CN105791435A - 一种灌区实时数据采集装置 - Google Patents

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刘洋
田力威
王丹萍
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Abstract

一种灌区实时数据采集装置，涉及一种农业灌溉装置，所述装置包括系统主机和遥控器；主机有一个长方形外壳，主机正面设有液晶显示屏、正面左下角设有红外接收器、主机右侧面下方有一个光伏发电板接口、主机右侧面上方有五个传感器接口，从上向下一次为温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口；传感器采用了485总线，光伏发电板接口连接光伏发电板，遥控器设有若干按钮，主机内部包括OMAP3530主板、液晶显示屏、红外接收器、2G/3G/4G天线、温度传感器接口,湿度传感器接口。本发明实现精确灌溉，彻底摒弃传统的粗放型，经验型灌溉模式，实现现代化农场的大规模、自动化、科学化管理。

Description

一种灌区实时数据采集装置
技术领域
本发明涉及一种农业灌溉装置，特别是涉及一种灌区实时数据采集装置。
背景技术
在我国淡水资源使用中，农业灌溉用水占了很大一部分。为解决农业灌溉用水的巨大需求与我国水资源短缺的矛盾，以科学地调水用水为目的的灌区信息化建设是我国灌区水利建设的发展方向。为了达成这个目的，准确而实时的灌区信息采集与监测是必不可少的。为了测量作物蒸发蒸腾量实现精确灌溉，必须对影响作物生长的气象因子，如温度、湿度、光照度、风速和气压等参数进行采集。这些采集数据无法实现人工实时测量，必须使用仪器连续不断实时监控，以便于科学合理的精确灌溉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灌区实时数据采集装置。本装置通过传感器模块，全方位采集温度、湿度、光照、风速、气压信息实时数据，并将数据实时通过2G/3G/4G网络发送给后端的现代化农场监控系统，监控系统根据实时采集数据，通过算法比对预先设置好的参数，实现精确灌溉，彻底摒弃传统的粗放型，经验型灌溉模式，实现现代化农场的大规模、自动化、科学化管理。
本发明技术方案：
一种灌区实时数据采集装置，由系统主机和遥控器组成。
主机有一个长方形外壳，主机正面设有1个液晶显示屏、正面左下角设有1个红外接收器、主机右侧面下方有一个光伏发电板接口、主机右侧面上方有五个传感器接口，从上向下一次为温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口。
液晶显示屏可以实时显示各种传感器采集的温度、湿度、光照、风速、气压数据和整个装置运行情况。为了节约电力，在系统正常运行时此液晶显示屏是关闭的，只有在通过遥控器遥控后才点亮，并于一定超时后自动关闭。
红外接收器负责接收红外遥控器的遥控信号，对主机进行设置，和下达各种操作指令。
五个传感器接口用于连接外部温度传感器,湿度传感器,光照传感器,风速传感器，气压传感器。这些传感器采用了485总线，可以一个接口同时连接多个传感器，也可以通过软件设置不同传感器协议，灵活配置传感器的连接，不需要某一个固定传感器对应一个固定传感器接口，极大的提高了系统的灵活性和可用性。采用485总线，可以实现长距离传输，根据实际情况架设不同传感器。
光伏发电板接口连接光伏发电板，提供本机内部所需用电和电池充电。
遥控器有若干按钮，通过红外线，在一定距离内实现对对整个系统进行设置，应答操作。
主机内部包括OMAP3530主板、液晶显示屏、红外接收器、2G/3G/4G天线、温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口,光伏发电板管理及电池电源部分组成。液晶显示屏通过MIPI显示总线取得OMAP3530的显示数据，显示传感器采集的温度、湿度、光照、风速、气压数据和整个装置运行情况。2G/3G/4G网络天线通过射频电缆连接到OMAP3530主板上，负责发射和接收2G/3G/4G网络信号。红外接收器通过I2C总线连接到OMAP3530主板上，接收来自遥控器的信号，并传送给OMAP3530，实现对对整个系统进行设置。温度传感器接口负责连接外部的温度传感器。湿度传感器接口负责连接外部的湿度传感器。光照传感器接口负责连接外部的光照传感器。风速传感器接口负责连接外部的风速传感器。气压传感器接口负责连接外部的气压传感器。各种传感器采集的各种数据传送给OMAP3530进行处理。光伏发电板管理及电池部分提供整个系统的电力，并管理光伏发电板的太阳能发电和电池的充电放电，在光线充足的时候光伏发电板发的电不但供应本机系统的用电，还给电池充电。当天气阴暗或在晚上，没有太阳光的时候，由电池给整个系统供电。
主机板由微处理器OMAP3530电路、DDR3L内存电路、2G/3G/4G电路、EMMC存储电路、MIPI显示输出接口、I2C红外遥控接口，温度串口转RS485线路，湿度串口转RS485线路，光照串口转RS485线路，风速串口转RS485线路，气压串口转RS485线路组成，。微处理器OMAP3530负责整个系统的运行、数据处理和传输。该微处理器集成了EMMC存储控制器、MIPI显示适配器、串口控制器、I2C总线控制器。由于集成了上述所说控制器，相应接口只需从OMAP3530主板连接出来到相应设备即可，不需要外挂控制器，大大提高了系统集成度。DDR3L内存采用MT41K256M16存储器，OMAP3530运行时需要暂时存取的数据通过内存数据线存放在DDR3L内存电路里。EMMC采用KLMDGAGEAC存储器，需要永久保存的数据，通过EMMC数据线存储在EMMC存储电路里。2G/3G/4G电路通过USB接口总线将需要发送到远端数据中心的进行编码，然后经主机上的2G/3G/4G天线发送出去。温度串口转RS485线路，湿度串口转RS485线路，光照串口转RS485线路，风速串口转RS485线路，气压串口转RS485线路用于将处理器OMAP3530的串口数据转换成485数据后连接外部传感器，由于485信号可以长距离通信传输，转换成485信号后，本机可以与各种传感器不需要放在一起，可以灵活放置，提高了安装的灵活性。
OMAP3530通过串口转485线路后连接传感器取得传感器采集的温度、湿度、光照、风速、气压数据。将数据存储到EMMC存储器上，并同时显示在本机的显示屏上，同时将数据通过2G/3G/4G网络传送到远端的监控中心。采用太阳能供电和电池供电相结合，可以在野外和没有电力供应环境下连续工作，极大的提高了本装置的适应能力。
本发明的有益效果是：
1、采用低功耗设计，并采用太阳能和电池供电，可以在野外和没有电力供应环境下连续工作。
2、实时，自动连续采集数据，无需人工干预，极大的减轻了人工的劳动强度。
3、采用2G/3G/4G无线传输，无需假设有线信号，适应能力强。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主机内部示意图；
图3为本发明主机电路板示意图。
图中附件：1为系统主机，2为液晶显示屏，3为红外接收器，4为光伏发电板接口，5为温度传感器接口，6为湿度传感器接口,7为光照传感器接口,8为风速传感器接口，9为气压传感器接口。
具体实施方式
本发明提出了一种灌区实时数据采集装置，通过各类传感器模块，全方位采集温度、湿度、光照、风速、气压信息实时数据，并将数据实时通过2G/3G/4G网络发送给后端的现代化农场监控系统，监控系统根据实时采集数据，通过算法比对预先设置好的参数，实现精确灌溉，彻底摒弃传统的粗放型，经验型灌溉模式，实现现代化农场的大规模、自动化、科学化管理。该灌溉区实时数据采集装置以德州仪器公司的OMAP3530和安卓操作系统作为平台，通过温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速传感器、气压传感器实时采集数据。并将数据实时通过2G/3G/4G网络发送给后端的现代化农场监控指挥中心，使监控指挥中心可以实时了解被测点的温度、湿度、光照、风速、气压信息。监控指挥中心根据该采集器采集的实时数据和预先设置好的参数实现精确灌溉，节水灌溉，彻底摒弃传统的粗放型，经验型灌溉模式，实现现代化农场的大规模、自动化、科学化管理。该装置利用OMAP3530强大的数据处理能力，2G/3G/4G联网特性，安卓系统的良好兼容性，可以实现现有软件的良好兼容。利用OMAP3530高集成、低功耗的特点，将整个系统集成在一个外壳里，可以对抗恶劣环境。采用太阳能电板和电池供电相结合，使该设备的工作环境不需要电力供应，极大的满足了环境的变化，方便了装置的架设。具有体积小、2G/3G/4G无线传输、易于使用的特点。
实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图1，一种基于微处理器OMAP3530的灌区实时数据采集装置。
该装置连接如下：装置主机1有一个长方形外壳，主机1正面中部设有液晶显示屏2，正面左下角设有红外接收器3，主机右侧面下方有一个光伏发电板接口4，主机右侧面上方有四个传感器接口，从上向下依次为温度传感器接口5,湿度传感器接口6,光照传感器接口7,风速传感器接口8，气压传感器接口9
该装置信号流如下：当设备1安装完毕后，工作人员通过遥控器接口3遥控装置开机，系统开始运行。温度传感器接口5,湿度传感器接口6,光照传感器接口7,风速传感器接口8，气压传感器接口传感器接口9从外部连接的温度传感器,湿度传感器,光照传感器,风速传感器，气压传感器采集到温度、湿度、光照、风速、气压数据，传送给处理器OMAP3530，处理器经过将采集到的数据通过液晶显示屏2实时显示传感器采集的温度、湿度、光照、风速、气压数据，并存储这些数据，同时通过2G/3G/4G网络将这些数据发送给远端的监控指挥中心。红外接收器3负责接收红外遥控器的遥控信号，对主机进行设置，和下达各种操作指令。光伏发电板接口4连接光伏发电板，提供本机内部所需用电和电池充电。
见图2，主机内部包括OMAP3530主板、液晶显示屏、红外接收器、2G/3G/4G天线、温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口,光伏发电板管理及电池电源部分组成。液晶显示屏通过MIPI显示总线取得OMAP3530的显示数据，显示传感器采集的温度、湿度、光照、风速、气压数据和整个装置运行情况。2G/3G/4G网络天线通过射频电缆连接到OMAP3530主板上，负责发射和接收2G/3G/4G网络信号。红外接收器通过I2C总线连接到OMAP3530主板上，接收来自遥控器的信号，并传送给OMAP3530，实现对对整个系统进行设置。温度传感器接口负责连接外部的温度传感器。湿度传感器接口负责连接外部的湿度传感器。光照传感器接口负责连接外部的光照传感器。风速传感器接口负责连接外部的风速传感器。气压传感器接口负责连接外部的气压传感器。各种传感器采集各种数据传送给OMAP3530进行处理。光伏发电板管理及电池部分提供整个系统的电力，并管理光伏发电板的太阳能发电和电池的充电放电，在光线充足的时候光伏发电板发的电不但供应本机系统的用电，还给电池充电。当天气阴暗或在晚上，没有太阳光的时候，由电池给整个系统供电。
见图3，主机板由微处理器OMAP3530电路、DDR3L内存电路、2G/3G/4G电路、EMMC存储电路、MIPI显示输出接口、I2C红外遥控接口，温度串口转RS485线路，湿度串口转RS485线路，光照串口转RS485线路，风速串口转RS485线路，气压串口转RS485线路组成，。微处理器OMAP3530负责整个系统的运行、数据处理。该微处理器集成了EMMC存储控制器、MIPI显示适配器、串口控制器、I2C总线控制器。由于集成了上述所说控制器，相应接口只需从OMAP3530主板连接出来到相应设备即可，不需要外挂控制器，大大提高了系统集成度。DDR3L内存采用MT41K256M16存储器，OMAP3530运行时需要暂时存取的数据通过内存数据线存放在DDR3L内存电路里。EMMC采用KLMDGAGEAC存储器，需要永久保存的数据，通过EMMC数据线存储在EMMC存储电路里。2G/3G/4G电路通过USB接口总线将需要发送到远端数据中心的进行编码，然后经主机上的2G/3G/4G天线发送出去。温度串口转RS485线路，湿度串口转RS485线路，光照串口转RS485线路，风速串口转RS485线路，气压串口转RS485线路用于将处理器OMAP3530的串口数据转换成485数据后连接外部传感器，由于485信号可以长距离通信传输，转换成485信号后，本机可以和各种传感器不需要放在一起，可以灵活放置，提高了安装的灵活性。

Claims (4)

1.一种灌区实时数据采集装置，其特征在于，所述装置包括系统主机和遥控器；主机有一个长方形外壳，主机正面设有液晶显示屏、正面左下角设有红外接收器、主机右侧面下方有一个光伏发电板接口、主机右侧面上方有五个传感器接口，从上向下一次为温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口；传感器采用了485总线，光伏发电板接口连接光伏发电板，遥控器设有若干按钮，主机内部包括OMAP3530主板、液晶显示屏、红外接收器、2G/3G/4G天线、温度传感器接口,湿度传感器接口,光照传感器接口,风速传感器接口，气压传感器接口,光伏发电板管理及电池电源部分组成；2G/3G/4G网络天线通过射频电缆连接到OMAP3530主板上，红外接收器通过I2C总线连接到OMAP3530主板上，温度传感器接口连接外部的温度传感器；湿度传感器接口连接外部的湿度传感器；光照传感器接口连接外部的光照传感器；风速传感器接口连接外部的风速传感器；气压传感器接口连接外部的气压传感器；主板由微处理器OMAP3530电路、DDR3L内存电路、2G/3G/4G电路、EMMC存储电路、MIPI显示输出接口、I2C红外遥控接口，温度串口转RS485线路，湿度串口转RS485线路，光照串口转RS485线路，风速串口转RS485线路，气压串口转RS485线路组成。
2.根据权利要求1所述的一种灌区实时数据采集装置，其特征在于，所述微处理器包括EMMC存储控制器、MIPI显示适配器、串口控制器、I2C总线控制器。
3.根据权利要求2所述的一种灌区实时数据采集装置，其特征在于，所述微处理器相应接口从OMAP3530主板连接到相应设备；OMAP3530通过串口转485线路后连接传感器。
4.根据权利要求1所述的一种灌区实时数据采集装置，其特征在于，所述DDR3L内存采用MT41K256M16存储器，EMMC采用KLMDGAGEAC存储器。
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