本發(fā)明涉及一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是第一生產(chǎn)力。而農(nóng)作物的生產(chǎn)離不開(kāi)農(nóng)田，農(nóng)田的環(huán)境決定著農(nóng)作物的產(chǎn)量。但目前我國(guó)農(nóng)田基數(shù)大，農(nóng)田環(huán)境參差不齊。因此，我們依舊選擇對(duì)普通農(nóng)田進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用科技技術(shù)武裝農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。為了增加農(nóng)作物的產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，需要我們對(duì)農(nóng)田的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè)，以確保農(nóng)作物在最適宜它們的環(huán)境中成長(zhǎng)。目前，農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)采集主要是靠人工通過(guò)一些設(shè)備來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。但是用這種方式不僅浪費(fèi)了大量的人力，而已由于夜晚時(shí)間采集的特殊性，數(shù)據(jù)采集會(huì)變得困難重重。

因此，現(xiàn)在急需一種方便的數(shù)據(jù)采集方式來(lái)解決此問(wèn)題。如中國(guó)專利CN201520417638.5提供的一種農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是，此設(shè)備體積相對(duì)較大，并且供電采用太陽(yáng)能與蓄電池組合的供電，不能保證數(shù)據(jù)在連續(xù)惡劣天氣環(huán)境下的準(zhǔn)確性。因此，我們需要一個(gè)可以在惡劣情況下也能實(shí)時(shí)采集到數(shù)據(jù)，并且能進(jìn)行自動(dòng)保存的檢測(cè)系統(tǒng)。就如中國(guó)專利CN201410170366.3提供的多信息融合的設(shè)施農(nóng)業(yè)生成過(guò)程監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置同樣采用ZIGBEE技術(shù)，能把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)反饋給監(jiān)測(cè)人員。但是，此系統(tǒng)主控單元的程序建立在Liunx系統(tǒng)上，而不是我們熟悉的Windows系統(tǒng)，在操作上帶來(lái)了一定的復(fù)雜性。綜上所述，對(duì)于檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)，急需一種操作方便，工作效率高，易于保存數(shù)據(jù)的檢測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：本發(fā)明提供一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，能在任何時(shí)間段實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地采集到農(nóng)田中的溫度、濕度、光照度等對(duì)作物生長(zhǎng)有影響的環(huán)境信息，以此根據(jù)農(nóng)業(yè)專家知識(shí)庫(kù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行綜合分析，找出作物最適合生長(zhǎng)的自然環(huán)境，最終達(dá)到促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的。

本發(fā)明技術(shù)方案是：一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)端、A/D轉(zhuǎn)換端、數(shù)據(jù)傳輸端、數(shù)據(jù)接收端、D/A轉(zhuǎn)換端和數(shù)據(jù)保存顯示端；多個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)端、A/D轉(zhuǎn)換端、數(shù)據(jù)傳輸端、數(shù)據(jù)接收端、D/A轉(zhuǎn)換端和數(shù)據(jù)保存顯示端依次順序相連。

所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)端包含實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田各項(xiàng)數(shù)據(jù)的傳感器和中央處理器CPU以及其它各項(xiàng)電子元件；

所述各項(xiàng)數(shù)據(jù)的傳感器包含溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器；

所述中央處理器CPU為ZIGBEE模塊，ZIGBEE模塊里集成了STC80C51單片機(jī)的CPU，作為節(jié)點(diǎn)控制端和數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)；

所述其它各項(xiàng)電子元件包含A/D轉(zhuǎn)換端、DS12C887時(shí)鐘芯片和1602液晶顯示屏和儲(chǔ)存器控制芯片。

所述數(shù)據(jù)傳輸端和數(shù)據(jù)接收端采用ZIGBEE的發(fā)射模塊和接收模塊，發(fā)射模塊位于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)端處，用做CPU和發(fā)射檢測(cè)數(shù)據(jù)裝置，接收模塊位于數(shù)據(jù)接收端處，用于接收發(fā)射模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)。

所述的A/D、D/A轉(zhuǎn)換端分別為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)芯片，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)芯片；為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呔刃裕劝褌鞲衅鳈z測(cè)到的模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換端轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后由數(shù)據(jù)傳輸端把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)接收端，再由數(shù)據(jù)接收端上的D/A轉(zhuǎn)換端把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。

所述的數(shù)據(jù)保存顯示端連接數(shù)據(jù)接收端，把轉(zhuǎn)換好的模擬型號(hào)顯示于顯示器上供用戶查看，并且通過(guò)PC機(jī)上編寫(xiě)好的程序，把這些數(shù)據(jù)按時(shí)間、按類型進(jìn)行分類，最終儲(chǔ)存于PC機(jī)上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明不僅克服有線傳輸布線的不便利，而且減輕了監(jiān)測(cè)員自己親自去農(nóng)田檢測(cè)而造成的疲勞，同時(shí)避免了因需要多個(gè)時(shí)段數(shù)據(jù)采集的不便利性；

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，安裝方便，制造容易，工作效率高，能大大減輕農(nóng)田數(shù)據(jù)測(cè)試的時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-2中各標(biāo)號(hào)：1-數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)，101-集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊，102-1602液晶顯示模塊，103-三個(gè)獨(dú)立按鍵，104-傳感器，105-電池槽，106- DS12C887時(shí)鐘芯片，107-儲(chǔ)存控制芯片，108-A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片，2-數(shù)據(jù)接收端，3-顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：如圖1-2所示，一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)接收端2和顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3；其中數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1與數(shù)據(jù)接收端2采用ZIGBEE網(wǎng)關(guān)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而數(shù)據(jù)接收端2與顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3之間的數(shù)據(jù)傳輸采用有線串口傳輸。

所述數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1包括集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101、1602液晶顯示模塊102、三個(gè)獨(dú)立按鍵103、傳感器104、電池槽105、DS12C887時(shí)鐘芯片106、儲(chǔ)存控制芯片107和A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片108；它們之間采用焊接，連接于PCB板上；

所述傳感器104包括了溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器；分別用來(lái)檢測(cè)適合作物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照度。傳感器104通過(guò)焊接與PCB板相連接，通過(guò)集成了STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101進(jìn)行控制，最終完成數(shù)據(jù)的采集。集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101與傳感器104相連接；

所述數(shù)據(jù)接收端2包括集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE接收模塊、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片；

所述顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3運(yùn)用串口與數(shù)據(jù)接收端2進(jìn)行有線連接。

實(shí)施例2：如圖1-2所示，一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)接收端2和顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3；其中數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1與數(shù)據(jù)接收端2采用ZIGBEE網(wǎng)關(guān)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而數(shù)據(jù)接收端2與顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3之間的數(shù)據(jù)傳輸采用有線串口傳輸。

所述數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1包括集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101、1602液晶顯示模塊102、三個(gè)獨(dú)立按鍵103、傳感器104、電池槽105、DS12C887時(shí)鐘芯片106、儲(chǔ)存控制芯片107和A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片108；它們之間采用焊接，連接于PCB板上；

所述傳感器104包括了溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器；分別用來(lái)檢測(cè)適合作物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照度。傳感器104通過(guò)焊接與PCB板相連接，通過(guò)集成了STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101進(jìn)行控制，最終完成數(shù)據(jù)的采集。集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101與傳感器104相連接；

所述數(shù)據(jù)接收端2包括集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE接收模塊、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片；

所述顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端3運(yùn)用串口與數(shù)據(jù)接收端2進(jìn)行有線連接，通過(guò)PC機(jī)上編寫(xiě)好的程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行按時(shí)間、按類別進(jìn)行分類并最終儲(chǔ)存于PC機(jī)上。

供電裝置：數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1和數(shù)據(jù)接收端2可采用7號(hào)電池進(jìn)行供電，顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端PC機(jī)3采用家用220V插座進(jìn)行供電。

電池槽105為7號(hào)電池安放處，為數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1主要的供電模塊。當(dāng)電源接通后，集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101首先檢查DS12C887時(shí)鐘芯片106，如果為設(shè)置的時(shí)間區(qū)域內(nèi)，則啟動(dòng)各類傳感器104，讓傳感器采集此時(shí)的農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片108中，把采集好的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸送入儲(chǔ)存控制芯片107中。之后，集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101檢測(cè)儲(chǔ)存控制芯片107中是否有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，如果檢測(cè)到有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，開(kāi)啟ZIGBEE發(fā)射模塊，把儲(chǔ)存控制芯片107中的傳送至ZIGBEE發(fā)射模塊并發(fā)射出去。而1602液晶顯示模塊102用來(lái)實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1的工作狀態(tài)，三個(gè)獨(dú)立按鍵103來(lái)進(jìn)行控制1602液晶顯示模塊102的開(kāi)啟、關(guān)閉和刷新工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1發(fā)射出去后，數(shù)據(jù)接收端2上的集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE接收模塊開(kāi)始接收發(fā)射過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并傳輸給D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片，把發(fā)射過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。最好由數(shù)據(jù)接收端2上的串口與顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端PC機(jī)3進(jìn)行有線連接，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端PC機(jī)3上，并通過(guò)事先在PC機(jī)上編寫(xiě)好的程序把傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)按照時(shí)間、類型進(jìn)行分類后儲(chǔ)存于PC機(jī)里，供監(jiān)測(cè)員進(jìn)行觀察和查詢。

本發(fā)明的工作過(guò)程是：

本發(fā)明的工作方式是通過(guò)啟動(dòng)ZIGBEE發(fā)射模塊上的STC80C51單片機(jī)，經(jīng)過(guò)PCB板上的電路連接時(shí)鐘芯片，核定完時(shí)間之后啟動(dòng)傳感器開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)一系列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和輸送最終傳入ZIGBEE發(fā)射模塊上。其中，1602液晶顯示模塊102用來(lái)檢測(cè)傳感器的工作狀態(tài)，三個(gè)獨(dú)立按鍵103用來(lái)控制液晶顯示模塊的顯示。具體的：

使用時(shí)，把電池安放在電池槽處，此時(shí)設(shè)備通電。1602液晶顯示模塊屏幕第一排顯示時(shí)間，第二排顯示工作狀態(tài)，用來(lái)檢測(cè)傳感器是否處于工作狀態(tài)。三個(gè)獨(dú)立按鍵的作用分別是開(kāi)啟1602液晶顯示屏、關(guān)閉1602液晶顯示屏以及刷新1602液晶顯示屏的時(shí)間和工作狀態(tài)檢測(cè)。

實(shí)施例3：如圖1-2所示，一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)接收端2、顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端PC機(jī)3。其中數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1與數(shù)據(jù)接收端2直接通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)接收端2與顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)端(PC機(jī))3通過(guò)串口通訊進(jìn)行有線連接和數(shù)據(jù)傳輸。PC機(jī)上有數(shù)據(jù)分類程序，能把收集到的數(shù)據(jù)按要求排列。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1包括集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101、1602液晶顯示模塊102、3個(gè)獨(dú)立按鍵103、傳感器104、電池槽105、DS12C887時(shí)鐘芯片106、儲(chǔ)存控制芯片107和A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片108；以上設(shè)備通過(guò)電烙鐵焊接于設(shè)計(jì)好的PCB電路板上，并且需要把控制程序燒錄于成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101中，以達(dá)到此節(jié)點(diǎn)采集和發(fā)射數(shù)據(jù)的目的。所述此節(jié)點(diǎn)可以安放在農(nóng)田的中適當(dāng)位置，使監(jiān)測(cè)人員操作起來(lái)更為方便。

所述傳感器104包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器。以上所述傳感器分別焊接與PCB電路板上，由集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101進(jìn)行相應(yīng)的控制。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集和發(fā)射節(jié)點(diǎn)1被固定于一個(gè)抗腐蝕、外殼堅(jiān)硬的定制塑料盒中，盒上有蓋子保護(hù)內(nèi)部電路與芯片，只露出三個(gè)獨(dú)立按鍵103、1602液晶顯示模塊102、集成STC80C51單片機(jī)的ZIGBEE發(fā)射模塊101的ZIGBEE天線。盒子側(cè)邊有三個(gè)開(kāi)口，用來(lái)放置各類傳感器104暴露在農(nóng)田環(huán)境中。這樣做的目的是即使在惡劣的天氣環(huán)境下也能保證此節(jié)點(diǎn)的正常工作狀態(tài)。

一種農(nóng)田大數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)的目的在于掌握不同環(huán)境情況對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。所以采取的方法是小時(shí)采樣法，即是每相隔1小時(shí)啟動(dòng)一次系統(tǒng)，把此時(shí)所得的數(shù)據(jù)保存起來(lái)。根據(jù)作物生長(zhǎng)周期的不同設(shè)置不同的檢測(cè)天數(shù)，并且能夠24小時(shí)不間斷的采集數(shù)據(jù)。大大降低了監(jiān)測(cè)人員的工作量。

PC機(jī)上的查詢與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)程序使用Visual Studio 2012進(jìn)行編寫(xiě)，并將接收的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便監(jiān)測(cè)人員可以隨時(shí)查詢和檢閱檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明只是檢測(cè)農(nóng)田的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，找出最適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，并未對(duì)農(nóng)田環(huán)境有任何環(huán)境的改變。

本發(fā)明可以根據(jù)選擇的地點(diǎn)不同更換不同的傳感器探頭，但是得事先對(duì)燒錄于ZIGBEE模塊的程序進(jìn)行相應(yīng)的修改。

本發(fā)明主要目的是通過(guò)作物的生長(zhǎng)情況和所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的關(guān)系比較，找出作物最適合的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到農(nóng)作物的產(chǎn)量進(jìn)行更加科學(xué)的估計(jì)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。