CN108534838A - 一种生态农业环境监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态农业环境监控系统，包括PLC处理模块、4G模块、串口模块、图像采集模块、光照采集模块、土壤湿度采集模块、温度采集模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述PLC处理模块分别连接4G模块、串口模块、图像采集模块、信号放大模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，本发明基于物联网和4G技术的生态农业环境监控系统，可以整合气候数据监测与视频采集集成系统，并利用移动4G无线通讯网络，将全国各个不用地区的农业大田，与各个传感器监测出的气候数据和摄像机采集到的视频图像同时传输远程的PC终端，或者客户电脑终端。同时系统还具有双供电功能，不仅绿色环保，而且可以不间断供电。

Description

一种生态农业环境监控系统
技术领域
本发明涉及一种农业监控系统，具体是一种生态农业环境监控系统。
背景技术
目前，我国农业物联网应用尚处于尝试性起步阶段，整体应用水平和建设规模明显落后于电力、医疗、环保等其它行业。尤其各地农业大田种植气候灾害监测基本呈各自为战、散兵游勇式发展，点多面广，严重缺乏整体整合设计，重复投入问题较突出，可持续发展不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生态农业环境监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生态农业环境监控系统，包括PLC处理模块、4G模块、串口模块、图像采集模块、光照采集模块、土壤湿度采集模块、温度采集模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述PLC处理模块分别连接4G模块、串口模块、图像采集模块、信号放大模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述信号放大模块还分别连接光照采集模块、土壤湿度采集模块和温度采集模块，所述物联网网关还连接PC终端，所述PC终端还连接人机界面。
作为本发明的优选方案：所述电源模块包括太阳能板T、电阻R1、电容L1和继电器J，所述电阻R1的一端连接电容C1和220V交流电，电阻R1的另一端连接电容C1的另一端和整流桥T的端口1，整流桥T的端口3连接220V交流电的另一端，整流桥T的端口2连接电容C2和芯片IC1的引脚1，芯片IC1的引脚13连接继电器J的触点J-2，电容C2的另一端连接蓄电池E的负极、太阳能板T、继电器J、芯片IC1的引脚2和整流桥T的端口4，太阳能板T的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、继电器J的触点J-1和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接继电器J的触点J-2的另一端和输出电压U1，继电器J的触点J-1的另一端连接蓄电池E的正极，电阻R2的另一端连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接继电器J的另一端。
作为本发明的优选方案：所述信号放大模块包括电容C4、二极管D5、场效应晶体管V1和晶体管V2，其特征在于，所述电容C4的一端连接信号输入端IN，电容C4的另一端连接电阻R8和电容C5，电容C5的另一端连接电阻R8的另一端、电阻R9、二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R3和场效应晶体管V1漏极，电阻R3的另一端连接电阻R4和电源VCC，二极管D4的阳极连接电阻R6、电位器RP1和电容C3，电阻R9的另一端连接场效应晶体管V1的栅极，场效应晶体管V1的源极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接电阻R5和电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接电阻R9和电阻R7，电阻R7的另一端连接电位器RP1的另一端，电阻R9的另一端连接电容C3的另一端，三极管V2的集电极连接电阻R4的另一端和输出端OUT。
作为本发明的优选方案：所述存储器为SD卡。
作为本发明的优选方案：所述图像采集模块为摄像机。
作为本发明的优选方案：所述显示模块为触摸液晶屏。
作为本发明的优选方案：所述4G模块为4G无线路由器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于物联网和4G技术的生态农业环境监控系统，可以整合气候数据监测与视频采集集成系统，并利用移动4G无线通讯网络，将全国各个不用地区的农业大田，与各个传感器监测出的气候数据和摄像机采集到的视频图像同时传输远程的PC终端，或者客户电脑终端。同时系统还具有双供电功能，不仅绿色环保，而且可以不间断供电。
附图说明
图1为本发明的整体方框图。
图2为电源模块的电路图。
图3为信号放大模块的电路图。
具体实施方式
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。
请参阅图1-3，本发明实施例中，一种生态农业环境监控系统，包括PLC处理模块、4G模块、串口模块、图像采集模块、光照采集模块、土壤湿度采集模块、温度采集模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述PLC处理模块分别连接4G模块、串口模块、图像采集模块、信号放大模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述信号放大模块还分别连接光照采集模块、土壤湿度采集模块和温度采集模块，所述物联网网关还连接PC终端，所述PC终端还连接人机界面。其中；电源模块如图2所示，包括太阳能板T、电阻R1、电容L1和继电器J，所述电阻R1的一端连接电容C1和220V交流电，电阻R1的另一端连接电容C1的另一端和整流桥T的端口1，整流桥T的端口3连接220V交流电的另一端，整流桥T的端口2连接电容C2和芯片IC1的引脚1，芯片IC1的引脚13连接继电器J的触点J-2，电容C2的另一端连接蓄电池E的负极、太阳能板T、继电器J、芯片IC1的引脚2和整流桥T的端口4，太阳能板T的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、继电器J的触点J-1和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接继电器J的触点J-2的另一端和输出电压U1，继电器J的触点J-1的另一端连接蓄电池E的正极，电阻R2的另一端连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接继电器J的另一端。
信号放大模块如图3所示，包括电容C4、二极管D5、场效应晶体管V1和晶体管V2，其特征在于，所述电容C4的一端连接信号输入端IN，电容C4的另一端连接电阻R8和电容C5，电容C5的另一端连接电阻R8的另一端、电阻R9、二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R3和场效应晶体管V1漏极，电阻R3的另一端连接电阻R4和电源VCC，二极管D4的阳极连接电阻R6、电位器RP1和电容C3，电阻R9的另一端连接场效应晶体管V1的栅极，场效应晶体管V1的源极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接电阻R5和电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接电阻R9和电阻R7，电阻R7的另一端连接电位器RP1的另一端，电阻R9的另一端连接电容C3的另一端，三极管V2的集电极连接电阻R4的另一端和输出端OUT。
本发明的工作原理是：本发明主要用于现代化农业的环境监控，具有光照、温度、土壤湿度采集功能，而这三项正是农作物生长最重要的环境指标，本系统中的光照采集模块、土壤湿度采集模块、温度采集模块分别采集环境参数并转换成同比例的电信号传输给信号放大模块进行信号放大，信号放大模块对微弱的电信号处理后将信号传输给PLC处理模块，PLC处理模块对信号进行译码/解码，并通过4G模块、物联网网关进行远程数据传输，位于PC上位机的使用者可以直观的查看各项参数信息，图像采集模块可以在需要的时候打开，采集图像信息（例如遇到暴雨、洪涝等情况时）。串口模块可以通过有线的方式进行数据传输，本发明采集到的数据和图像信息均存储在SD卡存储器中，方便保存。
图2为本设计的电源模块，白天光照充足的情况下，太阳能板T完成光电转换并通过止逆二极管D1将电能传输出去，其电压足以经过电阻R2使得二极管D2导通，因此继电器J得电，其触点J-1吸合，J-2断开，蓄电池E进行充电，如果遇到长时间的阴雨天气，蓄电池E的电压不足时，其输出电压不足以击穿二极管D3，因此继电器J断开，其触点J-2吸合，220V市电电压经过由电容C1和电阻R1组成的阻容降压电路降压后，再进入整流桥T中进行整流，从整流桥T的端口2输出的直流电压再经过三端稳压器IC1后给系统供电。
图3为信号放大电路，输入信号从IN进入电路，其输入端串入RC电路和两个保护二极管D4、D5，用于防止过电压。二极管D3用于降低后接的低频晶体管V2的基极电位。电阻R6为源跟随器的工作电阻。调节电位器RP1和电容C3的值能够改变放大系数，放大后的信号通过输出端OUT输出。
本发明基于物联网和4G技术的生态农业环境监控系统，可以整合气候数据监测与视频采集集成系统，并利用移动4G无线通讯网络，将全国各个不用地区的农业大田，与各个传感器监测出的气候数据和摄像机采集到的视频图像同时传输远程的PC终端，或者客户电脑终端。同时系统还具有双供电功能，不仅绿色环保，而且可以不间断供电。

Claims (7)

1.一种生态农业环境监控系统，包括PLC处理模块、4G模块、串口模块、图像采集模块、光照采集模块、土壤湿度采集模块、温度采集模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，其特征在于，所述PLC处理模块分别连接4G模块、串口模块、图像采集模块、信号放大模块、显示模块、存储器、电源模块和物联网模块，所述信号放大模块还分别连接光照采集模块、土壤湿度采集模块和温度采集模块，所述物联网网关还连接PC终端，所述PC终端还连接人机界面。
2.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述电源模块包括太阳能板T、电阻R1、电容L1和继电器J，所述电阻R1的一端连接电容C1和220V交流电，电阻R1的另一端连接电容C1的另一端和整流桥T的端口1，整流桥T的端口3连接220V交流电的另一端，整流桥T的端口2连接电容C2和芯片IC1的引脚1，芯片IC1的引脚13连接继电器J的触点J-2，电容C2的另一端连接蓄电池E的负极、太阳能板T、继电器J、芯片IC1的引脚2和整流桥T的端口4，太阳能板T的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、继电器J的触点J-1和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接继电器J的触点J-2的另一端和输出电压U1，继电器J的触点J-1的另一端连接蓄电池E的正极，电阻R2的另一端连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接继电器J的另一端。
3.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述信号放大模块包括电容C4、二极管D5、场效应晶体管V1和晶体管V2，其特征在于，所述电容C4的一端连接信号输入端IN，电容C4的另一端连接电阻R8和电容C5，电容C5的另一端连接电阻R8的另一端、电阻R9、二极管D4的阴极和二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R3和场效应晶体管V1漏极，电阻R3的另一端连接电阻R4和电源VCC，二极管D4的阳极连接电阻R6、电位器RP1和电容C3，电阻R9的另一端连接场效应晶体管V1的栅极，场效应晶体管V1的源极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接电阻R5和电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接电阻R9和电阻R7，电阻R7的另一端连接电位器RP1的另一端，电阻R9的另一端连接电容C3的另一端，三极管V2的集电极连接电阻R4的另一端和输出端OUT。
4.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述存储器为SD卡。
5.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述图像采集模块为摄像机。
6.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述显示模块为触摸液晶屏。
7.根据权利要求1所述的生态农业环境监控系统，其特征在于，所述4G模块为4G无线路由器。
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