一種基于開放網絡平臺的便攜式農田環(huán)境信息采集裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種基于開放網絡平臺的便攜式農田環(huán)境信息采集裝置，具體是一種主要獲取空氣溫濕度、光照度、土壤含水量等農田環(huán)境信息的遠程采集裝置。
【背景技術】
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[0002]農田環(huán)境信息包括空氣溫濕度、光照度、土壤水分等，這些信息是農業(yè)專家系統(tǒng)分析和決策的重要數(shù)據(jù)源和參數(shù)，對它們進行實時、快速地采集是實現(xiàn)精準農業(yè)和農田現(xiàn)代化管理的重要基礎。近年來，通信、計算機、傳感器、網絡等技術得到快速發(fā)展，尤其是通信網絡的飛速發(fā)展，田間環(huán)境信息的采集已經進入了智能化、機械化階段，通過傳感器在田間采集的數(shù)據(jù)信息可由各種有線網絡進行傳輸。然而，由于我國農業(yè)區(qū)域分布廣泛、地理環(huán)境復雜多變，有線網絡存在布線困難、造價高、維護不方便等問題，使得有線數(shù)據(jù)傳輸受到很大的限制。因此，采用無線通信技術的田間信息傳輸成為當今田間信息遠程獲取的主要方式，目前，有些農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS/CDMA等技術實現(xiàn)了農業(yè)環(huán)境信息從田間到實驗室計算機或手持設備的遠程傳輸，這樣的系統(tǒng)雖然突破了環(huán)境與距離的限制，實現(xiàn)了農業(yè)環(huán)境信息獲取的實時性要求，但在數(shù)據(jù)共享方面存在明顯不足。
【發(fā)明內容】
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[0003]本發(fā)明克服了農田環(huán)境復雜多變、供電布線困難等問題，利用3G網絡實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸，解決了只能在單一服務器上查詢和分析數(shù)據(jù)的問題，為用戶或專家進行分析和決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0005]一種基于開放網絡平臺的便攜式農田環(huán)境信息采集裝置，包括傳感器、微處理控制器、信號采集單元、無線路由器、無線網卡、網絡擴展板、移動電源、機殼以及開放的互聯(lián)網平臺。其中所述各種傳感器負責將農田環(huán)境參數(shù)信息傳輸?shù)叫盘柌杉瘑卧?。所述信號采集單元接收傳感器信號，完成信號采集與處理，并在微處理器的控制下完成數(shù)據(jù)的本地存儲，以及遠程數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測及存儲。
[0006]所述傳感器至少包括空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤含水量傳感器。
[0007]所述微處理控制器根據(jù)程序指令依次循環(huán)控制光照度、空氣溫濕度、土壤濕度三個傳感器采集四個信號。所述信號處理單元首先對傳感器采集數(shù)據(jù)進行預處理并將數(shù)據(jù)暫存于微處理器閃存。然后，將處理后數(shù)據(jù)通過HTTP請求方式傳輸?shù)介_放的互聯(lián)網數(shù)據(jù)平臺。最后，如果需要將處理后數(shù)據(jù)加入標志位后通過USB接口傳輸?shù)絇C機完成本地存儲。
[0008]所述移動電源為機殼內的微處理控制器、無線路由器、網絡擴展板及機殼外的傳感器供電。其中移動電源由兩部分組成，一部分為路由器供電，另一部分為微處理控制器、網絡擴展板及機殼外的傳感器供電。
[0009]所述機殼上設有兩個電源槽，一個電源適配器接口，一個與PC機連接的USB通訊接口，一個USB無線網卡接口，與各傳感器連接的信息采集接口以及擴展接口，各傳感器設置于機殼外部。
[0010]所述無線路由器和網絡擴展板之間通過有線方式連接，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性更強。所述微處理控制器通過USB通訊接口與PC機進行通訊。信號采集單元通過采集接口與機殼外的傳感器連接，無線網卡通過USB接口插入到機殼內的無線路由器的網口插槽上。
[0011]所述開放的互聯(lián)網平臺，可在Internet網頁上進行傳感器數(shù)據(jù)的實時曲線顯示存儲及歷史數(shù)據(jù)查詢與分析。所述的傳感器數(shù)據(jù)包括采集的環(huán)境參數(shù)、采集時間、設備的ID及傳感器ID，所述的利用互聯(lián)網顯示終端，所采用的技術為用統(tǒng)一資源定位符表示從互聯(lián)網上得到的資源位置和表示方法，定位符中的協(xié)議采用超文本傳輸協(xié)議資源。所述的數(shù)據(jù)傳輸方式為采集時間和傳感器數(shù)據(jù)采用標準HTTP協(xié)議支持的6種請求方法中的POST方法，即向服務器提交數(shù)據(jù)的方法完成提交操作，設備ID和傳感器ID采用標準HTTP協(xié)議支持的PUT方法，通過指定資源的存放位置向服務器提交數(shù)據(jù)。通過串口通訊將數(shù)據(jù)顯示于本地PC機上，存儲于數(shù)據(jù)庫中并通過調用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對歷史數(shù)據(jù)進行顯示和分析。用戶或專家可以通過任意一臺連接Internet的計算機查看或獲取互聯(lián)網平臺上的傳感器實時數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明充分利用了 3G網絡覆蓋范圍廣，長期在線，按流量收取服務費用等優(yōu)點；同時，利用了 Arduino開發(fā)板體積小，能耗低，功能滿足農業(yè)信息采集要求的優(yōu)點。
【附圖說明】
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[0013]圖1為本發(fā)明的硬件結構圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的程序流程圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的外殼設計圖。
【具體實施方式】
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[0017]本發(fā)明一種基于開放網絡平臺的便攜式農田環(huán)境信息采集裝置，包括:包括傳感器、微處理控制器、信號采集單元、無線路由器、無線網卡、網絡擴展板、移動電源、機殼以及開放的互聯(lián)網平臺。其中所述各種傳感器負責將農田環(huán)境參數(shù)信息傳輸?shù)叫盘柌杉瘑卧?。所述信號采集單元接收傳感器信號，完成信號采集與處理，并在微處理器的控制下完成數(shù)據(jù)的本地存儲，以及遠程數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測及存儲。
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式展開敘述，以期清晰、完整地披露和展現(xiàn)本發(fā)明的技術方案。以下實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明技術方案的保護范圍，當以權利要求書中的權利要求為準。
[0019]圖1是本發(fā)明一種基于開放網絡平臺的便攜式農田環(huán)境信息采集裝置的硬件結構圖。包括微處理控制器、信息采集傳感器、網絡擴展板、無線路由器、無線網卡以及移動電源。其中:
[0020]微處理控制器采用ATmega328微處理器，具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器，14個數(shù)字I/O端口，6個模擬輸入端口，32KB Flash內存即可用來編程也可用做存儲易失性數(shù)據(jù)。工作時微處理控制器可以通過USB數(shù)據(jù)線、9V干電池或專用的電源適配器供電。微處理控制器可為各傳感器提供3.3V或5V直流電源并且可以通過USB數(shù)據(jù)線實現(xiàn)與PC機串口通訊。
[0021]其中傳感器至少包括空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤含水量傳感器。分別用于采集空氣溫濕度、光照度和土壤濕度四個環(huán)境信息。
[0022]無線路由器、無線網卡、網絡擴展板組合使用，用于實現(xiàn)網絡通信。應用無線網卡和無線路由器組建無線網絡，從而解決了曠野環(huán)境下布線困難問題。同時，考慮到傳輸速度及傳輸穩(wěn)定性問題，選用網絡擴展板作為連接自建網絡與Internet之間的橋梁，通過有線連接的方式將網絡擴展板與路由器相連，最終把環(huán)境信息打包發(fā)送到開放的互聯(lián)網平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網絡發(fā)布。