本實用新型屬于無線擴頻調(diào)制數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于LoRa的環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

隨著各種便攜式個人通信設(shè)備與工業(yè)電器設(shè)備的增加，人們在享受蜂窩移動通信系統(tǒng)帶來的便利的同時，對短距離的無線與移動通信也提出了新的需求，這使得短距離無線通信異軍突起，包括無線局域網(wǎng)(WLAN)、藍牙(Blue-Tooth)技術(shù)、無線保真(Wi-Fi)、超寬帶(UWB)、Zigbee以及擴頻通信技術(shù)(LoRa)等各種熱點技術(shù)相繼出現(xiàn)，均展現(xiàn)出各自巨大的應(yīng)用潛力。其中，采用擴頻調(diào)制技術(shù)，高靈敏度、遠距離傳輸且可靠性極高的LoRa技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要支撐技術(shù)獲得廣泛的關(guān)注。LoRa作為一種新興的遠距離無線通信技術(shù)，推動著無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network)的發(fā)展，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、家庭自動化、醫(yī)療護理、智能農(nóng)業(yè)、消費類電子和遠程控制等領(lǐng)域。

國內(nèi)LoRa的研究起步較晚，并受芯片廠家數(shù)量、價格限制，再加上國內(nèi)市場主要由國外儀器所占領(lǐng)，國內(nèi)尚未見成熟的自主研制的LoRa產(chǎn)品。具體地，在智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)的現(xiàn)代化管理方式中，需要采集工作環(huán)境，特別是復(fù)雜環(huán)境下空間的氣體含量、溫度、濕度等多種信息，但是現(xiàn)在市場上還沒有特別滿足在復(fù)雜環(huán)境下的監(jiān)測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、將采集到的環(huán)境的溫度、土壤濕度、以及各種氣體含量等信息通過LoRa模塊無線傳輸給監(jiān)控主機，實現(xiàn)對于環(huán)境的實時監(jiān)控和遠程控制相應(yīng)的基于LoRa的環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括控制器、溫濕度采集模塊、氣體采集模塊、放大濾波模塊、電源模塊、天線、外部控制模塊；

所述的控制器通過天線與上位機通過LoRa通信方式進行通信，所述的溫濕度采集模塊的輸出端接控制器，用于采集環(huán)境的溫度、濕度信息；所述的氣體采集模塊的輸出端接控制器，用于采集環(huán)境的氣體信息；所述的電源模塊的輸出端接控制器，用于給控制器供電，所述的控制器和天線之間設(shè)置有放大濾波模塊，用于對天線收發(fā)的信號進行再次放大、濾波處理；所述的外部控制模塊與控制器相連，用于驅(qū)動環(huán)境內(nèi)外部設(shè)備工作。

優(yōu)選地，本實用新型的控制器的型號為STM32F103ZET6，所述的控制器連接有RTC時鐘模塊，用于控制器處于休眠時繼續(xù)進行內(nèi)部計時，使控制器能準確計時喚醒，進入工作模式。

優(yōu)選地，本實用新型的控制器上連接有報警模塊，用于裝置發(fā)生系統(tǒng)錯誤時報警。

優(yōu)選地，本實用新型的溫濕度采集模塊為溫濕度信號傳感器，型號為HTU21D；氣體采集模塊為氣體采集傳感器，型號為CO2/S-100。

優(yōu)選地，本實用新型的外部控制模塊包括隔離器和繼電器，所述的的隔離器的型號為BTS3410GTR-E。

優(yōu)選地，本實用新型的放大濾波模塊由放大芯片和π型濾波電路連接構(gòu)成，所述的放大芯片的型號為RFX2401。

優(yōu)選地，本實用新型的電源模塊包括工作電源單元、上位機供電單元；所述的工作電源單元采用型號為HKS05003的電源芯片，上位機供電單元采用型號為AP1117Y33LA的電源芯片；所述的控制器通過工作電源單元供電，所述的工作電源單元通過上位機供電單元處理后為上位機提供3.3v電源。

優(yōu)選地，本實用新型的控制器還連接有系統(tǒng)接口，所述的系統(tǒng)接口的型號為MOLEX436450500，具有電源輸入端口、3.3V參考電壓輸入端口、接地端口、Rx端口和Tx端口，所述電源輸入端口與所述工作電源單元相連，所述3.3V參考電壓輸入端口與所述上位機供電單元相連，所述控制器與所述上位機通過Rx端口和Tx端口進行通信。

本實用新型主要應(yīng)用于將農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、土壤濕度、以及各種氣體含量等信息通過LoRa模塊無線傳輸給監(jiān)控主機，實現(xiàn)對于環(huán)境的實時監(jiān)控和遠程應(yīng)急控制。本實用新型對信號進行了放大、濾波處理，具有在復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾、較遠距離傳輸?shù)牡葍?yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型一個是實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中電源模塊4的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、天線；2、放大濾波模塊；3、控制器；4、電源模塊；5、溫度濕度采集模塊；6、氣體采集模塊；7、外部控制模塊；8、RTC時鐘模塊；9、報警模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限于下述的實施方式。

在圖1、2中，本實施例的控制器3的型號為STM32F103ZET6，優(yōu)選地，控制器3連接有RTC時鐘模塊8，用于控制器處于休眠時繼續(xù)進行內(nèi)部計時，使控制器3能準確計時喚醒，進入工作模式，控制器3上還連接有報警模塊9，用于裝置發(fā)生系統(tǒng)錯誤時報警，報警模塊9可以為蜂鳴器或者LED指示燈?？刂破?通過天線1與上位機通過LoRa通信方式進行通信，優(yōu)選地，天線1采用+2dB放大的外置、高增益天線，保證本實用新型提供的基于LoRa的環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置的通信距離可以達到10公里范圍；為了使其具有復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾、較遠距離傳輸功能，在控制器3和天線1之間設(shè)置有放大濾波模塊2，用于對天線收發(fā)的信號進行再次放大、濾波處理；放大濾波模塊2由放大芯片和π型濾波電路連接構(gòu)成，放大芯片的型號為RFX2401。電源模塊4的輸出端接控制器3，用于給控制器3供電，電源模塊4由工作電源單元4-1、上位機供電單元4-2構(gòu)成；工作電源單元4-1采用型號為HKS05003的電源芯片，上位機供電單元4-2采用型號為AP1117Y33LA的電源芯片；控制器3通過工作電源單元4-1供電，所述的工作電源單元4-1通過上位機供電單元4-2處理后為上位機提供3.3v電源，優(yōu)選地，本實施例的控制器3還連接有系統(tǒng)接口，該系統(tǒng)接口的型號為MOLEX436450500，其采用20Pin插座，插座端子定義為電源輸入、3.3V參考電壓輸出、地、Rx、Tx，其中電源輸入接口和地接口分別與工作電源單元4-1相連，3.3V參考電壓輸入端口與上位機供電單元4-2相連，Rx和Tx接口分別于控制器3相連用于上位機與控制器3之間的通信。

本實施例的溫濕度采集模塊5的輸出端接控制器3，用于采集環(huán)境的溫度、濕度信息并通過IO傳遞給控制器3；優(yōu)選地，本實施例的溫濕度采集模塊5為溫濕度信號傳感器，型號為HTU21D。氣體采集模塊6的輸出端接控制器3，用于采集環(huán)境的氣體信息，并通過IO傳遞給控制器3；優(yōu)選地，本實施例的氣體采集模塊6為氣體采集傳感器，型號為型號為CO2/S-100。外部控制模塊7與控制器3相連，用于驅(qū)動環(huán)境內(nèi)外部設(shè)備工作；優(yōu)選地，本實施例的外部控制模塊包括隔離器和繼電器，所述的的隔離器的型號為BTS3410GTR-E；當控制器3收到上位機發(fā)來的控制信息時，控制器3拉低拉高外部IO通過外部控制模塊7來控制外部設(shè)備。

本實用新型的工作原理：

電源輸入的4V～50V的電壓輸入經(jīng)過系統(tǒng)接口的電源輸入端口送入工作電源單元4-1中，工作電源單元4-1將電源輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V/3A后為控制器3的提供工作電壓，與工作電源單元4-1相連的上位機供電單元4-2通過系統(tǒng)接口的3.3V參考電壓輸出端口為上位機提供工作電壓，上位機通過系統(tǒng)接口上的Rx和Tx端口與控制器3的通信，當控制器3接收到上位機發(fā)送的設(shè)置參數(shù)信息后，就可以斷開上位機，溫濕度采集模塊5、氣體采集模塊6可以實時采集環(huán)境的氣體含量、溫度、濕度等信息編碼，通過LoRa無線的方式發(fā)送給作為上位機的監(jiān)控主機，監(jiān)控主機在接收到信息進行解碼、自動分析、處理，并通過LoRa無線方式下發(fā)處理方法給本實用新型提供的基于LoRa的環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置，本實用新型提供的基于LoRa的環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置在接收到監(jiān)控主機的處理信息后，通過外部控制模塊7來實現(xiàn)對大棚的自動控制。