CN207197578U - 一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置 - Google Patents
一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，包括：控制单元、气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元；其中，所述接口单元包括环境监测系统信息接口；所述接口单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元和分析单元电连接；所述控制单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元电连接。本实用新型提供的一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，通过集成气象信息采集单元和土壤信息采集单元提供多项检测功能，提高了设施农业物联网环境监测系统测试的集成度和准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及设施农业物联网技术领域，尤其涉及一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置。
背景技术
设施农业是近年迅速发展起来的新型现代农业生产方式，通过超时令、反季节的生产，能够大幅提高土地利用率、劳动生产率和作物产出率。随着设施农业的普及，各类温室大棚环境参数的监测显得十分重要而紧迫。物联网为其提供了重要手段。设施农业物联网通过传感器实时测量土壤湿度、土壤温度、降水量、温度、空气湿度、气压、光照强度以及二氧化碳浓度等，对农作物进行从土壤到空气的全面监测，从而获得作物生长的最佳条件，达到增加产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。
设施农业物联网环境监测系统是一套针对设施农业温室大棚正常有效运转的软硬件系统，系统由感知层、传输层和处理层组成，感知层一般包括空气湿度传感器、空气温度传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤酸碱度传感器等各类传感设备，主要对温室大棚环境进行多点实时动态采集；传输层主要完成采集信息的可靠传输；处理层负责信息的存储、处理、显示和分析，向管理者推送实时监测信息和报警信息，实现设施农业的信息化、智能化远程管理。设施农业物联网环境监测系统的层次结构多、集成规模广、复杂度大，导致系统测试复杂。并且，传感器失灵、网络故障、设备损坏等多种因素容易导致系统故障，带来生产事故。
为了适应设施农业物联网的规模化应用和产业化发展形势，需要对设施农业物联网监测系统进行有效的应用测试，提高系统的可靠性和安全性，掌握系统的可信度。但是，目前的设施农业物联网环境监测系统缺乏统一的测试工具，现场人工测量环境数据进行测试比对的方式不仅费力费时，而且不能保证测试的准确性、连续性、完整性和及时性。而现有的设施农业环境监测测试设备大多仅具有单项检测功能，集成化程度低，不能满足设施农业管理精确测试的需要。
实用新型内容
本实用新型为解决设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置集成度低、精确度差的问题，提供了一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置。
本实用新型提出一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，包括：控制单元、气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元；其中，所述接口单元包括环境监测系统信息接口；所述接口单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元和分析单元电连接；所述控制单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元电连接。
优选地，所述控制单元包括微处理器、集成非易失性存储器、集成易失性存储器和时钟电路。
优选地，所述气象信息采集单元包括温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器中的至少一种。
优选地，所述土壤信息采集单元包括土壤温湿度传感器、酸碱度传感器和CO2传感器中的至少一种。
优选地，所述接口单元还包括外部接口和内部接口；所述外部接口包括USB接口、电源接口、SD卡槽和MMC卡槽中的至少一种；所述内部接口包括UART和/或JTAG。
优选地，还包括用户交互单元，所述用户交互单元与所述控制单元电连接；所述用户交互单元包括显示屏；还包括触摸面板和/或实体按键。
优选地，还包括无线通讯单元，所述无线通讯单元分别与所述控制单元和接口单元电连接；所述无线通讯单元包括3G/4G模块、GPRS模块、蓝牙模块和WIFI模块中的至少一种。
优选地，还包括电源单元，所述电源单元分别与所述控制单元、气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元电连接；所述电源单元包括电池、电源管理模块和电平转换电路。
本实用新型提供的一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，通过集成气象信息采集单元和土壤信息采集单元提供多项检测功能，提高了设施农业物联网环境监测系统测试的集成度和准确性。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1为本实用新型具体实施例的一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置的结构示意图，如图1所示，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，包括：控制单元101、气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105；其中，所述接口单元104包括环境监测系统信息接口；所述接口单元104分别与所述气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103和分析单元105电连接；所述控制单元101分别与所述气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105电连接。
具体地，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，包括：控制单元101、气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105。
其中，所述控制单元101分别与所述气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105电连接，所述控制单元101用于控制上述各单元的工作，向上述各单元下发指令并接收上述各单元反馈的信息。
所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103分别与所述接口单元104和分析单元105电连接，所述控制单元101向所述气象信息采集单元102和/或土壤信息采集单元103发送采集指令，所述气象信息采集单元102和/或土壤信息采集单元103接收到所述控制单元101发送的采集指令后，执行相应的气象信息和/或土壤信息采集操作，并将采集获得的气象信息和/或土壤信息，即采集的环境感知数据发送给所述接口单元104。
所述接口单元104包括环境监测系统信息接口，所述环境监测系统信息接口用于连接设施农业物联网环境监测系统的数据接口，以获取系统监测的设施农业环境信息。
所述接口单元104与所述分析单元105电连接，所述接口单元104将通过所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103采集的环境感知数据，与所述环境监测系统信息接口获取的系统监测的设施农业环境信息一并发送给所述分析单元105，所述分析单元105比较采集的环境感知数据和系统检测的设施农业环境信息，输出环境监测系统状态、环境数据检验以及环境监测系统整体可信度的测试结果。
本实用新型具体实施例提供的一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，通过集成气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103提供多项检测功能，提高了设施农业物联网环境监测系统测试的集成度和准确性。
基于上述具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，所述控制单元101包括微处理器、集成非易失性存储器、集成易失性存储器和时钟电路。
具体地，所述控制单元101用于控制所述气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105的工作，向上述各单元下发指令并接收上述各单元反馈的信息。
进一步地，所述控制单元101包括微处理器、集成非易失性存储器、集成易失性存储器和时钟电路。其中，所述微处理器用于执行数据处理、运算以及对上述各单元的控制，本实用新型具体实施例中所述微处理器为ARM Cortex-A9嵌入式微处理器，但不限于此。
所述集成非易失性存储器用于对所述接口单元104获取的采集环境感知数据和系统监测的设施农业环境信息以及其他数据进行永久保存，所述集成非易失性存储器包括掩膜ROM、EPROM、OTP、Flash和EEPROM等，本实用新型具体实施例中采用的集成非易失性存储器为NAND Flash模块，其中，NAND Flash具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。
所述集成易失性存储器用于对所述装置运行中的临时数据进行存储，所述集成易失性存储器RAM通常作为操作系统或其他正在运行程序的临时存储介质，本实用新型具体实施例中采用的集成易失性存储器为DDR RAM模块，但不限于此。
所述时钟电路是振荡电路，一般由晶体振荡器、晶震控制芯片和电容组成。所述时钟电路用于为所述微处理器提供实时时间和工作时钟。所述时钟电路有多种，例如DS1302、DS1307和PCF8485。
本实用新型具体实施例中提出了控制单元101的结构组成，为所述控制单元101的工作奠定了基础。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，所述气象信息采集单元102包括温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器中的至少一种。
具体地，所述气象信息采集单元102分别与所述接口单元104和分析单元105电连接，所述控制单元101向所述气象信息采集单元102发送采集指令，所述气象信息采集单元102接收到所述控制单元101 发送的采集指令后，执行相应的气象信息采集操作，并将采集获得的气象信息发送给所述接口单元104。
进一步地，所述气象信息采集单元102包括温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器中的至少一种。其中，所述温湿度传感器用于采集所述设施农业物联网环境中的空气温度和空气湿度；所述光照传感器用于采集所述设施农业物联网环境的光照强度；所述CO2传感器用于采集所述设施农业物联网环境的二氧化碳浓度。上述各传感器将所述设施农业物联网环境的气象信息转换为电压信号，再传递给所述接口单元104。
本实用新型具体实施例提供了气象信息采集单元102的采集项目，实现了设施农业物联网环境的气象信息的多样化、便捷化和高集成度的采集，提高了设施农业物联网环境监测系统测试的准确性。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，所述土壤信息采集单元103包括土壤温湿度传感器、酸碱度传感器和CO2传感器中的至少一种。
所述土壤信息采集单元103分别与所述接口单元104和分析单元105电连接，所述控制单元101向所述土壤信息采集单元103发送采集指令，所述土壤信息采集单元103接收到所述控制单元101发送的采集指令后，执行相应的土壤信息采集操作，并将采集获得的土壤信息发送给所述接口单元104。
进一步地，所述土壤信息采集单元103包括土壤温湿度传感器、酸碱度传感器和CO2传感器中的至少一种。其中，所述土壤温湿度传感器用于采集所述设施农业物联网环境中的土壤温度和土壤湿度；所述酸碱度传感器用于采集所述设施农业物联网环境中的土壤pH值；所述CO2传感器用于采集所述设施农业物联网环境中的土壤中二氧化碳的浓度。上述各传感器将所述设施农业物联网环境的土壤信息转换为电压信号，再传递给所述接口单元104。
本实用新型具体实施例提供了土壤信息采集单元103的采集项目，实现了设施农业物联网环境的土壤信息的多样化、便捷化和高集成度的采集，提高了设施农业物联网环境监测系统测试的准确性。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，所述接口单元104还包括外部接口和内部接口；所述外部接口包括USB接口、电源接口、SD卡槽和MMC卡槽中的至少一种；所述内部接口包括UART和/或JTAG。
具体地，所述接口单元104还包括外部接口和内部接口。
其中，所述外部接口包括USB接口、电源接口、SD卡槽和MMC卡槽中的至少一种，用于连接电脑、调试器、电源和存储卡等，便于与外部设备数据信息的传输和同步。所有外部接口均采用橡胶塞密封以实现外部接口的防尘防水。
所述内部接口包括UART和/或JTAG，用于所述设备内部各模块间的通信和所述设备的研发调试，其中UART为通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，是一种异步收发传输器，能够将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。
本实用新型具体实施例提供了外部接口和内部接口，丰富了所述装置的信息数据传输方法，增强了所述装置的实用性。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，还包括用户交互单元，所述用户交互单元与所述控制单元101电连接；所述用户交互单元包括显示屏；还包括触摸面板和/或实体按键。
具体地，所述用户交互单元与所述控制单元101电连接，所述用户交互单元向所述控制单元101发送用户设置的信息，并接收所述控制单元101发送的数据信息并进行显示。
进一步地，所述用户交互单元包括显示屏，所述显示屏用于向用户展示所述控制单元101发送的数据信息，例如当前采集的环境感知数据、系统检测的设施农业环境信息、环境监测系统的状态以及环境监测系统整体可信度的测试结果等。本实用新型具体实施例中，所述显示屏为12寸半反透多点触控、真彩LCD，分辨率为1024×768；显示屏底端设有电源充电、USB接口，但不限于此。
此外所述用户交互单元还包括触摸面板和/或实体按键，用于接收用户设置信息并发送给所述控制单元101。本实用新型具体实施例中，所述触摸面板为12寸电容触摸面板，支持多点触摸(最高支持5点)；所述按键设置在所述显示器右侧，包括电源、返回、Home键、菜单键和辅助键五个实体按键。所述按键和所述显示器的位置关系不限于此。
本实用新型具体实施例提供了用户交互单元，为用户直接控制所述设备提供了便利，同时直观地向用户展示了所述装置的测试状态和测试结果，优化了用户体验。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，还包括无线通讯单元，所述无线通讯单元分别与所述控制单元101和接口单元104电连接；所述无线通讯单元包括3G/4G模块、GPRS模块、蓝牙模块和WIFI模块中的至少一种。
具体地，所述测试分析装置还包括无线通讯单元，所述控制单元101控制所述无线通讯单元的接收或者发送数据信息。
进一步地，所述无线通讯单元接收到所述控制单元101发送的接收指令后，接收通过无线网络传递的数据信息，并将接收到的数据信息传输到所述接口单元104。同样地，所述无线通讯单元接收到所述控制单元101发出的发送指令后，从所述控制单元101中获取带发送的数据信息并通过无线网络进行传递。
本实用新型具体实施例中提供了无线通讯单元，丰富了所述装置的信息数据传输方法，增强了所述装置的实用性和便携性。
基于上述任一具体实施例，一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，还包括电源单元，所述电源单元分别与所述控制单元101、气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、接口单元104和分析单元105电连接；所述电源单元包括电池、电源管理模块和电平转换电路。
具体地，所述测试分析装置还包括电源单元，所述电源单元与所述测试分析装置的其余单元电连接，用于为所述其余单元供电。
其中，所述电源单元包括可更换的电池，方便户外长时间持续采集测试分析；还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于根据装置不同的工作状态，调配各单元之间的供电等级，节约能耗，延长使用时间；还包括电平转换电路，所述电平转换电路用于对电池进行电平转换，为所述测试分析装置中各单元提供电能。
本实用新型具体实施例提供的电源单元，提高了所述测试分析装置的便携性，为户外长时间持续采集测试分析提供了便利。
为了更好地理解与应用本实用新型提出的，本实用新型进行以下示例，且本实用新型不仅局限于以下示例。
结合现有技术中的不足，本实用新型提出一种操作简单、成本低的设施农业物联网环境监测系统测试分析装置，包括控制单元101、接口单元104、气象信息采集单元102、土壤信息采集单元103、分析单元105、无线通讯单元、用户交互单元和电源单元。
首先，用户通过用户交互单元的按键控制启动所述设施农业物联网环境监测系统测试分析装置，电源单元工作，为其余各单元提供电能。
随后用户通过用户交互单元的触摸面板发出对所述环境监测系统的空气温湿度和土壤温湿度两项进行测试分析，所述用户交互单元将上述信息传递给控制单元101，控制单元101分别向所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103下发采集指令，并向所述接口单元104中的环境监测系统信息接口下发获取指令。
所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103接收到所述控制单元101发出的采集指令后，所述气象信息采集单元102中的温湿度传感器和所述土壤信息采集单元103中的土壤温湿度传感器执行采集任务，所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103将采集到的数据信息发送到接口单元104。
所述接口单元104将所述气象信息采集单元102和土壤信息采集单元103的采集数据信息发送到分析单元105，同时所述接口单元104中的环境监测系统信息接口根据所述控制单元101下发的获取指令获取所述设施农业物联网环境监测系统的检测数据信息，并将所述设施农业物联网环境监测系统的检测数据信息发送到所述分析单元105。
所述分析单元105接收到所述接口单元104发送的信息后，分别对所述测试分析装置采集的空气温湿度、土壤温湿度与所述环境监测系统获取的空气温湿度、土壤温湿度进行比较分析，获取所述环境监测系统的可靠性和可信度测试结果，并将所述测试结果发送给控制单元101。
所述控制单元101接收到所述分析单元105发送的所述测试结果后，将所述测试结果发送给用户交互单元的显示屏进行显示，并发送给无线通讯单元，所述无线通讯单元通过无线网络将所述测试结果发送给与所述无线网络连接的手机、电脑等设备。
本实用新型能够同时对空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、土壤ph值等设施农业物联网感知数据进行比对，无需对设施农业物联网环境监测系统的软件和硬件进行改动，能够获取感知设备的实时状态，提供设施农业物联网环境监测系统的可靠性和可信度的测试分析，提高了系统测试的便携性。与此同时，本实用新型对设施农业温室大棚感知数据的完整性、准确性和冗余性进行测试分析，对设施农业物联网监测系统的可信度进行评价，有利于提高设施农业物联网监测系统的稳定性和可靠性。
最后，本申请的装置仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置，其特征在于，包括：控制单元、气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元；
其中，所述接口单元包括环境监测系统信息接口；
所述接口单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元和分析单元电连接；
所述控制单元分别与所述气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括微处理器、集成非易失性存储器、集成易失性存储器和时钟电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气象信息采集单元包括温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述土壤信息采集单元包括土壤温湿度传感器、酸碱度传感器和CO2传感器中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口单元还包括外部接口和内部接口；
所述外部接口包括USB接口、电源接口、SD卡槽和MMC卡槽中的至少一种；
所述内部接口包括UART和/或JTAG。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括用户交互单元，所述用户交互单元与所述控制单元电连接；所述用户交互单元包括显示屏；还包括触摸面板和/或实体按键。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括无线通讯单元，所述无线通讯单元分别与所述控制单元和接口单元电连接；
所述无线通讯单元包括3G/4G模块、GPRS模块、蓝牙模块和WIFI模块中的至少一种。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括电源单元，所述电源单元分别与所述控制单元、气象信息采集单元、土壤信息采集单元、接口单元和分析单元电连接；所述电源单元包括电池、电源管理模块和电平转换电路。
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|---|---|---|---|
| CN201721162278.4U CN207197578U (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种设施农业物联网环境监测系统的测试分析装置 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112463591A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-09 | 武汉市农业科学院 | 农业物联网系统评价方法、装置、设备及存储介质 |
| CN112714411A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-04-27 | 中北大学 | 具有可移动节点的农业监测装置 |
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| CN112463591B (zh) * | 2020-11-12 | 2023-03-21 | 武汉市农业科学院 | 农业物联网系统评价方法、装置、设备及存储介质 |
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