遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一型號(hào)為MSP430F169的微控制器，微控制器分別與溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片、SD卡存儲(chǔ)單元、GPRS模塊相連，其中CO2濃度傳感器型號(hào)為T(mén)GS4160，TGS4160通過(guò)AM-4檢測(cè)模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與微控制器相連。微控制器通過(guò)對(duì)溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片的操作獲取各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由RS-232串口傳輸?shù)紾PRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息上傳給上位機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，而農(nóng)業(yè)又是氣候變化最敏感的領(lǐng)域之一，氣象條件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有著重要影響，并且隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)尤其是特色農(nóng)業(yè)對(duì)氣象服務(wù)質(zhì)量的要求越來(lái)越高。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是基于信息和知識(shí)管理復(fù)雜農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的集成技術(shù)體系，它能以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類(lèi)農(nóng)業(yè)資源，獲得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)代表了 21世紀(jì)全球農(nóng)業(yè)發(fā)展方向，作為農(nóng)業(yè)科技革命的重要成果和農(nóng)業(yè)知識(shí)創(chuàng)新工程的重要組成部分，已成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)最富有吸引力的前沿課題之一。近年來(lái)農(nóng)田氣象信息獲取的方法和手段不斷提高和豐富。但從總體上看，還存在一些有待解決的問(wèn)題，如農(nóng)田信息采集過(guò)程手段還相對(duì)落后、效率不高，針對(duì)性不強(qiáng);傳輸方式受布線(xiàn)難、成本高、傳輸距離有限、入網(wǎng)許可等限制;存在由于農(nóng)田分布散、設(shè)備多、管理困難等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用超低功耗的單片機(jī)MSP430F169作為主控芯片、融合GPRS通信方式、具有較低成本的遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器檢測(cè)對(duì)溫度、濕度、光照、CO2濃度以及時(shí)間等數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，并通過(guò)GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息上傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0004]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一型號(hào)為MSP430F169的微控制器，微控制器分別與溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片、SD卡存儲(chǔ)單元、GPRS模塊相連，其中⑶2濃度傳感器型號(hào)為T(mén)GS4160，TGS4160通過(guò)AM-4檢測(cè)模塊和A/D轉(zhuǎn)換器與微控制器相連。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述溫濕度傳感器型號(hào)為SHTlI。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述光照傳感器型號(hào)為BH1750。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述時(shí)鐘芯片型號(hào)為DS1302。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0010]本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按程序中預(yù)先設(shè)置的采集周期，利用溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片分別對(duì)溫度、濕度、光照、CO2濃度以及時(shí)間等數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，微控制器將采集的信息經(jīng)由RS-232串口傳輸?shù)紾PRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息上傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型合理，并且穩(wěn)定可靠，成本較低，可以滿(mǎn)足農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的實(shí)際需要。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體工作流程。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型所涉及的一種遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一微控制器，微控制器分別與溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片、SD卡存儲(chǔ)單元、GPRS模塊相連，微控制器通過(guò)對(duì)溫濕度傳感器、光照傳感器、⑶2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片的操作獲取各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息(溫度、濕度、光照輻射強(qiáng)度、CO2濃度、實(shí)時(shí)時(shí)間)，并將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由RS-232串口傳輸?shù)紾PRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息上傳給上位機(jī)。
[0015]所述微控制器采用美國(guó)德州儀器公司(TI)的超低功耗、高性能的16位微處理器MSP430F169作為主控芯片。
[0016]所述溫濕度傳感器采用瑞士Sensir1n公司生產(chǎn)的SHTll，SHT11溫濕度傳感器是帶有I2C總線(xiàn)的數(shù)字式溫濕度傳感器，具有免調(diào)試、免標(biāo)定、測(cè)量分辨率可編程調(diào)節(jié)、CRC傳輸校驗(yàn)、超小封裝尺寸等特點(diǎn)；其測(cè)量精度高，是各種溫濕度監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的一種優(yōu)選器件。SHTll溫濕度傳感器通過(guò)I2C總線(xiàn)與MSP430F169連接。
[0017]所述光照傳感器型號(hào)為冊(cè)1750。冊(cè)1750是一種兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)I2C接口的數(shù)字型光照強(qiáng)度傳感器集成電路。它可以根據(jù)收集的光線(xiàn)強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，可支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化，直接數(shù)字輸出，省去復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使用方便簡(jiǎn)單。光照傳感器BHl 750以12C總線(xiàn)的連接方式與MSP430F169連接。
[0018]所述二氧化碳檢測(cè)采用二氧化碳濃度傳感器TGS4160，TGS4160二氧化碳傳感器是費(fèi)加羅(FIGARO)公司生產(chǎn)的固態(tài)電化學(xué)型氣體敏感元件。這種二氧化碳傳感器除具有體積小、壽命長(zhǎng)、選擇性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)外，同時(shí)還具有耐高濕低溫的特性，可廣泛用于自動(dòng)通風(fēng)換氣系統(tǒng)或是二氧化碳?xì)怏w的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)合。TGS4160用于檢測(cè)二氧化碳濃度信號(hào)，在實(shí)際測(cè)量應(yīng)用電路中，還要對(duì)測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行處理，處理該信號(hào)選擇使用費(fèi)加羅(FIGARO)公司的專(zhuān)用于處理TGS4160檢測(cè)信號(hào)(重新標(biāo)定TGS4160)的AM-4檢測(cè)模塊，AM-4檢測(cè)模塊輸出的電壓信號(hào)與二氧化碳濃度值呈線(xiàn)性關(guān)系，AM-4檢測(cè)模塊的輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器傳送到微控制器MSP430F169。
[0019]所述時(shí)鐘芯片型號(hào)為DS1302，DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，時(shí)鐘芯片DS1302以I2C總線(xiàn)的方式與MSP430F169連接。
[0020]為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和客戶(hù)端的通訊，本實(shí)用新型中的GPRS模塊選用北京天同誠(chéng)業(yè)科技有限公司的WG-8010 GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊，該模塊內(nèi)置工業(yè)級(jí)GPRS模塊，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)的S頂卡接口，可以很方便地與微控制器MSP430F169連接，僅需一次性完成初始化配置，就可以與數(shù)據(jù)中心通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建立連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完全透明傳輸。同時(shí)，該公司提供了Comway無(wú)線(xiàn)串口軟件與GPRS模塊配合使用，可以幫助用戶(hù)建立遠(yuǎn)端串口設(shè)備和用戶(hù)計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)通信信道，用戶(hù)僅需在計(jì)算機(jī)中安裝Comway無(wú)線(xiàn)串口軟件，即可使用原來(lái)基于串口通訊的應(yīng)用程序來(lái)處理遠(yuǎn)端串口設(shè)備的數(shù)據(jù)，而無(wú)需勞心費(fèi)神于公網(wǎng)IP地址或者是網(wǎng)絡(luò)端口映射、動(dòng)態(tài)域名映射等具體問(wèn)題。
[0021]遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體工作流程如圖2所示，系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)置定時(shí)掃描周期，對(duì)各傳感器檢測(cè)的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及時(shí)間等數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由RS-232串口傳輸?shù)紾PRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息上傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田氣象信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0022]以上對(duì)本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本實(shí)用新型的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種遠(yuǎn)程農(nóng)田氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括一型號(hào)為MSP430F169的微控制器，微控制器分別與溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器、時(shí)鐘芯片、SD卡存儲(chǔ)單元、GPRS模塊相連，其中CO2濃度傳感器型號(hào)為T(mén)GS4160，TGS4160通過(guò)AM-4檢測(cè)模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊與微控制器相連;所述溫濕度傳感器型號(hào)為SHTll;所述光照傳感器型號(hào)為BH1750;所述時(shí)鐘芯片型號(hào)為DS1302。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205450666SQ201620023089
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日
【發(fā)明人】游松財(cái), 宮志宏
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所, 天津市氣候中心