CN107632546A - 一种基于物联网技术的大数据应用检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，包含服务器终端以及与其通过物联网技术连接的由多个用于检测农作物生长环境的光纤传感器构成的传感器网络；所述光纤传感器包含光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；本发明采用光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列采集农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；通过阵列式的采集大大的提升了采集精度。

Description

一种基于物联网技术的大数据应用检测系统

技术领域

本发明属于物联网大数据应用控制领域，尤其涉及一种基于物联网技术的大数据应用检测系统。

背景技术

随着科技的发展，物物相连的时代已经到来。目前市场上销售的支持物联网的终端众多，可从以下方面对其分类，应用行业、使用扩展性、传输方式、传输通路等，但其集中表现出来的特性是：功能单一，外部接口较少，设计简单，仅满足单一应用或单一应用的部分扩展，除了适用于此行业，在不经过硬件修改的情况下是无法应用在其他场合中。考虑到行业应用的通用性，需要涉及一种支持多行业多功能的物联网监控终端，满足多用户的需求。

由于现场各设备由不同厂商提供，其接口规则或通讯规则都不同，便会导致终端接口设计的不同，为满足不同应用需求，需要考虑多个外部接口，然而在某些功能单一的应用场合，可能会造成多接口资源浪费；终端需要集图像处理、状态检测、模拟量采集、开关控制、数据通信、数据存储、智能控制等功能于一体，因此终端硬件的模块设计成为技术的关键。

自光纤传感器诞生以来，其优越性及应用广泛性受到了世界各国的密切关注及高度重视，并对其展开了积极的研究及开发。目前，已经实现了光纤传感器对位移、压力、温度、速度、振动、液位和角度等70多种物理量的测量。美国、英国、德国和日本等一些国家将重点研究放在光纤传感器系统、现代数字光纤控制系统、光纤陀螺、核辐射监控、飞机发动机监控和民用计划等6个方面，并取得了一定的成就。

我国光纤传感器的研究工作开始于1983年，一些大学、科研院所和公司等对光纤传感器的研究使得光纤传感技术得到了飞速发展。2010年5月7日，人民网报道了南京大学工程管理学院教授张旭苹发明的"基于布里渊效应的连续分布式光纤传感技术"通过了教育部组织的专家鉴定的消息。鉴定专家组一致认为，此项技术创新性强，拥有多项自主知识产权，技术上达到了国内领先、国际先进水平，具有良好的应用前景。这一技术的本质是运用了物联网概念，该技术填补了我国物联网空白。

物联网的概念是1999年提出的，其英文名称为"The Internet of Things"，即"物物相连的网络"。物联网是在互联网的基础上利用RFID技术、红外感应器、全球定位系统以及激光扫描器等信息传感设备将物品与互联网进行连接，实现信息交换和通信，从而实现智能化定位、智能化识别、跟踪、监控和管理的网络。物联网的技术架构包括3个层面：感知层、网络层和应用层。

感知层主要是采集物品在物理世界中发生的各种数据信息，主要由温度感应器、声音感应器、振动感应器、压力感应器、传感器、终端、RFID 标签和读写器、二维码标签和读写器、传感器网络等各种类型的采集和控制模块组成。

网络层分为接入层和承载网络两部分，该层能够实现大范围信息沟通，通过现在已经存在的移动网络、互联网等通信系统，将感知层得到的数据信息传到地球各个地方，实现地球范围内的远距离通信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于物联网技术的大数据应用检测系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，包含服务器终端以及与其通过物联网技术连接的由多个用于检测农作物生长环境的光纤传感器构成的传感器网络；

所述光纤传感器包含光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列分别依次经过多路复用开关、信号处理模块连接微控制器模块，用于将检测的农作物生长环境的湿度参数、温度参数、二氧化碳浓度参数通过预处理上传至为控制器模块进行汇总；

所述微控制器模块与数据传输模块连接，用于将农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数上传至服务器终端；

所述显示模块与微控制器模块连接，用于显示农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述接口模块与微控制器模块连接，用于光纤传感器和外设的数据传输；

所述时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接，用于根据时钟模块记录的时间通过存储器模块实时存储农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述电源模块分别与光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块连接，用于提供所需电能；

所述信号处理模块包含依次连接的模数转换器、三级放大电路模块和整流稳压电路模块；

所述三级放大电路模块包含包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

作为本发明一种基于物联网技术的大数据应用检测系统的进一步优选方案，所述物联网包含以太网、3G、ADSL。

作为本发明一种基于物联网技术的大数据应用检测系统的进一步优选方案，所述第一至第二三极管的型号为2N109。

作为本发明一种基于物联网技术的大数据应用检测系统的进一步优选方案，所述第一电阻采用频敏变阻器。

作为本发明一种基于物联网技术的大数据应用检测系统的进一步优选方案，所述第三三极管的型号为LM9011。

作为本发明一种基于物联网技术的大数据应用检测系统的进一步优选方案，所述第一二极管的型号为BT101。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明采用光纤传感器，其以其体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强和使用方便；

2、本发明采用光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列采集农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；通过阵列式的采集大大的提升了采集精度；

3、在农作物的育苗、生长过程中，通过光纤温度传感器、光纤湿度传感器及光纤二氧化碳传感器等对农作物生长环境中的温度、相对湿度、光照强度、土壤中的养分、ＰＨ值及二氧化碳浓度等物理量进行检测，并实时反馈给管理中心，再经过自动控制装置调节相应的参数，可使农作物有一个最佳的生长环境，达到快速生长及高产的目的；

4、光纤传感器技术广泛应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿和土木工程等各个领域传感器是物联网的核心，随着传感技术及物联网的快速发展，光纤传感技术与物联网的紧密结合将成为人们关注的焦点，且在人们的生产和生活中将发挥越来越大的作用。

附图说明

图1是本发明光纤传感器结构原理图；

图2是本发明光纤传感器的三级放大电路模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的具体实施方式如下：

实施例一：一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，包含服务器终端以及与其通过物联网技术连接的由多个用于检测农作物生长环境的光纤传感器构成的传感器网络；

本发明采用光纤传感器，其以其体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强和使用方便；

光纤传感器技术广泛应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿和土木工程等各个领域传感器是物联网的核心，随着传感技术及物联网的快速发展，光纤传感技术与物联网的紧密结合将成为人们关注的焦点，且在人们的生产和生活中将发挥越来越大的作用。

实施例二：如图1所示，所述光纤传感器包含光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列分别依次经过多路复用开关、信号处理模块连接微控制器模块，用于将检测的农作物生长环境的湿度参数、温度参数、二氧化碳浓度参数通过预处理上传至为控制器模块进行汇总；

所述微控制器模块与数据传输模块连接，用于将农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数上传至服务器终端；

所述显示模块与微控制器模块连接，用于显示农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述接口模块与微控制器模块连接，用于光纤传感器和外设的数据传输；

所述时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接，用于根据时钟模块记录的时间通过存储器模块实时存储农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述电源模块分别与光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块连接，用于提供所需电能；

所述物联网包含以太网、3G、ADSL。

本发明采用光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列采集农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；通过阵列式的采集大大的提升了采集精度；在农作物的育苗、生长过程中，通过光纤温度传感器、光纤湿度传感器及光纤二氧化碳传感器等对农作物生长环境中的温度、相对湿度、光照强度、土壤中的养分、ＰＨ值及二氧化碳浓度等物理量进行检测，并实时反馈给管理中心，再经过自动控制装置调节相应的参数，可使农作物有一个最佳的生长环境，达到快速生长及高产的目的。

实施例三：所述信号处理模块包含依次连接的模数转换器、三级放大电路模块和整流稳压电路模块；

如图2所示，所述三级放大电路模块包含包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

所述第一至第二三极管的型号为2N109。

所述第一电阻采用频敏变阻器。

所述第三三极管的型号为LM9011。

所述第一二极管的型号为BT101。

随着光纤及光纤通信技术的飞速发展，光纤传感技术应运而生。自诞生以来，光纤传感器以其体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强和使用方便等优点迅速发展起来，并广泛应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿和土木工程等各个领域。尤其是物联网飞速发展的今天，光纤传感技术的地位更不可忽视。

本发明由于接口丰富，终端既可满足工业监控，也可满足民用需求，可支持的行业为路灯、供水、污水、排水、电厂、隧道、工厂设备、智能建筑、农业设施等，它很好地实现了远程通信、设备状态检测及设备智能控制等功能，可以满足现场实际需求，改善了一种终端类型只适用于某一个特定行业的状况，解决了终端的通用性；

本发明采用光纤传感器，其以其体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强和使用方便等优点迅速发展起来，并广泛应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿和土木工程等各个领域传感器是物联网的核心，随着传感技术及物联网的快速发展，光纤传感技术与物联网的紧密结合将成为人们关注的焦点，且在人们的生产和生活中将发挥越来越大的作用。

在农作物的育苗、生长过程中，通过光纤温度传感器、光纤湿度传感器及光纤二氧化碳传感器等对农作物生长环境中的温度、相对湿度、光照强度、土壤中的养分、ＰＨ值及二氧化碳浓度等物理量进行检测，并实时反馈给管理中心，再经过自动控制装置调节相应的参数，可使农作物有一个最佳的生长环境，达到快速生长及高产的目的。此外，在农产品的加工及储存过程中，同样也可以利用光纤温度传感器及光纤湿度传感器来获取粮仓的环境信息并用来指导通风翻晒等作业。对水果、蔬菜等的储藏需要相应的光纤气体传感器来测量乙烯、氧、二氧化碳、氨、氟利昂等气体的浓度。这些信息可以通过物联网系统反馈到监测中心，进行实时监控，且可以实现远程控制。

光纤传感器由于具有抗电磁干扰等优点，因此可以应用于电传感器不易使用的场合，在国防上，光纤传感器可用于水声探潜、光纤制导、姿态控制、航天航空器的结构损伤探测以及战场环境的探测等；在电力系统中，可用于测量大型电机的转子、定子和高压变压器内部的电流、电压和温度等；此外，光纤传感器还可以用于油气开采过程中井下的压力、温度等参数的监测、输油管的泄漏监测等，这些均可以与互联网相结合，形成强大的物联网络，实现安全生产和管理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：包含服务器终端以及与其通过物联网技术连接的由多个用于检测农作物生长环境的光纤传感器构成的传感器网络；

所述光纤传感器包含光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列分别依次经过多路复用开关、信号处理模块连接微控制器模块，用于将检测的农作物生长环境的湿度参数、温度参数、二氧化碳浓度参数通过预处理上传至为控制器模块进行汇总；

所述微控制器模块与数据传输模块连接，用于将农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数上传至服务器终端；

所述显示模块与微控制器模块连接，用于显示农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述接口模块与微控制器模块连接，用于光纤传感器和外设的数据传输；

所述时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接，用于根据时钟模块记录的时间通过存储器模块实时存储农作物生长环境的湿度参数、温度参数和二氧化碳浓度参数；

所述电源模块分别与光纤温度传感器阵列、光纤湿度传感器阵列及光纤二氧化碳传感器阵列、多路复用开关、信号处理模块、微控制器模块、数据传输模块、接口模块、显示模块、时钟模块、存储器模块连接，用于提供所需电能；

所述信号处理模块包含依次连接的模数转换器、三级放大电路模块和整流稳压电路模块；

所述三级放大电路模块包含包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：

所述物联网包含以太网、3G、ADSL。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：

所述第一至第二三极管的型号为2N109。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：

所述第一电阻采用频敏变阻器。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：

所述第三三极管的型号为LM9011。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的大数据应用检测系统，其特征在于：

所述第一二极管的型号为BT101。