大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及農(nóng)田作物生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，國內(nèi)外學(xué)者對農(nóng)田墑情監(jiān)測技術(shù)進行了大量的研究。發(fā)達國家已經(jīng)將無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)等先進的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田信息監(jiān)測中，而我國卻大尺度上依賴于遙 感技術(shù)，對于小范圍內(nèi)主要依靠人工定點測量。不過近幾年，無線信息監(jiān)控技術(shù)也逐漸應(yīng)用 于農(nóng)田。主要出現(xiàn)了如下技術(shù)：基于3s(GPS、GIS、GPRS)的農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)、利用太 陽能電源的監(jiān)測系統(tǒng)、采用ARM單片機結(jié)合Linux實現(xiàn)農(nóng)田信息監(jiān)測、利用藍牙技術(shù)和傳感 器構(gòu)建農(nóng)田信息監(jiān)測系統(tǒng)；最近也出現(xiàn)了采用GPRS+MSP430實現(xiàn)農(nóng)田信息監(jiān)測的技術(shù)。
[0003] 但是，上述技術(shù)中，大多數(shù)系統(tǒng)主要采用串行或現(xiàn)場總線等有線通信方式，對無人 值守、地域廣闊的監(jiān)測對象，布線比較困難，且投入較高；雖然有部分采用GSM、GPRS等無線 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，但使用單一，總體費用較高；ARM等單片機雖然運行穩(wěn)定，但功耗較高，維護 成本大，且需要布線，安裝麻煩；使用藍牙雖然在一定范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無線傳輸，但是有效 距離太短，在農(nóng)田環(huán)境下并不適用。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存 在的前述問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，包括：太陽能供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、設(shè)備控制系 統(tǒng)、zigbee傳輸系統(tǒng)、GPRS模塊和監(jiān)控中心，所述太陽能供電系統(tǒng)為所述監(jiān)控系統(tǒng)供電，所 述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和所述設(shè)備控制系統(tǒng)均與所述zigbee傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接，所述zigbee傳 輸系統(tǒng)通過所述GPRS模塊與所述監(jiān)控中心數(shù)據(jù)連接。
[0007] 優(yōu)選地，所述監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和數(shù)據(jù)展示設(shè)備。
[0008] 進一步地，還包括監(jiān)控終端，所述監(jiān)控終端與所述監(jiān)控中心數(shù)據(jù)連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述監(jiān)控終端包括：PC機、手機和/或平板電腦。
[0010] 優(yōu)選地，所述太陽能供電系統(tǒng)包括太陽能電池板、控制器和蓄電池，所述太陽能電 池板和所述蓄電池均與所述控制器連接，所述控制器與所述監(jiān)控系統(tǒng)的其他部件連接。
[0011] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括環(huán)境因子傳感器和zigbee終端節(jié)點，所述環(huán)境因 子傳感器與所述zigbee終端節(jié)點--對應(yīng)數(shù)據(jù)連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述環(huán)境因子傳感器包括空氣溫濕度傳感器，C02濃度傳感器、光照強度 傳感器、風(fēng)速傳感器、土壤PH傳感器和土壤溫濕度傳感器。
[0013] 優(yōu)選地，所述zigbee傳輸系統(tǒng)包括依次連接的：zigbee終端節(jié)點、zigbee路由節(jié) 點和zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)均通過所述zigbee終端節(jié)點 與所述zigbee傳輸系統(tǒng)連接，所述zigbee傳輸系統(tǒng)通過所述zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點與所述 GPRS模塊連接。
[0014] 優(yōu)選地，所述設(shè)備控制系統(tǒng)包括環(huán)境因子調(diào)節(jié)設(shè)備和zigbee終端節(jié)點，所述環(huán)境 因子調(diào)節(jié)設(shè)備與所述zigbee終端節(jié)點--對應(yīng)數(shù)據(jù)連接。
[0015] 優(yōu)選地，所述環(huán)境因子調(diào)節(jié)設(shè)備包括灌溉設(shè)備。
[0016] 本實用新型的有益效果是：本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié) 合了 ZIGBEE、GPRS和太陽能存儲發(fā)電技術(shù)，由于ZigBee是一種低功耗、低復(fù)雜度，低數(shù)據(jù)速 率、低成本的無線組網(wǎng)技術(shù)，所以，解決了現(xiàn)有技術(shù)中ARM等功耗高的問題，結(jié)合GPRS技術(shù) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸與控制，解決了有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩，成本高，不適合大田環(huán)境的問題；采 用太陽能供電，避免了布線帶來的安裝繁雜，成本高的問題，而且可移動性強，綠色環(huán)保，特 別適合農(nóng)田這種采集點分散，地域廣的地方使用。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)的總體工作流程示意圖；
[0019] 圖3是本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作流程示 意圖；
[0020] 圖4是本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備控制工作流程示 意圖；
[0021] 圖5是本實用新型實施例提供的GPRS模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器通信示意圖；
[0022] 圖6是本實用新型實施例提供的GPRS與服務(wù)器通信時的遠程配置界面示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實 用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用 新型，并不用于限定本實用新型。
[0024] 如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，包括：太陽 能供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)、zigbee傳輸系統(tǒng)、GPRS模塊和監(jiān)控中心，所述 太陽能供電系統(tǒng)為所述監(jiān)控系統(tǒng)供電，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和所述設(shè)備控制系統(tǒng)均與所述 zigbee傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接，所述zigbee傳輸系統(tǒng)通過所述GPRS模塊與所述監(jiān)控中心數(shù)據(jù) 連接。
[0025] 上述結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，其工作過程為：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)定時獲取大田環(huán)境的各種影 響因子數(shù)據(jù)，其中，重要的影響因子包括：空氣溫濕度，c〇2濃度、光照強度、風(fēng)力、土壤酸堿 度和土壤溫濕度等參數(shù)信息，因此，具體為通過傳感器定時獲取空氣溫濕度，c〇2濃度、光照 強度、風(fēng)力、土壤酸堿度和土壤溫濕度等參數(shù)信息。采集到的各個參數(shù)信息之后通過zigbee 傳輸系統(tǒng)傳輸至GPRS模塊，再由GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心內(nèi)安裝數(shù)據(jù) 處理軟件和控制軟件，從而實現(xiàn)對實時參數(shù)信息的處理，進而還可以根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)，發(fā) 出對環(huán)境影響因子的控制指令。其中，控制指令是針對用于調(diào)節(jié)環(huán)境因子的設(shè)備而發(fā)出的， 主要包括調(diào)節(jié)土壤濕度的灌溉設(shè)備等。
[0026] 其中，總體工作流程如圖2所示，數(shù)據(jù)采集工作過程如圖3所示，設(shè)備控制工作過 程如圖4所不。
[0027] 可見，本實用新型實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合了 ZIGBEE、GPRS和 太陽能存儲發(fā)電技術(shù)，由于ZigBee是一種低功耗、低復(fù)雜度，低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線組 網(wǎng)技術(shù)，所以，解決了現(xiàn)有技術(shù)中ARM等功耗高的問題，結(jié)合GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸與 控制，解決了有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩，成本高，不適合大田環(huán)境的問題；采用太陽能供電，避免了 布線帶來的安裝繁雜，成本高的問題，而且可移動性強，綠色環(huán)保，特別適合農(nóng)田這種采集 點分散，地域廣的地方使用。
[0028] 本實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，所述監(jiān)控中心可以包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和 數(shù)據(jù)展示設(shè)備。
[0029] 本實施例提供的監(jiān)控系統(tǒng)中，通過設(shè)置監(jiān)控中心，可以使多個現(xiàn)場監(jiān)控點得到的 監(jiān)控數(shù)據(jù)均上傳至監(jiān)控中心，從而可以大田環(huán)境研究方面的專家，只需在監(jiān)控中心，即可實 現(xiàn)對多個大田現(xiàn)場進行指導(dǎo)，而無需去現(xiàn)場，從而節(jié)約了時間，節(jié)省了成本，提高了專家的 工作效率。
[0030] 而在監(jiān)控中心設(shè)置數(shù)據(jù)處理設(shè)備和數(shù)據(jù)展示申報，可以在監(jiān)控中心實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的 處理和顯示，以便處于監(jiān)控中心的人員能夠查看大田環(huán)境數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)進行分析 或給出控制指令。
[0031] 本實施例提供的大田環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)，還可以包括監(jiān)控終端，所述監(jiān)控終端與 所述監(jiān)控中心數(shù)據(jù)連接。
[0032] 所述監(jiān)控終端可以包括：PC機、手機和/或平板電腦。
[0033] 通過使用監(jiān)控終端，可以使專家或工作人員能夠更加方便的查看大田環(huán)境數(shù)據(jù)， 并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)進行分析或給出控制指令。
[0034] 本實用新型實施例中，所述太陽能供電系統(tǒng)包括太陽能電池板、控制器和蓄電池， 所述太陽能電池板和所述蓄電池均與所述控制器連接，所述控制器與所述監(jiān)控系統(tǒng)的其他 部件連接。
[0035] 其中，太陽能電池的配置需要考慮到現(xiàn)場的位置如經(jīng)煒度、海拔、光照強度、日平 均光照時間等，安裝地點的氣象條件和最大負載量，若遇到陰雨天氣，怎樣才能保證設(shè)備正 常工作且電池正常供應(yīng)電量，可根據(jù)實際情況選擇合理容量的蓄電池。
[0036] 蓄電池容量計算公式如下：
[0038] 式中：A為安全系數(shù)，可以取1. 1-1.4之間A為負載日平均耗電量，為工作電流乘 以日工作小時數(shù)；K為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；T。為溫度修正系數(shù)，一般在0°C以上取1，-10°C 以上取1. 1，-10°c以下取1. 2, (^為蓄電池的放電深度。
[0039] ZIGBEE模塊最大工作電流為27. 6mA，BMG-C02-B530平均工作電流為150mA，其他 可忽略不計，則：
[0040] Ql= 0. 1776A*24h = 4. 2624Ah ;假設(shè)當(dāng)?shù)刈铋L連續(xù)陰雨天數(shù)為5天，安全系數(shù)要 求1. 2,平均氣溫0°C以上，本系統(tǒng)采用鉛酸蓄電池，放電深度為0. 75帶入公式，可得：
[0041] Bc= 1. 2*4. 2624Ah*5*l/0. 75 = 19. 1808Ah
[0042] 因此，蓄電池應(yīng)采用20Ah容量電池。
[0043] 太陽能電池板是為設(shè)備源源不斷提供電源的設(shè)備，一邊給電池充電，一邊給設(shè)備 供電。由于本系統(tǒng)蓄電池電壓為12V，考慮到太陽能電池板電壓隨著光照強度的變化而變 化，電壓不穩(wěn)定，所以電池板的電壓需大于蓄電池的1. 5倍比較理想，因此選用18v電壓。假 設(shè)當(dāng)?shù)厝掌骄庹諘r間為8h，則由
[0044] PX/V*H>20AH
[0045] Px為電池板的功率，V為電池板電壓，Η為日平均光照時間，帶入計算可得，P x>45w， 考慮到光電轉(zhuǎn)化等等因素，采用50w的電池板比較合理。
[0046] 控制器模塊目前成品較多，可采用5A/12v/24V自適應(yīng)控制器，自帶有5V USB插 孔，輸出電壓為12v/5V，無需再次轉(zhuǎn)換就可直接使用，很方便。
[0047] 綜上，經(jīng)分析計算可得如下參數(shù)：
[0049] 該套太陽能供電系統(tǒng)可移動性強，使用太陽能，不會有廢氣、廢渣產(chǎn)生，有陽光的 地方就有電，特別適合農(nóng)田、偏遠等不方便布置電線的地方使用，綠色環(huán)保無污染。
[0050] 本實施例中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括環(huán)境因子傳感器和zigbee終端節(jié)點，所述環(huán) 境因子傳感器與所述zigbee終端節(jié)點--