，进行数据备份。
4.根据权利要求3所述的一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述通信模块采用4g通讯模块，4g通讯模块电性连接有rs485模块，4g通讯模块通过rs485模块实现数据的传输，通讯协议采用modbus协议；4g通讯模块的最大工作电压设置为3.3v，4g通讯模块的最大工作电流设置为72ma。
5.根据权利要求4所述的一种基于stm32微控制器的小气候信息采集系统，其特征在于：所述通信模块上设置16个rs485通讯数据采集接口，分别与rs485模块进行通讯，但是在本系统中只使用13个通讯数据采集接口，余下的为以后增加传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：周继禹，万年飞，林文军，李昕元，殷恬怡，薛楷，
申请(专利权)人：无锡雷华网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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