農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置的製作方法

2023-06-10 10:26:46 2

專利名稱：農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置，屬於檢測技術和數據信息處理及傳輸應用領域。
背景技術：
目前，隨著人民生活水平的提高，對反季節蔬果、花卉的需要量越來越大，這樣就需要大量的溫室大棚。溫室內的環境狀況直接影響農作物的生長，而大棚中空間溫溼度檢測、土壤的溫溼度檢測是否實時、準確並且及時傳輸，就成為能否正確地控制大棚執行機構的重要依據。傳統農業大棚多通過人工方式採集農作物生長環境的空氣溫溼度和土壤水分等參數，難以保證數據的實時性和有效性。而採用以有線網絡為基礎的監測系統受地理環境、施工布線等因素影響，具有明顯的不足。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置，實現數據在線、實時監測和動態分析的功能。本實用新型提供的技術方案如下本實用新型檢測裝置包括空間溫溼度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤溼度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統一供電，且嵌入式微處理器和與之進行雙向通信的終端計算機相連，終端計算機完成數據的接收、存儲和顯示。嵌入式微處理器集成CPU、系統內可編程快閃記憶體，以及集成ZigBee無線網絡通信協議的射頻模塊。嵌入式微處理器設有冗餘傳感器接口。電源管理模塊包括5V直流穩壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉換電路。本實用新型的技術優點本實用新型採用嵌入式微處理器負責接收、處理各個傳感器的信息，通過嵌入式微處理器中集成的射頻模塊實現無線網絡節點之間的數據傳輸，實現空間溫溼度、土壤溫溼度信息採集與遠程無線傳輸的手段，實現數據在線、實時監測和動態分析的功能。本實用新型檢測裝置可以快捷、方便、穩定、準確的檢測現場相關數據信息並實現遠程的數據信息的傳輸，具有布設方便、智能性高、工作性能可靠、成本低和功耗低等特點。

圖I本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型的電壓轉換電路圖；圖3為本實用新型的嵌入式微處理器的電路原理圖；圖4為本實用新型嵌入式微處理器的JTAG接口電路原理圖；[0016]圖5為本實用新型數字型空間溫溼度傳感器SHTll外圍接口電路原理圖；圖6為本實用新型數字型光照傳感器ISL29002外圍接口電路原理圖；圖7為本實用新型數字型土壤溫度傳感器DS1820外圍接口電路原理圖；圖8為本實用新型模擬型土壤水分傳感器FDS100外圍接口電路原理圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括4個數據採集傳感器和集成射頻模塊的嵌入式微處理器，數據採集傳感器包括空間的溫溼度傳感器、光照度傳感器；土壤溫度傳感器、土壤溼度傳感器。各種傳感器輸出的數字、模擬量與嵌入式微處理器相連；電源管理模塊包括5V直流穩壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉換電路。傳感器和嵌入式微處理器可以選擇由直流穩壓電源供電或由可充電的鋰電池供電。嵌入式微處理器集成增強型8051CPU、系統 內可編程快閃記憶體和RF收發器。該嵌入式微處理器接受各個傳感器的數字、模擬信息，進行數據處理並通過內部集成了 ZigBee無線網絡通信協議的射頻模塊完成數據的傳送和接收。如圖2所示，電源管理模塊包括5V接口和3. 3V電壓轉換電路。5V接口可以連接5V直流穩壓電源或者可充電鋰電池。電壓轉換晶片Ul的I引腳接地，3引腳為輸入端，接5V電源，2引腳為輸出端，輸出3. 3V直流電壓，3. 3V電壓用於給嵌入式微處理器、空間溫溼度傳感器SHTll和光照傳感器ISL29002供電。5V電壓直接用於給土壤溫溼度傳感器DS18B20和土壤水分傳感器FDS100供電。空氣溫溼度傳感器SHTl I，與嵌入式微處理器通過I2C協議通信，可實現對空氣溫度和相對溼度的監測。測溫度精度為±0.4°C，溼度精度為±4%。數字型光傳感器ISL29002，與嵌入式微處理器通過I2C協議通信，有多個測量範圍，可通過設置內部寄存器及外部偏置電阻調節。數字型土壤溫度傳感器DS 18B20，具有獨特的單線接口方式，在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現雙向通訊。測溫範圍一 55°C +125°C，固有測溫解析度O. 5°C模擬型土壤水分傳感器FDS100。基於介電理論並運用頻域測量技術開發的土壤水分傳感器FDS100能夠測量土壤基質等多孔介質的含水率，測量精度±3%，模擬信號輸出，輸出信號電壓直接由嵌入式微處理器通過PO 口採集並由微處理器內部的ADC完成模擬信號到數位訊號的轉換，無需外接ADC。如圖3和圖4所示，本實用新型嵌入式微處理器有48個引腳，其中的21個為可編程I/o引腳，而實際需要只用到其中的20個引腳。JPl的I引腳接經電壓轉換模塊處理而獲得的3. 3V電壓。JPl的19引腳共地處理。JPl的13引腳和15引腳接JTAG的相應引腳上，實現程序的下載和在線仿真調試。如圖5，6，7，8所示，各種傳感器接入嵌入式微處理器的可編程I/O接口，通過程序驅動實現數據的採集和存儲。
權利要求1.一種農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置，其特徵在於，包括空間溫溼度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤溼度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統一供電，且嵌入式微處理器連接終端計算機，終端計算機完成數據的接收、存儲和顯示。
2.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，嵌入式微處理器集成CPU、系統內可編程快閃記憶體，以及集成ZigBee無線網絡通信協議的射頻模塊。
3.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，嵌入式微處理器設有冗餘傳感器接口。
4.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，電源管理模塊包括5V直流穩壓電源、5V可充電鋰電池和3. 3V電壓轉換電路。
專利摘要本實用新型公布了一種農業溫室大棚無線傳感網絡節點檢測裝置，屬於檢測技術和數據信息處理及傳輸應用領域。該檢測裝置包括空間溫溼度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器和土壤溼度傳感器，上述傳感器與嵌入式微處理器相連，嵌入式微處理器和所述傳感器由電源管理模塊統一供電，且嵌入式微處理器連接終端計算機，終端計算機完成數據的接收、存儲和顯示。本實用新型檢測裝置可以快捷、方便、穩定、準確的檢測現場相關數據信息並實現遠程的數據信息的傳輸，具有布設方便、智能性高、工作性能可靠、成本低和功耗低等特點。
文檔編號G08C17/02GK202563668SQ20122019978
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者蘇維均, 於重重, 譚勵, 邵軍, 王曉垚 申請人:北京工商大學