CN102511460B - 一种基于无源射频技术的白蚁监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种白蚁监测系统，特别涉及一种基于无源射频技术的白蚁监测系统。包括至少一个蚁害传感器、至少一个蚁害采集器和一个蚁害监测服务器，其特征是：所述蚁害传感器包括传感器外壳、滑动连接件、一号导电触点、二号导电触点、导电金属膜、弹簧、钢性白蚁诱食件和无源射频蚁害信号发送器，所述滑动连接件的上部活动安装在传感器外壳内，所述弹簧套装在滑动连接件上，该弹簧的一端和传感器外壳相连，所述弹簧的另一端和滑动连接件下部相连，所述钢性白蚁诱食件连接在滑动连接件的下端。该基于无源射频技术的白蚁监测系统结构简单，维护方便，使用安全可靠，能够GPS定位，能使用GPRS迅速传送数据，能够多点监测，系统稳定性好，能够大范围推广，使用了无源射频技术，适用性广。

Description

一种基于无源射频技术的白蚁监测系统

技术领域

本发明涉及一种白蚁监测系统，特别涉及一种基于无源射频技术的白蚁监测系统。

背景技术

公开号为CN1143617C的中国专利，公开了一种检测白蚁的远程监视系统，该系统包含至少一个白蚁传感器，适于放置在每一个所述区域中、每个所述白蚁传感器包含至少一个监视块，该监视块包括白蚁可食用材料和放于至少一个监视块邻近或其中的电导体，该电导体包括可被白蚁咬断的材料，该电导体构成一个连续的电桥电路。该系统需要可被白蚁咬断的材料的电导体，该电导体即需要导电而且还需要能被白蚁咬断，该材料非常难以配制并且昂贵，而且该导体暴露在恶劣的环境下时容易漏电。

公开号为CN100449570C的中国专利，公开了一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统。该系统包括挂在宠物身上的无源宠物电子标签、手持电子标签阅读器和后台数据管理系统，虽然该系统中的无源宠物电子标签和手持电子标签阅读器通过无源射频通讯，但是由于其使用环境和本发明所提到的埋与地下的使用环境有很大差别，所以该技术不能直接用于本发明中，另外该系统使用的无源射频频率是UHF端的860MHz至960MHz或者是微波端的2.4GHz至2.5GHz，该频率很难穿透含有水分的泥土，还有该系统的手持电子标签阅读器和后台数据管理系统通过无线USB通讯，由于无线USB通讯距离较近难以长距离传送数据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，结构简单，维护方便，使用安全可靠，能够GPS定位，能使用GPRS迅速传送数据，能够多点监测，系统稳定性好，能够大范围推广，使用了无源射频技术，适用性广的基于无源射频技术的白蚁监测系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于无源射频技术的白蚁监测系统，包括至少一个蚁害传感器、至少一个蚁害采集器和一个蚁害监测服务器，其特征是：所述蚁害传感器包括传感器外壳、滑动连接件、一号导电触点、二号导电触点、导电金属膜、弹簧、钢性白蚁诱食件和无源射频蚁害信号发送器，所述滑动连接件的上部活动安装在传感器外壳内，所述弹簧套装在滑动连接件上，该弹簧的一端和传感器外壳相连，所述弹簧的另一端和滑动连接件下部相连，所述钢性白蚁诱食件连接在滑动连接件的下端，所述导电金属膜固定在滑动连接件上，所述一号导电触点和二号导电触点均安装在传感器外壳内，所述一号导电触点和一号输出信号线电连接，所述二号导电触点和二号输出信号线电连接，所述一号导电触点和二号导电触点都与导电金属膜相配合，所述一号输出信号线和二号输出信号线均与无源射频蚁害信号发送器电连接。

本发明所述无源射频蚁害信号发送器包括谐振模块、整流模块、射频调制模块、储能模块和微控制单元，所述谐振模块包括一号天线、二号天线和三号电容，所述三号电容的一端电连接一号天线，该三号电容的另一端电连接二号天线，所述整流模块包括一号二极管、二号二极管、四号二极管和五号二极管，所述一号二极管的负极电连接五号二极管的正极，所述五号二极管的负极电连接二号二极管的负极，所述二号二极管的正极电连接四号二极管的负极，所述四号二极管的正极电连接一号二极管的正极，所述谐振模块和整流模块电连接，所述射频调制模块包括一号电阻和一号三极管，所述一号三极管的发射极电连接整流模块，该一号三极管的集电极接地，所述一号三极管的基极和一号电阻的一端电连接，该一号电阻的另一端和微控制单元电连接，所述射频调制模块与整流模块电连接，所述储能模块包括一号电容、二号电容、四号电容、五号电容和六号电容，所述一号电容、二号电容、四号电容、五号电容和六号电容互相并联，所述储能模块和整流模块电连接。

本发明所述蚁害采集器包括采集器手柄、采集器主机和射频机构，所述采集器机体安装在采集器手柄上，所述射频机构安装在采集器手柄的下部，所述射频机构和采集器主机电连接。

本发明所述导电金属膜安装在滑动连接件的上部，所述一号导电触点和二号导电触点都安装在传感器外壳上部。

本发明所述无源射频蚁害信号发送器还包括六号二极管，该六号二极管和整流模块电连接。

本发明所述采集器主机内安装有GPS模块和GPRS模块。

本发明所述一号天线和/或二号天线由铜丝制成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

滑动连接件的上部活动安装在蚁害传感器外壳内，使得滑动连接件能够在蚁害传感器外壳内上下滑动，以使得蚁害传感器外壳内上的导电金属膜也可以跟着滑动连接件上下滑动。

弹簧套装在滑动连接件上，并且该弹簧的一端和传感器外壳相连，另一端和滑动连接件下部相连，弹簧两端固定，使得滑动连接件在滑动的时候不至于脱离传感器外壳，弹簧有弹力可以使得钢性白蚁诱食件在遭到破坏的时候，滑动连接件能够向下滑动而使导电金属膜和一号导电触点和二号导电触点不同时接触。

导电金属膜固定在滑动连接件上，使得导电金属膜能够和滑动连接件同时运动。

钢性白蚁诱食件连接在滑动连接件的下端，钢性白蚁诱食件具有引诱白蚁的作用，还具有支撑滑动连接件使其保持状态并令导电金属膜可以同时与一号导电触点和二号导电触点电接触的作用。

一号导电触点和二号导电触点都安装在传感器外壳内并且分别和一号输出信号线与二号输出信号线电连接，使得蚁害传感器可以将是否有蚁害的信号以电信号的形式传递出去。

一号导电触点和二号导电触点都安装在传感器外壳上部，使得一号导电触点和二号导电触点便于和一号输出信号线和二号输出信号线电连接电连接，便于排线。

由于蚁害采集器的采集器主机和射频机构都安装在采集器手柄上，因此携带方便，工作人员可以方便携带该采集器在野外工作。

由于射频机构安装在采集器手柄的下部，所以使得射频机构更加接近埋在地下的蚁害传感器，方便和该蚁害传感器通讯，而且增加了和该蚁害传感器通讯的准确度。

由于主板上安装有GPS模块，使得工作人员能够通过GPS导航很容易就能找到埋设蚁害传感器的地点，提高工作效率。

由于蚁害采集器内设有GPRS模块，使得当蚁害采集器采集到相关信息后能够及时快捷的通过GPRS传送到服务器上，提高了采集信息的及时性。

由于一号天线和/或二号天线是用铜丝制成，所以可以获得更加理想的传送距离。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是蚁害传感器的结构示意图。

图3是无源射频蚁害信号发送器的谐振模块、整流模块和射频调制模块的电路图。

图4是无源射频蚁害信号发送器的微控制单元的电路图。

图5是无源射频蚁害信号发送器的储能模块的电路图。

图6是无源射频蚁害信号发送器的信号接口的电路图。

图7是无源射频蚁害信号发送器的编程接口的电路图。

图8是蚁害采集器的结构示意图。

图9是蚁害采集器的采集器主机内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本实施例是一个优选的基于无源射频技术的白蚁检测系统，该系统包括至少一个用于检测目标区域是否有蚁害的蚁害传感器，至少一个能和蚁害传感器通讯并将信息上传的蚁害采集器，包含蚁害传感器GPS定位信息和该地区是否有蚁害等信息的蚁害监测数据库，该数据库被安装在蚁害监测服务器内，该服务器接收来自蚁害采集器的相关信息并将之存入蚁害监测数据库内。

本实施例中的蚁害采集器为手持式蚁害采集器。

该系统还包括蚁害检测工作站和数据维护工作站，蚁害检测工作站可以通过USB接口接收来自手持式蚁害采集器的信息，并将信息通过网络传递给蚁害监测服务器。工作人员可以通过数据维护工作站来维护蚁害监测数据库。

如图2所示，本实施例中的蚁害传感器为植入式蚁害传感器包括传感器外壳1、滑动连接件2、一号导电触点3、二号导电触点4、导电金属膜5、弹簧6和钢性白蚁诱食件7，滑动连接件2的上部活动安装在传感器外壳1内，弹簧6套装在滑动连接件2上，并且该弹簧6的一端和传感器外壳1相连，另一端和滑动连接件2下部相连，钢性白蚁诱食件7连接在滑动连接件2的下端，导电金属膜5固定在滑动连接件2上，一号导电触点3和二号导电触点4都安装在传感器外壳1内并且分别和一号输出信号线和二号输出信号线电连接，一号导电触点3和二号导电触点4都与导电金属膜5相配合。导电金属膜5安装在滑动连接件2的上部，一号导电触点3和二号导电触点4都安装在传感器外壳1上部。弹簧6为不锈钢弹簧。滑动连接件2为塑料制品。

工作时，钢性白蚁诱食件7支撑滑动连接件2，弹簧6受压，并保持住静置状态，而且使得导电金属膜5能同时和一号导电触点3与二号导电触点4电接触，而令一号输出信号线和二号输出信号线之间通路，此时的状态表示没有蚁害发生。

当钢性白蚁诱食件7遭到白蚁破坏时，由于弹簧6对钢性白蚁诱食件7具有一定的压力，使其更容易完全破坏而使滑动连接件2向下滑动，带动导电金属膜5向下滑动，令导电金属膜5和一号导电触点3脱离接触，导电金属膜5与二号导电触点4电接触脱离接触，此时一号输出信号线和二号输出信号线处于断路状态，该状态表示有蚁害发生。

以上两种状态都通过一号输出信号线和二号输出信号线将信息发送出去，使得工作人员可以在远方收到此地有没有蚁害的信息。

大量使用植入式蚁害传感器并配备手持式蚁害采集器，可以大范围的收集蚁害的信息，科学指导各地防止蚁害工作。

蚁害传感器内还设有无源射频蚁害信号发送器，如图3-图7所示，该无源射频蚁害信号发送器包括谐振模块、整流模块、射频调制模块、储能模块和微控制单元，谐振模块包括一号天线TX1、二号天线TX2和三号电容C3，三号电容C3的一端电连接一号天线TX1，另一端电连接二号天线TX2。

整流模块包括一号二极管D1、二号二极管D2、四号二极管D4和五号二极管D5，一号二极管D1的负极电连接五号二极管D5的正极，五号二极管D5的负极电连接二号二极管D2的负极，二号二极管D2的正极电连接四号二极管D4的负极，四号二极管D4的正极电连接一号二极管D1的正极。谐振模块和整流模块电连接，一号天线TX1电连接于四号二极管D4负极和二号二极管D2正极之间，三号电容C3的一端电连接于四号二极管D4负极和二号二极管D2正极之间，二号天线TX2电连接于一号二极管D1负极和五号二极管D5的正极之间，三号电容C3的另一端电连接于一号二极管D1负极和五号二极管D5的正极之间。

射频调制模块包括一号电阻R1和一号三极管Q1，一号三极管Q1的发射极电连接整流模块，一号三极管Q1的集电极接地，一号三极管Q1的基极和一号电阻R1一端电连接，该一号电阻R1的另一端和微控制单元电连接。射频调制模块和整流模块电连接，一号三极管Q1的发射极电连接于二号二极管D2负极和五号二极管D5负极之间。

储能模块包括一号电容C1、二号电容C2、四号电容C4、五号电容C5和六号电容C6，一号电容C1、二号电容C2、四号电容C4、五号电容C5和六号电容C6并联，储能模块和整流模块电连接。

微控制单元具有编程接口和信号接口，还包括六号二极管D6和三号二极管D3，六号二极管D6是一个稳压二极管，该六号二极管D6和整流模块电连接，六号二极管D6的正极接地，六号二极管D6的负极和三号二极管D3的负极电连接，还和电源电压电连接，三号二极管D3的正极电连接于二号二极管D2的负极和五号二极管D5的负极之间。谐振模块的频率为100KHZ-150KHZ。微控制单元为Atiny13A。信号接口和蚁害传感器电连接。一号天线TX1和/或二号天线TX2由铜丝制成。

工作时，蚁害传感器将是蚁害信号传送给微控制单元的信号接口，微控制单元与射频调制模块相配合，将该信息编成曼彻斯特码，通过射频信号发射。该曼彻斯特码包括总共为64位二进制，其中同步头数据为9位，发送器地址为28位， 蚁害传感器状态为4位，最多可一次传送4个表示蚁害是否发生的开关信号，15位校验位，另外8位数据保留。

编程接口可以下载微控制单元的程序，以及设置蚁害传感器的地址等数据。

蚁害传感器采集并利用能量的过程如下：蚁害采集器发出射频信号，谐振模块接受该信号，并将能量存储在储能模块内，需要发送信号时，储能模块给谐振模块和微控制单元等供电。

如图8和图9所示，本实施例中的蚁害采集器为手持式蚁害采集器，该蚁害采集器包括采集器手柄8、射频机构9和采集器主机10，采集器手柄8为长柄状结构，采集器主机10安装在采集器手柄8的中部，射频机构9安装在采集器手柄8的下部，采集器主机10和射频机构9电连接。

采集器主机10内设有主板，该主板上安装有GPS模块、GPRS模块和中央处理单元；蚁害采集器上还安装有TFT屏幕15、GPRS天线14、USB接口11、FLASH存储器和电源模块，在蚁害采集器的一个侧面上设有主机电源开关12和射频机构开关13。GPRS天线14和主板上的GPRS模块电连接，GPRS模块通过GPRS天线14上传和下载信息。GPS模块可以将采集器GPS位置信息显示在TFT屏幕上，进行GPS导航。GPS模块、GPRS模块都和中央处理单元电连接，TFT屏幕15、GPRS天线14、USB接口11、FLASH存储器、电源模块都和中央处理单元电连接，该电源模块和12V电源电连接。该TFT屏幕15大小为4.3英寸。

射频机构9的频率为125KHz，射频机构9和中央处理单元电连接，用以和埋在地下的白蚁检测器通讯，将该白蚁检测器的编码和检测结果存储在蚁害采集器内。蚁害采集器可以通过GPRS模块将该信息上传至蚁害监测服务器，也可以通过USB接口11将该数据先传送给蚁害监工作站，该工作站再将数据传递给蚁害监测服务器。

使用时，工作人员手持采集器手柄8，观察显示在TFT屏幕15上的GPS导航数据，等到达指定的位置时，通过射频机构9和白蚁传感器通讯，下载该白蚁传感器的编码和检测结果并通过GPRS模块传送到蚁害监测服务器。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于无源射频技术的白蚁监测系统，包括至少一个蚁害传感器、至少一个蚁害采集器和一个蚁害监测服务器，其特征是：所述蚁害传感器包括传感器外壳、滑动连接件、一号导电触点、二号导电触点、导电金属膜、弹簧、钢性白蚁诱食件和无源射频蚁害信号发送器，所述滑动连接件的上部活动安装在传感器外壳内，所述弹簧套装在滑动连接件上，该弹簧的一端和传感器外壳相连，所述弹簧的另一端和滑动连接件下部相连，所述钢性白蚁诱食件连接在滑动连接件的下端，所述导电金属膜固定在滑动连接件上，所述一号导电触点和二号导电触点均安装在传感器外壳内，所述一号导电触点和一号输出信号线电连接，所述二号导电触点和二号输出信号线电连接，所述一号导电触点和二号导电触点都与导电金属膜相配合，所述一号输出信号线和二号输出信号线均与无源射频蚁害信号发送器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述无源射频蚁害信号发送器包括谐振模块、整流模块、射频调制模块、储能模块和微控制单元，所述谐振模块包括一号天线、二号天线和三号电容，所述三号电容的一端电连接一号天线，该三号电容的另一端电连接二号天线，所述整流模块包括一号二极管、二号二极管、四号二极管和五号二极管，所述一号二极管的负极电连接五号二极管的正极，所述五号二极管的负极电连接二号二极管的负极，所述二号二极管的正极电连接四号二极管的负极，所述四号二极管的正极电连接一号二极管的正极，所述谐振模块和整流模块电连接，所述射频调制模块包括一号电阻和一号三极管，所述一号三极管的发射极电连接整流模块，该一号三极管的集电极接地，所述一号三极管的基极和一号电阻的一端电连接，该一号电阻的另一端和微控制单元电连接，所述射频调制模块与整流模块电连接，所述储能模块包括一号电容、二号电容、四号电容、五号电容和六号电容，所述一号电容、二号电容、四号电容、五号电容和六号电容互相并联，所述储能模块和整流模块电连接。

3.根据权利要求2所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述蚁害采集器包括采集器手柄、采集器主机和射频机构，所述采集器机体安装在采集器手柄上，所述射频机构安装在采集器手柄的下部，所述射频机构和采集器主机电连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述导电金属膜安装在滑动连接件的上部，所述一号导电触点和二号导电触点都安装在传感器外壳上部。

5.根据权利要求2所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述无源射频蚁害信号发送器还包括六号二极管，该六号二极管和整流模块电连接。

6.根据权利要求3所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述采集器主机内安装有GPS模块和GPRS模块。

7.根据权利要求2或3所述的基于无源射频技术的白蚁监测系统，其特征是：所述一号天线和/或二号天线由铜丝制成。

Images