CN206710847U - 一种基于大数据的农业信息检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及一种农业领域，涉及一种基于大数据的农业信息检测系统，将采集到的农业信息数据通过CAN总线传送给监控终端，并通过基于大数据的云服务器将农业信息数据进行大数据处理分析，为监控终端提供更精准有效的决策依据。基于大数据的农业信息检测系统的二氧化碳检测模块、光照度检测模块、土壤PH值检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、供电模块、显示模块、电压调整模块、放电模块、总线控制器连接着中央控制器，总线驱动器连接着总线控制器，总线驱动器通过CAN总线连接着监控终端，监控终端连接着数据存储服务器、基于大数据的云服务器，太阳能充电模块连接着供电模块、放电模块、中央控制器、电压调整模块。

Description

一种基于大数据的农业信息检测系统

技术领域

本实用新型主要涉及一种农业领域，更具体地说，涉及一种基于大数据的农业信息检测系统。

背景技术

农业是关系到国民经济基础的产业，世界上不论是发展中国家还是发达国家都非常重视农业的发展，对于我国，农业还有较多地区生产方式落后，生产效率相对低下，几乎没有信息化方面的投入，若将大数据技术融入到农业管理中，将采集到的农业信息数据进行大数据处理，分析得到影响农业生产的关键因素数据，通过微观、准确、动态和关联的数据采集和共享来建立农业大数据应用平台，通过数据分析、数据挖掘和互动沟通，来提供更精准有效的决策依据，提高我国农业的发展。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于大数据的农业信息检测系统，将采集到的农业信息数据通过CAN总线传送给监控终端，并通过基于大数据的云服务器将农业信息数据进行大数据处理分析，为监控终端提供更精准有效的决策依据。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统包括中央控制器、二氧化碳检测模块、光照度检测模块、土壤PH值检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、显示模块、总线控制器、总线驱动器、CAN总线、监控终端、数据存储服务器、基于大数据的云服务器、供电模块、太阳能充电模块、电压调整模块、放电模块，将采集到的农业信息数据通过CAN总线传送给监控终端，并通过基于大数据的云服务器将农业信息数据进行大数据处理分析，为监控终端提供更精准有效的决策依据。

其中，所述二氧化碳检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述光照度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤PH值检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤湿度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤温度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述中央控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述总线控制器连接着中央控制器；所述总线驱动器连接着总线控制器；所述总线驱动器通过CAN总线连接着监控终端；所述监控终端连接着数据存储服务器；所述基于大数据的云服务器连接着监控终端；所述太阳能充电模块的输出端连接着供电模块的输入端；所述太阳能充电模块的输出端连接着放电模块的输入端；所述太阳能充电模块连接着中央控制器；所述太阳能充电模块连接着电压调整模块；所述供电模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述中央控制器的输出端连接着电压调整模块的输入端；所述中央控制器的输出端连接着放电模块的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统所述中央控制器采用STM32F103RTB6单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统所述光照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统所述土壤PH值检测模块采用ZA-SOPH-A101智能传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统所述总线控制器采用SJA1000控制器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统所述土壤湿度检测模块采用YL-69土壤湿度传感器。

控制效果：本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统，将采集到的农业信息数据通过CAN总线传送给监控终端，并通过基于大数据的云服务器将农业信息数据进行大数据处理分析，为监控终端提供更精准有效的决策依据。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的中央控制器的电路图。

图3为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的二氧化碳检测模块的电路图。

图4为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的光照度检测模块的电路图。

图5为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的土壤PH值检测模块的电路图。

图6为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的土壤湿度检测模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的土壤温度检测模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的显示模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的总线控制器、总线驱动器、CAN总线连接的电路图。

图10为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的太阳能充电模块的电路图。

图11为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的供电模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的电压调整模块的电路图。

图13为本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的放电模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，本实施方式所述一种基于大数据的农业信息检测系统包括中央控制器、二氧化碳检测模块、光照度检测模块、土壤PH值检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、显示模块、总线控制器、总线驱动器、CAN总线、监控终端、数据存储服务器、基于大数据的云服务器、供电模块、太阳能充电模块、电压调整模块、放电模块，将采集到的农业信息数据通过CAN总线传送给监控终端，并通过基于大数据的云服务器将农业信息数据进行大数据处理分析，为监控终端提供更精准有效的决策依据。

其中，所述二氧化碳检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端，二氧化碳检测模块采用6004红外二氧化碳传感器，此传感器是基于气体对红外光吸收的郎伯--比尔吸收定律，采用国际上最新的电调制红外光源、高灵敏度滤光传感一体化红外传感器、高精度前置放大电路、可拆卸式镀膜气室等，实现不同浓度、气体的高精度连续检测。二氧化碳检测模块用于检测矿井内的二氧化碳气体的含量，并将其转换为电压值，通过ADC0832芯片，将模拟信号转换为数字信号，传送给中央控制器，ADC0832的CS_A端与中央控制器的PA4引脚相连接，ADC0832的CLK_A端与中央控制器的PA5引脚相连接，ADC0832的DO端、DI端相连接的DIO_A端与中央控制器的PA6引脚相连接，ADC0832的CH0端与二氧化碳传感器相连接。

所述光照度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端，照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器，TSL230B光照强度传感器用于测量农业环境中的光线强度，采用先进的LinCMOSTM工艺，主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS电流频率集成转换器构成。不需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流，再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率，输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定，分辨率高，可以直接与中央控制器相连，S0、S1为灵敏度控制端，实际上是通过改变器件上方的感光面积来调整灵敏度；S2、S3为满量程选择端；OUT为频率信号输出端，进入中央控制器的捕获输入，通过计算两次捕获时间内计数器的数值差，便可以计算出输出频率值，根据频率-能量关系曲线图对照，从而得到光线强度，照度检测模块的S0_T、S1_T、S2_T、S3_T、OUT_T端分别与中央控制器的PA0、PA1、PA2、PA3、PB12引脚相连接。

所述土壤PH值检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端，土壤PH值检测模块采用ZA-SOPH-A101智能传感器，将土壤PH值传感器插入土壤中，实现对土壤PH值的测量，ZA-SOPH-A101智能传感器检测精度高(能在1d内完成90％读数，且分别率高达0.01PH)，传感器输出数据为数字信号，通过RS485串行传输接入中央控制器，通过SP3485芯片与中央控制器相连接，RXD、TXD端分别与中央控制器的PB11、PB10引脚相连接。

所述土壤湿度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端，土壤湿度检测模块采用YL-69土壤湿度传感器，将土壤湿度传感器插入土壤中，实现对土壤湿度的测量，YL-69土壤湿度传感器的表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命，通过电位器调节控制相应阈值，土壤湿度检测模块将土壤湿度信号转换为电信号后传送给LM393比较器，通过OUTA端与中央控制器PC9引脚相连接，湿度低于设定值时，OUTA输出高电平，高于设定值时，OUTA输出低电平；VCC端外接3.3V电压，GND端外接数字地。

所述土壤温度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端，土壤温度检测模块采用DS18B20温度传感器，将土壤温度传感器插入土壤中，实现对土壤温度的测量，DS18B20温度传感器是一种单总线的数字式测温芯片，仅需使用1个端口就可以实现与中央控制器的双向通讯，同时，采用数字信号输出提高了信号抗干扰能力和测温精度。DS18B20温度传感器采用单总线的数据读/写端口CW与中央控制器的PC8引脚相连接，I/O端口需要接电阻R15拉高，保证在没有数据传输时，该端口始终为高电平，电容C15接在电源处，是为DS18B20温度传感器芯片滤波。

所述中央控制器的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用LCD12864液晶显示屏，显示模块用于显示检测的农业数据信息，显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与中央控制器的PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS_LCD端与中央控制器的PB0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W_LCD端与中央控制器的PB1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E_LCD与中央控制器的PB2脚相连接；中央控制器的PB0、PB1、PB2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述总线控制器连接着中央控制器，总线控制器采用SJA1000控制器，中央控制器负责SJA1000的初始化，控制SJA1000来实现数据的接收和发送等通讯任务，SJA1000的AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7端分别连接至中央控制器的PA8、PA9、PA10、PA11、PA12、PA13、PA14、PA15引脚，CS_J、RD_J、WR_J、ALE_J、INT_J端分别与中央控制器的PB9、PB8、PB7、PB6、PB5引脚相连接，当PB9端为低电平时，中央控制器选中SJA1000，并通过访问外部RAM地地址区实现PA8、PA9、PA10、PA11、PA12、PA13、PA14、PA15端口的读/写操作，从而对SJA1000相应寄存器执行读/写操作。

所述总线驱动器连接着总线控制器，总线控制器采用SJA1000控制器，总线驱动器采用82C250芯片，82C250是总线控制器和物理传输线路之间的接口，它对总线提供差动发送能力，并对总线控制器提供差动接收能力，82C250芯片内部具有限流电路，可以防止输出级对电源、对地或对负载短路，由于采用差动接收方式，因此有较强的抗电磁干扰能力，具有低电流节电待机工作模式，利用82C250可以方便地在总线控制器与驱动器之间建立光电隔离，以实现CAN总线上各节点间的电器隔离。SJA1000的TX0、RX0引脚通过高速光耦6N137与82C250相连，可增强CAN总线节点的抗干扰能力，从而实现总线各节点间电气隔离，高速光耦6N137用于保护SJA1000总线控制器。

所述总线驱动器通过CAN总线连接着监控终端，总线驱动器采用82C250芯片，中央控制器将采集到的农业信息通过CAN总线传送给监控终端，总线驱动器的CANH、CANL端分别通过R6、R9电阻连接至CAN总线，电阻R6、R9起到限流作用，保护82C250免受过电流冲击，CANH和CANL端与地之间并联两只电容，用于滤除总线上的高频干扰并具有一定的防电磁辐射能力。在2条CAN总线输入端与地之间分别接了1个防雷击管，当2个输入端与地之间输出瞬变干扰时，防雷击管的放电起到一定的保护作用。82C250的Rs引脚接一直斜率电阻器，其阻值大小可根据总线通信速度适当调整。

所述监控终端连接着数据存储服务器，监控终端将得到的农业信息数据传送给数据存储服务器进行存储，并随时调用。

所述基于大数据的云服务器连接着监控终端，监控终端将农业信息数据传送给基于大数据的云服务器，基于大数据的云服务器将农业信息数据进行快速处理，提取及预判等处理，并将处理分析结果反馈给监控终端，由监控终端对农业检测数据信息进行监控和分析。

所述太阳能充电模块的输出端连接着供电模块的输入端，太阳能充电模块的太阳能电池板输出端IN_S端与供电模块的IN_S端相连接，太阳能电池板产生的电压直接传送给供电模块。

所述太阳能充电模块的输出端连接着放电模块的输入端，放电模块的BATTERY端与太阳能充电模块的BATTERY端相连接，放电模块的IN端与中央控制器的PC10引脚，放电模块用于对蓄电池进行放电，BATTERY端连接的是蓄电池端。

所述太阳能充电模块连接着中央控制器，太阳能充电模块的ON/OFF端与中央控制器的PC11引脚相连接，用于控制太阳能充电模块的开启与关闭，太阳能充电模块的OUT1端与中央控制器的PD2引脚相连接，PD2引脚获得采样电流，太阳能充电模块的OUT2端与中央控制器的PC12引脚相连接，PC12引脚获得采样电压，并将采样的电压值和电流值通过蓝牙模块发送出去，由手机端对太阳能充电模块的电压和电流进行监测。

所述太阳能充电模块连接着电压调整模块，太阳能充电模块采用LM2576开关型降压稳压器，太阳能充电模块采用LM2576进行稳压，反馈端FB与输出调整电路的D/AOUT端相连接，进行调压。太阳能充电模块用于给一个蓄电池充电，能提高充电效率。

所述供电模块的输出端连接着中央控制器的输入端，供电模块的IN_S端与太阳能充电模块中的太阳能电池板相连接，太阳能电池板产生的电压经LM2576稳压后，在OUTPUT脚输出中央控制器的工作电压VCC，VCC的值可通过电位器进行调整，其运算公式为：Vcc＝1.23*(1+R₅/R₆)，根据以上公式只要调节好R5的阻值就能使中央控制器获得较为精准的参考电压，当电路中因为某些原因使VCC电压发生改变时可以马上调节R5，使VCC重新稳定。

所述中央控制器的输出端连接着电压调整模块的输入端，电压调整模块的DIN、CLK、CS端分别与中央控制器的PB15、PB13、PB14引脚相连接，电压调整模块采用TLC5615芯片，TLC5615芯片的作用是进行D/A转换，当片选CS为低电平时，在每一个CLK时钟的上升沿将DIN的一位数据移入16位寄存器，接着CS的上升沿将16位移位寄存器的10位有效数据锁存于10位DAC寄存器，供DAC电路进行转换；当片选CS为高电平时，串行输入数据则不会被移入16位移位寄存器。当DIN读入数据后，经DA转换，在OUT输出电压D/AOUT，D/AOUT与太阳能充电模块中LM2576的反馈端FB端口相连接，与内部参考电压比较，进而调整充电电压。

所述中央控制器的输出端连接着放电模块的输入端，放电模块的BATTERY端与太阳能充电模块的BATTERY端相连接，放电模块的IN端与中央控制器的PC10引脚，放电模块用于对蓄电池进行放电，BATTERY端连接的是蓄电池端。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述中央控制器采用STM32F103RTB6单片机。所述STM32F103RTB6单片机使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述光照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。所述TSL230B光照强度传感器用于测量环境周围的光线强度。该器件采用先进的LinCMOSTM工艺，主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS电流频率集成转换器构成。不需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流，再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率，输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定，分辨率高，可以直接与中央控制器相连，S0、S1为灵敏度控制端，实际上是通过改变器件上方的感光面积来调整灵敏度；S2、S3为满量程选择端；OUT为频率信号输出端，进入中央控制器的捕获输入，通过计算两次捕获时间内计数器的数值差，便可以计算出输出频率值，根据频率-能量关系曲线图对照，从而得到光线强度(单位：μW/cm2)。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述土壤PH值检测模块采用ZA-SOPH-A101智能传感器。所述ZA-SOPH-A101智能传感器是上海左岸芯慧电子科技有限公司的智能传感器，实现对土壤PH值的测量，该传感器检测精度高(能在1d内完成90％读数，且分别率高达0.01PH)，传感器输出数据为数字信号，通过SP3485芯片与中央控制器相连接。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述总线控制器采用SJA1000控制器。所述SJA1000控制器是一种独立的总线控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制，它是PHLIPS半导体PCA82C200总线控制器的替代产品，SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式，BasicCAN模式是上电后默认的操作模式，而PeliCAN模式是新的操作模式，它能够处理所有CAN2.0B规范的帧类型，而且它还能提供一些增强功能使SJA1000能应用于更宽的领域。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述土壤湿度检测模块采用YL-69土壤湿度传感器。所述YL-69土壤湿度传感器的表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命，可以宽范围控制土壤的湿度，通过电位器调节控制相应阈值，湿度低于设定值时，OUTA输出高电平，高于设定值时，OUTA输出低电平；采用三线制，接线简单，只需把VCC外接3.3V-5V电压，GND外接数字地，OUTA接到中央控制器的I/O口即可；AC端是土壤探头没有经过比较器的输出，可以直接接单片机或外接的A/D接口，与OUTA不同，AC可以获取更详细的湿度状况，对于没有A/D接口的单片机AC端可以不接；比较器采用LM393芯片，工作稳定。

本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统的工作原理为：本实用新型一种基于大数据的农业信息检测系统，通过太阳能充电模块为系统供电，中央控制器控制太阳能充电模块的开启和关闭，太阳能将电能存储到电池中进行备用，中央控制器通过控制放电模块对太阳能充电模块中的电池进行放电，通过控制电压调整模块调节稳定的电压，供电模块用于将太阳能电池板产生的电压转换为合适的电压给中央控制器供电，保证系统正常工作，中央控制器对太阳能充电模块的电压和电流进行采样，并通过显示模块显示。二氧化碳检测模块用于采集农业生产环境中的二氧化碳含量，并将其转换为电信号传送给中央控制器，光照度检测模块用于采集农业生产环境中的光照度信息，并将其转换为电信号传送给中央控制器，土壤PH值检测模块用于采集土壤中的PH值，并将其转换为电信号传送给中央控制器，土壤湿度检测模块用于采集土壤中的湿度信号，并将其转换为电信号传送给中央控制器，土壤温度检测模块用于采集土壤中的温度信号，并将其转换为电信号传送给中央控制器，中央控制器将得到的二氧化碳信息、光照度信息、土壤PH值信息、土壤湿度信息、土壤温度信息进行处理运算后通过总线控制器、总线驱动器、CAN总线传送给监控终端，监控终端将得到的农业信息数据传送给数据存储服务器进行存储，并随时调用。监控终端将农业信息数据传送给基于大数据的云服务器，基于大数据的云服务器将农业信息数据进行快速处理，提取及预判等处理，并将处理分析结果反馈给监控终端，由监控终端对农业检测数据信息进行监控和分析。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于，所述基于大数据的农业信息检测系统包括中央控制器、二氧化碳检测模块、光照度检测模块、土壤PH值检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、显示模块、总线控制器、总线驱动器、CAN总线、监控终端、数据存储服务器、基于大数据的云服务器、供电模块、太阳能充电模块、电压调整模块、放电模块，所述二氧化碳检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述光照度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤PH值检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤湿度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述土壤温度检测模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述中央控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述总线控制器连接着中央控制器；所述总线驱动器连接着总线控制器；所述总线驱动器通过CAN总线连接着监控终端；所述监控终端连接着数据存储服务器；所述基于大数据的云服务器连接着监控终端；所述太阳能充电模块的输出端连接着供电模块的输入端；所述太阳能充电模块的输出端连接着放电模块的输入端；所述太阳能充电模块连接着中央控制器；所述太阳能充电模块连接着电压调整模块；所述供电模块的输出端连接着中央控制器的输入端；所述中央控制器的输出端连接着电压调整模块的输入端；所述中央控制器的输出端连接着放电模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于：所述中央控制器采用STM32F103RTB6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于：所述光照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于：所述土壤PH值检测模块采用ZA-SOPH-A101智能传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于：所述总线控制器采用SJA1000控制器。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的农业信息检测系统，其特征在于：所述土壤湿度检测模块采用YL-69土壤湿度传感器。