CN105022099A - 基于物联网专网专号的农业气象站 - Google Patents

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张自力
黄伟
赵亦欣
杨国栋
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Abstract

本发明提供的一种基于物联网专网专号的农业气象站，包括气象数据采集模块、与所述数据采集模块输出端连接的数据处理模块、与所述数据处理模块连接的显示模块以及与数据处理模块连接的物联网专网专号通信模块，所述数据处理模块将数据采集模块采集的气象信号通过物联网专网专号模块将数据传输到物联网专网专号网络；既能够保证气相数据的检测连续性、准确性和实时性，准确指导农业生产，又能够大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护。

Description

基于物联网专网专号的农业气象站
技术领域
本发明涉及一种农业气象站，尤其涉及一种基于物联网专网专号的农业气象站。
背景技术
我国是农业大国，农业是我国的重大基础性战略行业，直接影响着经济的发展，在农业生产中，对于气象参数的检测是极为重要的，直接影响着农业的生产的最终产率，在现有技术中，对于农业气象的监控主要采用两种，一种是通过人力方式监控，但这种方式检测准确性低，并且存在检测过程中容易出现间断，参考数据不连续，进而造成监测结果难以准确指导生产；一种是通过现代的智能系统来检测，虽然解决得了检测的连续性问题，但是网络资源问题又突显出来，比如通过无线信号传输监测数据，传统的无线通过移动通信模块传输时，流量使用大，实施成本高，不利于农村的经济发展。
因此，需要提出一种新的农业气象站，既能够保证气相数据的检测连续性和准确性，准确指导农业生产，又能够大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网专网专号的农业气象站，既能够保证气相数据的检测连续性和准确性，准确指导农业生产，又能够大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护。
本发明提供的一种基于物联网专网专号的农业气象站，包括气象数据采集 模块、与所述数据采集模块输出端连接的数据处理模块、与所述数据处理模块连接的显示模块以及与数据处理模块连接的物联网专网专号通信模块，所述数据处理模块将数据采集模块采集的气象信号通过物联网专网专号模块将数据传输到物联网专网专号网络。
进一步，所述数据采集模块包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照度传感器、风速传感器、风向传感器以及雨量传感器中的一种或两种及以上的组合。
进一步，还包括用于向无线网专网专号模块、数据处理模块以及显示模块供电的电源模块。
进一步，所述数据处理模块为低功耗单片机。
进一步，所述数据采集模块和数据处理模块之间还设置有数据采集接口模块，所述数据采集接口模块将数据采集模块输出的4-20mA的电流信号、1-5V的电压信号、频率信号和/或数字信号转换为标准数字信号并传输给数据处理模块。
本发明的有益效果:本发明提供的基于物联网专网专号的农业气象站，通过物联网专网专号通信模块，既能够保证气相数据的检测连续性、准确性和实时性，准确指导农业生产，又能够大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的数据处理模块的原理图。
图3为本发明的电源模块原理图。
图4为本发明的通信时序图。
图5为本发明的总流程图。
图6为本发明的数据处理模块流程图。
具体实施方式
图1为本发明的原理框图，图2为本发明的数据处理模块的原理图，图3为本发明的电源模块原理图，图4为本发明的通信时序图，本发明提供的一种基于物联网专网专号的农业气象站，包括气象数据采集模块、与所述数据采集模块输出端连接的数据处理模块、与所述数据处理模块连接的显示模块以及与数据处理模块连接的物联网专网专号通信模块，所述数据处理模块将数据采集模块采集的气象信号通过物联网专网专号模块将数据传输到物联网专网专号网络，本发明提供的基于物联网专网专号的农业气象站，通过物联网专网专号通信模块，既能够保证气相数据的检测连续性、准确性和实时性，准确指导农业生产，又能够大大减少在数据传输过程中占有的资源量，降低实施成本，并且便于安装、维护。
其中，所述数据处理模块为低功耗单片机，本实施例中有限采用MSP430F149单片机，当然亦可以采用其他的单片机，比如ARM单片机或者是AVR单片机。所述物联网专网专号通信模块为支持GSM两频900/1800MHz通信模块，比如SIM900S射频模块。
本实施例中，所述数据采集模块包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照度传感器、风速传感器、风向传感器以及雨量传感器中的一种或两种及以上的组合，通过这种结构，能够实时、连续并准确地采集农业气象数据，准确指导农业生产。
本实施例中，还包括用于向无线网专网专号模块、数据处理模块以及显示模块供电的电源模块，针对于本实施例中优先采用的MSP430F149单片机，电源模块的供电电流不能超过2A，通过这种结构，能够保证整个系统稳定的工作。
本实施例中，所述数据采集模块和数据处理模块之间还设置有数据采集接口模块，所述数据采集模块和数据处理模块之间还设置有数据采集接口模块，所述数据采集接口模块将数据采集模块输出的4-20mA的电流信号、1-5V的电压信号、频率信号和/或数字信号转换为标准数字信号并传输给数据处理模块，利于数据处理模块的处理应用。
以下对本发明作进一步的具体说明：
如图5所示，在工作开始时，首先对数据处理模块所用的资源进行初始化，然后初始化显示模块和物联网专网专号通信模块，上电运行一次，最后进入工作流程，进行数据的采集、显示以及将气象参数通过物联网专网专号通信模块进行通信。
如图4所示，物联网专网专号通信模块接入到网路以后，产生分组数据PDU，将分组数据发送到基站设备BSS，基站设备BSS通过Gb接口发送到GPRS骨干网络，注册到正确的IP，再将IP返回到移动终端，否则将继续产生PDU数据注册IP。移动终端将数据处理成分组数据单元，经过SNDC层和LLC层处理发送到基站上，基站控制器控制数据通过Gb接口将数据发送到GPRS骨干网的SGSN，数据通过GTP隧道协议发送到GGSN，GGSN通过Gi接口发送到Internet或其他应用服务器。数据解析后网络应答再通过Gi接口附带IP的返回数据到GGSN，GGSN再通过GTP隧道协议传输到SGSN，SGSN再通过Gb接口传输到基站，基站控制器再根据IP地址发送到对应的请求移动终端。
如图6所示，首先对专网专号通信模块进行开机，物联网专网专号通信模块搜索网络、注册网络并附着网络；检测是否正常注册附着网络，如果附着网络不正常，则返回ERROR，则继续发生AT命令，直到返回OK，表明附着网络正常，表示检测到已经注册附着网络，然后，设置数据处理模块和物联网专网专号通信模块的波特率，采用命令AT+IPR的方式设置波特率，设置成功后，则返回OK信号，如果返回error，则表明波特率设置失败，则继续发送设置波特率命令，直到设置成功。
数据处理模块再次检测物联网专网专号是否注册到网络，通过串口发送AT+CREG？到SIM900S模块，如果物联网专网专号卡已经插上，且设备连接正常，就会注册到网络信号，模块会返回OK，如果返回ERROR，则继续发送，直到返回OK；
数据处理模块检测物联网专网号是否附着于网络，通过串口发送AT+CGATT＝？到SIM900S模块，如果物联网专网专号卡已经插上，且设备正常，则会附着到 网络，模块会返回OK,如果返回ERROR，则继续发送检测命令，直到返回OK；
数据处理模块通过串口发送AT+CMGF＝1选择文本格式；文本格式分为PDU模式和TEXT模式，命令AT+CMGF＝1是选择为TEXT文本模式而AT+CMGF＝0是选择为PDU模式。设置为文本模式成功以后，射频模块会返回OK，如果返回ERROR，则继续发送设置文本模式命令，直到返回OK；
数据处理模块通过串口发送AT+CSCS＝“GSM”选择TE字符集命令。设置模块使用的字符集“GSM”，TA能在TE和ME的字符集之间正确的转换字符串。可以设置“UCS2”、“IRA”等，由于是物联网专网专号，所以设置成“GSM”，设置成功后，射频模块会返回OK，如果返回ERROR,则继续发送设置选择字符集命令，直到返回OK。如果以上测试命令都正常返回OK，那么执行步骤22，通过IP地址连接服务器；
数据处理模块通过串口发送IP地址命令AT+CIPSTART＝“TCP”，“IP”，“端口号”，连接对应IP地址的服务器，如果连接接正常，将返回CONNECT OK，如果返回ERROR，则继续发送IP地址命令集，直到返回正确的信息CONNECT OK，连接IP地址以后，表示终端和服务器已经连接成功，然后就可以通过串口发送命令AT+CIPSEND，告知服务器移动终端将会发送数据过来，如果服务器端准备正常，就会返回一个大于符号和空格，表示服务器准备正常，这个时候就可以发送需要发送的数据了。
通过本发明和上述的具体说明可以知道，通过物联网专网专号通信模块，既能够保证气相数据的检测连续性、准确性和实时性，准确指导农业生产，而且可以高效的使用流量，与传统的气象站采用一般的数据流量传输相比，大大的节省了流量；而且物联网专网专号可以按流量池计费，可以多张卡使用一个流量池里的流量，这样可以实现流量的统一集中管理，这也大大提高了流量的利用率，节省了资源成本。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于物联网专网专号的农业气象站，其特征在于：包括气象数据采集模块、与所述数据采集模块输出端连接的数据处理模块、与所述数据处理模块连接的显示模块以及与数据处理模块连接的物联网专网专号通信模块，所述数据处理模块将数据采集模块采集的气象信号通过物联网专网专号模块将数据传输到物联网专网专号网络。
2.根据权利要求1所述基于物联网专网专号的农业气象站，其特征在于：所述数据采集模块包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照度传感器、风速传感器、风向传感器以及雨量传感器中的一种或两种及以上的组合。
3.根据权利要求1所述基于物联网专网专号的农业气象站，其特征在于：还包括用于向无线网专网专号模块、数据处理模块以及显示模块供电的电源模块。
4.根据权利要求1所述基于物联网专网专号的农业气象站，其特征在于：所述数据处理模块为低功耗单片机。
5.根据权利要求1所述基于物联网专网专号的农业气象站，其特征在于：所述数据采集模块和数据处理模块之间还设置有数据采集接口模块，所述数据采集接口模块将数据采集模块输出的4-20mA的电流信号、1-5V的电压信号、频率信号和/或数字信号转换为标准数字信号并传输给数据处理模块。
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