CN205563978U - 一种灌区信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灌区信息采集装置，由包括气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块、中央处理器、电源管理模块组成，所述的电源管理模块分别给气象数据采集模块和中央处理器提供电源，所述的气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块分别与中央处理器连接。该装置以树莓派为终端的平台，以Modbus通讯协议进行数据传输，实现灌区多站点的信息采集与无线传输，解决了灌区地域广阔、人工监测难以实现实时性、监测系统功耗大的问题。

Description

一种灌区信息采集装置

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，涉及一种信息采集装置，特别涉及一种灌区信息采集装置。

背景技术

传统的灌区气象数据采集大部分是由模拟传感器实现的，数据经A/D转换之后，通过RS485总线将数据传输至PC机进行现场采集。对于图像信息采集与处理，大部分是利用CCD摄像机和图像采集卡，将模拟信号转换成数字信号，经PCI或其他总线由上位机进行图像处理。灌区现场信息使用PC机监测存在很多问题：灌区气象环境相对室内比较恶劣，存在灰尘多、湿度大、光照强等较多因素，这大大加速了安放在灌区现场工作的PC机元器件的老化速度；RS485总线传输距离有限，很难实现灌区信息的远程采集监测；虽然PC机硬件资源丰富、软件易于开发，但会导致整个系统硬件连接复杂，不利于小型化，而且系统稳定性不高，需要专业人员定期维护；不能满足实时性的要求，大大降低了数据的使用价值；整个监测系统持续需要持续开机，能耗较大。

灌区管理方式的先进程度，不但反映我国科技的发展水平，更是灌区实现水资源优化配置、提高用水效率和灌区可持续发展的重要保障。灌区管理信息化、自动化建设目标是调水、取水、用水的科学化和高效化。随着灌区管理“无人值班”及状态监测工作的深入展开，对灌区系统的管理、运行提出了更严格的要求。

灌区在保证农业灌溉、支持经济社会发展和维护生态平衡等方面发挥着重要作用，灌区信息采集是灌区信息化建设的重要内容之一，利用远程监测技术和现代通信技术对灌区进行现代化管理是灌区发展的主流。由于灌区具有工程分散性，水资源有限性，水情、雨情变化性，农作物需水实时性，灌区供水动态性等方面的特点，对灌区的管理存在不少问题，比如灌区信息采集点少、采集手段落后、传输手段单一、信息共享性差等。鉴于灌区管理水平的问题，如何利用快速发展的现代化控制技术和无线通信技术，建立一个功能全面的通用型远程监测系统，真正实现灌区现代化的农业生产管理模式，是一个有待深入研究的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本实用新型的目的在于提供一种灌区信息采集装置，该装置以树莓派为终端的平台，以Modbus通讯协议进行数据传输，实现灌区多站点的信息采集与无线传输，解决了灌区地域广阔、人工监测难以实现实时性、监测系统功耗大的问题。

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型采用的技术方是：一种灌区信息采集装置，包括气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块、中央处理器、电源管理模块，其特征在于，所述的电源管理模块分别给气象数据采集模块和中央处理器提供电源，所述的气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块分别与中央处理器连接。

所述的图像信息采集模块是USB摄像头，其通过USB扩展接口与中央处理器连接。

所述的3G无线传输模块通过USB扩展接口与中央处理器连接。

所述的气象数据采集模块通过通信接口与中央处理器连接。所述的气象数据采集模块由气象传感器模块和气象数据采集主控模块组成。

所述的中央处理器是树莓派。

本实用新型一种灌区信息采集装置的工作原理：根据用户需求，树莓派按照Modbus通讯协议，通过USB-RS232接口电路发送查询数据帧命令至气象数据采集模块；气象数据采集模块接收到来自树莓派的查询命令后采集灌区的当前的气象信息，并将气象信息按照Modbus通讯协议通过RS232通信接口发送回树莓派；图像信息采集模块通过USB接口与树莓派连接，并定时采集图像信息，将图像信息发送至树莓派；树莓派将采集到的灌区气象信息和图像信息存入到SD卡存储模块作为备份，同时将采集到的灌区气象信息和图像信息通过3G无线传输模块发送到网络服务器端供用户查看。电源管理模块按照用户需要定时接通树莓派与气象数据采集模块的电源，并在树莓派完成气象数据和图像信息的存储和发送以后关闭电源以降低能耗。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1．本实用新型基于Modbus通讯协议和3G无线通信技术，实现了对灌区气象数据、图像信息的定时采集与无线传输，使得灌区工作人员不用前往灌区现场，就能实现对灌区各项气象环境信息、作物生长状态以及设备工作状态的监测，有效地提高了工作效率。

2．灌区信息采集与无线传输终端集成度高、功耗低、体积小、实时性好、可靠性高，对灌区野外环境有较好的适应性。

附图说明

图1为本实用新型灌区信息采集装置的系统结构方框图。

具体实施方式：

以下结合附图和发明人给出的具体实施例对本实用新型灌区信息采集装置做进一步详细说明。

图 1为本实用新型灌区信息采集装置的系统结构方框图，包括气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块、中央处理器、电源管理模块，其特征在于，所述的电源管理模块分别给气象数据采集模块和中央处理器提供电源，所述的气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块分别与中央处理器连接。

所述的中央处理器选用树莓派，树莓派是一款基于 ARM 的微型电脑主板，以 SD 卡为内存硬盘，在卡片主板周围有两个 USB 接口和一个网口，具备所有一般PC的基本功能。

所述的图像信息采集模块包括USB摄像头（选用中星微ZC301P摄像头）、USB扩展接口电路，USB摄像头通过USB扩展接口与中央处理器连接。

所述的3G无线传输模块通过USB扩展接口与中央处理器连接，为简化接口设计，本实用新型选用华为公司的USB接口3G无线上网卡E1750，它支持联通的WCDMA网络。

所述的气象数据采集模块通过通信接口与中央处理器连接。

所述的气象数据采集模块由气象传感器模块、气象数据采集主控模块和通信接口组成。所述的气象数据采集主控模块的主控芯片选用STC90C516RD+；所述的气象传感器模块包括温湿度传感器SHT11、单翻斗雨量传感器BCQ-YL2；所述的通信接口是RS232通信接口。

本实用新型以树莓派为核心，气象数据采集模块的主控芯片采用STC90C516RD+，结合气象传感器和摄像头实现对灌区多项信息的采集，树莓派与气象数据采集模块之间通过Modbus协议进行数据的传输，每个树莓派同时连接多个气象数据采集模块进行气象数据采集，树莓派以SD卡存储数据信息，并通过3G网络实现实时数据信息高速透明、安全可靠的无线传输，整个装置只有在需要进行信息采集时接通电源，因此能耗较低。

本实用新型针对目前大型灌区人工监测已经不合适的特点，将气象数据、图像信息的采集与无线传输引入大型灌区的监测中，设计了一种基于树莓派和Modbus通讯协议的灌区信息采集装置，实现灌区信息采集与无线传输，解决了灌区地域广阔、人工监测难以实现实时性的问题。

Claims (6)

1.一种灌区信息采集装置，包括气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块、中央处理器、电源管理模块，其特征在于，所述的电源管理模块分别给气象数据采集模块和中央处理器提供电源，所述的气象数据采集模块、图像信息采集模块、SD卡存储模块、3G无线传输模块分别与中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的灌区信息采集装置，其特征在于，所述的图像信息采集模块是USB摄像头，其通过USB扩展接口与中央处理器连接。

3.根据权利要求1所述的灌区信息采集装置，其特征在于，所述的3G无线传输模块通过USB扩展接口与中央处理器连接。

4.根据权利要求1所述的灌区信息采集装置，其特征在于，所述的气象数据采集模块通过通信接口与中央处理器连接。

5.根据权利要求1或4所述的灌区信息采集装置，其特征在于，所述的气象数据采集模块由气象传感器模块和气象数据采集主控模块组成。

6.根据权利要求1所述的灌区信息采集装置，其特征在于，所述的中央处理器是树莓派。