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基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，包括控制處理模塊、信息感知模塊、無線通訊模塊、電源模塊和上位機；所述信息感知模塊與控制處理模塊連接，所述控制處理模塊通過無線通訊模塊與上位機連接，所述電源模塊為控制處理模塊和無線通訊模塊提供工作電源；所述控制處理模塊包括微處理器、數據采集模塊、信號轉換模塊和固態繼電器控制電路；所述信息感知模塊包括視頻監控設備和傳感器。本發明實現了對田間煙草長勢信息的智能監控，用戶可通過該系統隨時對田間煙草長勢信息進行檢測，提高了生產效率，節省了勞動力。
【專利說明】基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及農業生產物聯網【技術領域】，具體說是一種基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統。
【背景技術】
[0002]煙草作為一種重要的經濟作物，是國家和地方財稅的重要經濟來源。目前，大多數煙草種植戶采用傳統的種植方法，對于大面積的煙草發生病蟲害，缺水缺肥等問題不能及時發現預防，不能對煙草的長勢及周圍環境信息進行及時監控，這對煙草質量和產量有很大影響。《關于發展現代煙草農業的指導意見》指出:“強化科技支撐作用，通過密集使用生產要素和不斷提高要素生產率，實現煙葉生產方式從粗放型向集約型轉變，走內涵式發展道路，既是發展現代煙草農業的本質要求，也是發展現代煙草農業的根本出路。”因此，實現煙草生產現代化，加快傳統農業向現代煙草農業轉變的步伐，已經成為煙草公司正在探索和解決的難題。

【發明內容】

[0003]為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在于提供一種基于物聯網的能對田間的煙草長勢進行實時智能監控的信息感知系統。
[0004]為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案:一種基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，包括控制處理模塊、信息感知模塊、無線通訊模塊、電源模塊和上位機；所述信息感知模塊與控制處理模塊連接，所述控制處理模塊通過無線通訊模塊與上位機連接，所述電源模塊為控制處理模塊和無線通訊模塊提供工作電源；
[0005]所述控制處理模塊包括微處理器、數據采集模塊、信號轉換模塊和固態繼電器控制電路；所述信息感知模塊包括視頻監控設備和傳感器；
[0006]所述視頻監控設備與微處理器連接，所述傳感器與數據采集模塊連接，所述數據采集模塊與微處理器連接，所述微處理器與信號轉換模塊連接，所述信號轉換模塊與無線通訊模塊連接；所述固態繼電器控制電路分別與電源模塊和信息感知模塊連接，固態繼電器控制電路的控制端與微處理器連接。
[0007]優選的，所述微處理器為MSP430F149微處理器。
[0008]所述傳感器更進一步的包括空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、光合有效輻射傳感器、風向傳感器、風速傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器。
[0009]優選的，所述視頻監控設備為球形攝像機。
[0010]優選的，所述信號轉換模塊包括MAX3232集成芯片。
[0011]進一步的，所述無線通訊模塊主要包括GPRSDTU終端，所述GPRSDTU終端通過RS232接口與信號轉換模塊連接。
[0012]優選的，所述數據采集模塊為DAM3055模塊。
[0013]優選的，所述上位機包括視頻監控服務器。[0014]優選的，所述電源模塊包括太陽能電池板和蓄電池。
[0015]為了保護所述控制處理模塊和電源模塊，進一步的，該基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統還包括一保護箱，所述控制處理模塊和電源模塊位于所述保護箱內。
[0016]本發明的有益效果是:該系統利用物聯網，對田間煙草長勢信息進行實時監控，通過控制處理模塊對信息感知模塊采集的信息進行處理后，經無線通訊模塊發送到上位機，用戶可通過上位機控制信息感知模塊，實現對煙草長勢及周圍環境信息的實時采集；另外，通過固態繼電器控制電路，可實現對視頻監控設備和傳感器的通斷電，實現了節能效果；通過把控制處理模塊和電源模塊放置在保護箱中，達到防水、防風、防盜的目的，為系統在野外田間正常運行提供了保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明:
[0018]圖1為本發明的結構示意圖；
[0019]圖2為本發明的MSP430F149引腳圖；
[0020]圖3為本發明的固態繼電器控制電路圖；
[0021]圖4為本發明的GPRS接口電路圖；
[0022]圖5為本發明的SP3232芯片引腳接線示意圖；
[0023]圖6為本發明的空氣溫濕度傳感器接線示意圖；
[0024]圖7為本發明的其他傳感器與DAM3055芯片接線圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，本發明的一實施方式包括控制處理模塊、信息感知模塊、無線通訊模塊、電源模塊、上位機和保護箱。所述信息感知模塊與所述控制處理模塊連接，控制處理模塊通過所述無線通訊模塊與所述上位機連接；信息感知模塊采集的煙草長勢信息及周圍環境信息傳送到控制處理模塊后，經無線通訊模塊傳送到上位機。控制處理模塊和信息感知模塊位于保護箱內，該保護箱具有防水、防風、防盜的功能，保護箱的可以是機械結構的金屬或塑料箱體，也可以是帶有報警裝置和防盜電子鎖等電氣結構的箱體。
[0026]由圖1可見，控制處理模塊進一步包括微處理器、數據采集模塊和信號轉換模塊；更進一步的，為了實現對視頻監控設備和傳感器的通斷電控制，達到節能的目的，控制處理還包括一固態繼電器控制電路，該控制電路原理圖如圖3所示，固態繼電器一端接電源和控制信號(由MSP430F149處理器發出)，另一端接負載(即視頻監控設備和傳感器)。當上位機通過無線通訊模塊向微處理器發送指令后，微處理器首先控制電源通過固體繼電器給信息感知模塊的傳感器供電預熱，之后獲取傳感器采集的數據，校驗后通過無線通訊模塊上傳至上位機，最后再通過固體繼電器切斷傳感器的供電，等待下一次上位機采集信息的指令，同樣的，視頻監控設備同傳感器一樣，通過固態繼電器控制電路實現供斷電。
[0027]所述數據采集模塊優選為DAM3055模塊；
[0028]所述信號轉換模塊進一步包括MAX3232集成芯片；所述信息感知模塊進一步包括視頻監控設備和傳感器，優選的視頻監控設備為球形攝像機；所述視頻監控設備與微處理器電連接，所述傳感器與所述數據采集模塊連接，數據采集模塊與微處理器電連接。其中，微處理器優選MSP430F149處理器，該型微處理器為16位精簡指令集架構，指令運行速度快，具有超低功耗特性，具有豐富的片內資源及外圍模塊，內置60KBFLASH存儲器，2KBRAM，具有2個通用串行通信接口。除微處理器外，核心板配置了復位電路、高低頻晶振及定義好的標準輸入I/O 口，方便進行系統設計和擴展。
[0029]對于傳感器，優先包括空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、光合有效輻射傳感器、風向傳感器、風速傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器。它們的型號選擇如下:空氣溫濕度測量選用了 SLHT5-1傳感器，其工作電壓為3V，兩線數字信號輸出，溫度測量范圍是-40?123.8°C，濕度測量范圍是O?100%RH，溫度測量精度是±0.5°C，濕度測量精度是±4.5%RH，響應時間為8s ;光照強度測量選用的是ARN-GZ光照傳感器，測量范圍是0-200K1UX，輸出信號為4-20mA，精度為±3% ;光合有效輻射傳感器采用ARN-HGH光合有效輻射傳感器，其量程為0-2500 μ molm-2s-l，反應時間為10 μ S，電源電壓為DC12-24，分辨率為I μ molm-2s-l,輸出電壓為4_20mA ;風速傳感器選用的型號為Qs_fs,其量程為0-32.4m/s，輸出信號為0.4-2V ;風向傳感器型號為Qs_fx，測量范圍為16個方向(360度)，測量精度為±5%，輸出信號為電壓信號0.4-2V ;土壤溫度選用的TW型土壤溫度傳感器，測量范圍為-30°C?70°C，測量精度為±0.150C ;土壤濕度傳感器型號為ARN-100傳感器ARN-FS傳感器，量程為O?100%，工作電壓12V，輸出信號為4?20mA。如圖7所示，為傳感器與微處理器的接線圖。
[0030]無線通訊模塊主要包括GPRSDTU終端，便于信息的遠距離傳輸，它通過RS485接口與所述信號轉換模塊連接，連接電路如圖4所示；所述信號轉換模塊為SP3232，如圖5所
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[0031]所述上位機包括一視頻監控服務器，優選H3201-VHZDVS主機，該主機用于處理視頻監控設備采集的視頻信息。
[0032]所述電源模塊包括太陽能電池板和蓄電池，電源系統以太陽能作為能源，經太陽能電池板發電后供給其他系統使用，多余的電量儲存至蓄電池，供系統夜晚或者陰雨天使用，達到了環保節能的目的。
[0033]對上述各個芯片及傳感器的引腳連接關系:圖3所示的固態繼電器控制電路圖的控制信號端與圖2所示MSP430F149的P3.1引腳相連接；圖4所示的RS485接口的10和11引腳對應連接圖5中SP3232的11和12引腳；圖6的空氣溫濕度傳感器的3和4引腳直接和圖2中MSP430F129的P6.2和P6.3引腳連接；圖7中DAM3055芯片的DATA+和DATA-引腳與MSP430F149的通訊端口 P3.4和P3.5相連接。
[0034]具體操作中，用戶通過上位機經無線通訊模塊向控制處理模塊發出對田間煙草的長勢或周圍環境信息進行檢測的指令，控制處理模塊根據指令開啟信息感知模塊中的視頻監控設備或相應的傳感器，視頻監控設備或相應的傳感器開始工作，待上位機接收到所需要的信息并顯示后，用戶通過上位機發出停止檢測指令，這時，控制處理模塊的微處理器向固態繼電器控制電路發出信號，固態繼電器控制電路斷開對信息感知模塊的供電。
[0035]當視頻監控設備或傳感器長時間不使用時，用戶可以把它們放到保護箱內，防止被人盜竊。
[0036]以上所述只是本發明的優選實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，包括控制處理模塊、信息感知模塊、無線通訊模塊、電源模塊和上位機；所述信息感知模塊與控制處理模塊連接，所述控制處理模塊通過無線通訊模塊與上位機連接，所述電源模塊為控制處理模塊和無線通訊模塊提供工作電源； 所述控制處理模塊包括微處理器、數據采集模塊、信號轉換模塊和固態繼電器控制電路；所述信息感知模塊包括視頻監控設備和傳感器； 所述視頻監控設備與微處理器連接，所述傳感器與數據采集模塊連接，所述數據采集模塊與微處理器連接，所述微處理器與信號轉換模塊連接，所述信號轉換模塊與無線通訊模塊連接；所述固態繼電器控制電路分別與電源模塊和信息感知模塊連接，固態繼電器控制電路的控制端與微處理器連接。
2.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述微處理器為MSP430F149微處理器。
3.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述傳感器包括空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、光合有效輻射傳感器、風向傳感器、風速傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器。
4.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述視頻監控設備為球形攝像機。
5.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述信號轉換模塊包括SP3232集成芯片。
6.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述無線通訊模塊主要包括GPRSDTU終端，所述GPRSDTU終端通過RS232接口與信號轉換模塊連接。
7.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述數據采集模塊為DAM3055模塊。
8.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述上位機包括視頻監控服務器。
9.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述電源模塊包括太陽能電池板和蓄電池。
10.根據權利要求1所述的基于物聯網的田間煙草長勢信息感知系統，其特征在于，所述控制處理模塊和電源模塊設置在一保護箱內。
【文檔編號】G01D21/02GK103487092SQ201310479878
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】蘇建東, 柳平增, 劉廣玉, 楊舉田, 張彥東, 田福海, 王梅勛, 楊永花, 葛慶寶, 田雷, 徐碩, 宗浩, 譚效磊, 武博, 王珊珊 申請人:山東臨沂煙草有限公司, 山東農業大學