CN208314503U - 一种基于物联网的农业管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的农业管理系统，包括区域中继器以及分别通过Lora网络与区域中继器无线连接的农业管理一体机和用于接收外部远程采集传感器采集信号的现场采集器，所述农业管理一体机包括一体机壳体以及设于一体机壳体内的一体机电路板，所述现场采集器包括采集器壳体以及设于采集器壳体内的采集器主控板，所述采集器主控板包括采集器微处理器以及分别与采集器微处理器相连的多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路、采集器Lora通信电路和采集器电源电路。与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、易于实现、可拓展性高等优点。

Description

一种基于物联网的农业管理系统

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，尤其是涉及一种基于物联网的农业管理系统。

背景技术

现有的农业养殖或种植，如食用菌栽培、大棚、茶果种植、畜禽规模化养殖等，均会采用到用于调整养殖或种植环境的控制设备，如电机、水泵、加热器、风机等设备，而且大多采用人工根据种植或养殖经验，现场主动介入的方式开启或关闭上述控制设备。随着养殖或种植规模的扩大，需要消耗较大的人工，而且不能及时达到控制的目的，上述方式越来越不适合应用到养殖或种植中。

此外，为了更好的保障养殖或种植环境，通常会设置用于环境监测的采集传感器，以利于准确获知养殖或种植环境是否达到要求，并对应做出及时地调整。故对养殖或种植现场环境数据的监测以及数据的反馈对农业养殖以及种植是至关重要的。

实际应用中，例如：大棚种植中，往往因种植面积较大需要设置多个采集传感器，例如：检测不同区域的大棚温湿度传感器、光照强度传感器等，且各采集传感器因地域广而分散设置，存在线路布设繁琐、通讯故障排除难等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于物联网的农业管理系统，结构简单，易于实现，可拓展性高。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于物联网的农业管理系统，包括区域中继器以及分别通过Lora网络与区域中继器无线连接的农业管理一体机和用于接收外部远程采集传感器采集信号的现场采集器，所述农业管理一体机包括一体机壳体以及设于一体机壳体内的一体机电路板，所述一体机电路板包括带Lora通信功能的主控制电路板、与主控制电路板相连且用于为外部控制设备提供驱动信号的执行器电路板以及与主控制电路板相连且用于接收外部本地采集传感器采集信号的采集器电路板，所述现场采集器包括采集器壳体以及设于采集器壳体内的采集器主控板，所述采集器主控板包括采集器微处理器以及分别与采集器微处理器相连的多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路、采集器Lora通信电路和采集器电源电路，所述采集器电源电路分别与多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路和采集器Lora通信电路相连，所述采集器RS485传感器输入电路连接有与外部远程采集传感器对应的主传感器输入接口，所述采集器RS485传感器输入电路连接有与外部远程采集传感器对应的传感器总线接口。

所述区域中继器包括中继器壳体以及设于中继器壳体内的中继器电路板，所述中继器电路板包括中继器微处理器以及分别与中继器微处理器相连的中继器Lora通信电路、中继器电源电路和太阳能充电控制电路，所述中继器电源电路分别与中继器Lora通信电路和太阳能充电控制电路相连，所述太阳能充电控制电路分别与一设于中继器壳体外的太阳能电池板和一设于中继器壳体内的中继器锂电池电路相连，所述中继器锂电池电路还与中继器微处理器相连。

所述采集器电源电路包括依次连接的采集器滤波电路、采集器稳压电源电路和采集器12V开关电源电路，所述采集器滤波电路连接采集器微处理器，所述采集器稳压电源电路分别连接多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路和采集器Lora通信电路，所述采集器12V开关电源电路连接有一采集器电源输入接口和一采集器电源输出接口。

所述主控制电路板包括嵌入式ARM处理器以及分别与嵌入式ARM处理器相连的第一设置按键电路、第一工作状态指示灯电路、第一内置锂电池电路、蜂鸣器电路、第一电源电路、4G通信电路、串口RS232通信电路、第一RS485通信电路、第二RS485通信电路、一体机Lora通信电路和以太网通信电路，所述以太网通信电路还与一以太网接口电路相连，所述第一电源电路分别与第一设置按键电路、第一工作状态指示灯电路、第一内置锂电池电路、蜂鸣器电路、4G通信电路、串口RS232通信电路、第一RS485通信电路、第二RS485通信电路、一体机Lora通信电路、以太网通信电路和以太网接口电路相连，所述第一RS485通信电路与执行器电路板连接，所述第二RS485通信电路与采集器电路板连接。

所述执行器电路板包括第一微处理器以及分别与第一微处理器相连的第三RS485通信电路、驱动芯片电路、第二电源电路、电源指示灯电路、第一程序烧写电路、第二设置按键电路和驱动器输出指示灯电路，所述驱动芯片电路还与一磁保持继电器电路相连，所述第二电源电路分别与第三RS485通信电路、驱动芯片电路、磁保持继电器电路、电源指示灯电路、第一程序烧写电路和第二设置按键电路相连，所述第三RS485通信电路与第一RS485通信电路匹配连接，所述磁保持继电器电路连接有与外部控制设备对应的驱动接口。

所述采集器电路板包括第二微处理器以及分别与第二微处理器相连的传感器信号输入电路、RS485传感器总线输入电路、第四RS485通信电路、第三电源电路、第三工作状态指示灯电路、第三设置按键电路、第二程序烧写电路和第二内置锂电池电路，所述第三电源电路分别与传感器信号输入电路、RS485传感器总线输入电路、第四RS485通信电路、第三工作状态指示灯电路、第三设置按键电路、第二程序烧写电路和第二内置锂电池电路相连，所述第四RS485通信电路与第二RS485通信电路匹配连接，所述传感器信号输入电路连接有外部本地采集传感器对应的辅助传感器输入接口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：基于物联网的农业管理系统利用区域中继器构建覆盖地域广的Lora无线网络，农业管理一体机自带多路传感器信号输入以及多路大功率开关驱动输出，以实现本地区域内的采集传感器与控制设备的控制，同时农业管理一体机利用Lora无线网络下的现场采集器远程管理较远区域的控制设备，结构简单，易于实现，可拓展性强，可用于智慧农业物联网参数采集、输出控制，特别适用于大棚种植类采集传感器多且分布较分散的情况。

附图说明

图1为基于物联网的农业管理系统的结构框图；

图2为区域中继器的结构框图；

图3为区域中继器的电路示意图；

图4为区域中继器内部电路板布设示意图；

图5为区域中继器的外观示意图；

图6为农业管理一体机内主控制电路板的结构框图；

图7为农业管理一体机内主控制电路板的电路示意图；

图8为农业管理一体机内执行器电路板的结构框图；

图9为农业管理一体机内执行器电路板的电路示意图；

图10为农业管理一体机内采集器电路板的结构框图；

图11为农业管理一体机内采集器电路板的电路示意图；

图12为农业管理一体机的后视图；

图13为农业管理一体机的俯视图；

图14为农业管理一体机的前视图；

图15为现场采集器的结构框图；

图16为现场采集器的电路示意图；

图17为现场采集器内部电路板布设示意图；

图18为现场采集器的外观示意图。

图中，1、区域中继器，11、中继器壳体，111、第一中继器接口，112、第二中继器接口，12、中继器微处理器，121、中继器Lora通信电路，121-1、中继器Lora天线，122、太阳能充电控制电路，123、中继器锂电池电路，124、中继器滤波电路，125、中继器稳压电源电路，126、中继器12V开关电源电路，127、中继器电源输入接口，128、太阳能电池板接口，129、锂电池输入接口，1210、外接指示灯，1211、中继器RS485通信电路，1212、中继器通信接口，1213、中继器设置按键电路，1214、中继器程序烧写电路，1215、中继器工作状态指示灯，1216、中继器存储电路；

2、农业管理一体机，21、一体机壳体，22、主控制电路板，221、嵌入式ARM处理器，222、第一设置按键电路，223、第一工作状态指示灯电路，224、第一内置锂电池电路，225、蜂鸣器电路，226、4G通信电路，227、串口RS232通信电路，228、第一RS485通信电路，229、第二RS485通信电路，2210、一体机Lora通信电路，2211、以太网通信电路，2212、以太网接口电路，2213、第一稳压电源电路，2214、第一滤波电路，2215、第一存储电路，2216、外接RS485接口，23、执行器电路板，231、第一微处理器，232、第三RS485通信电路，233、驱动芯片电路，234、电源指示灯电路，235、第一程序烧写电路，236、第二设置按键电路，237、驱动器输出指示灯电路，238、磁保持继电器电路，239、驱动接口，2310、第二稳压电源电路，2311、第二滤波电路，2312、第二存储电路，24、采集器电路板，241、第二微处理器，242、传感器信号输入电路，243、RS485传感器总线输入电路，244、第四RS485通信电路，245、第三工作状态指示灯电路，246、第三设置按键电路，247、第二程序烧写电路，248、第二内置锂电池电路，249、辅助传感器输入接口，2410、第三稳压电源电路，2411、第三滤波电路，2412、第三存储电路；

3、现场采集器，31、采集器壳体，311、第一采集器通孔，312、第二采集器通孔，313、第三采集器通孔，32、采集器微处理器，321、多路传感器接线端子电路，322、采集器RS485传感器输入电路，323、采集器Lora通信电路，323-1、采集器Lora天线，324、主传感器输入接口，325、传感器总线接口，326、采集器滤波电路，327、采集器稳压电源电路，328、采集器12V开关电源电路，329、采集器电源输入接口，3210、采集器电源输出接口，3211、采集器RS485通信电路，3212、采集器通信接口，3213、采集器设置按键电路，3214、采集器程序烧写电路，3215、采集状态指示灯，3216、采集器锂电池电路，3217、采集器Lora工作状态指示灯，3218、采集器存储电路，3219、采集器电源指示灯；

4、外部远程采集传感器，5、外部控制设备，6、外部本地采集传感器， 7、太阳能电池板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于物联网的农业管理系统，包括区域中继器1以及分别通过Lora网络与区域中继器1无线连接的农业管理一体机2和用于接收外部远程采集传感器4采集信号的现场采集器3。利用区域中继器1构建覆盖地域广的Lora无线网络，农业管理一体机2自带多路传感器信号输入以及多路大功率开关驱动输出，以实现本地区域内的采集传感器与控制设备的控制，同时农业管理一体机2利用Lora无线网络下的现场采集器3远程管理较远区域的控制设备，结构简单，易于实现，可拓展性强，可用于智慧农业物联网参数采集、输出控制，特别适用于大棚种植类控制设备多且分布较分散的情况。应用时，农业管理一体机2设置在外部采集传感器（即外部本地采集传感器6）与控制设备较密集区域，多个区域中继器1建立星型的Lora无线网络节点，每个区域中继器1与其周围的外部采集传感器（外部远程采集传感器4）对接，完成数据传输。

一、区域中继器

如图2和图3所示，区域中继器1包括中继器壳体11以及设于中继器壳体11内的中继器电路板，中继器电路板包括中继器微处理器12以及分别与中继器微处理器12相连的中继器Lora通信电路121、中继器电源电路和太阳能充电控制电路122，中继器电源电路分别与中继器Lora通信电路121和太阳能充电控制电路122相连，太阳能充电控制电路122分别与一设于中继器壳体11外的太阳能电池板7和一设于中继器壳体11内的中继器锂电池电路123相连，中继器锂电池电路123还与中继器微处理器12相连。

中继器微处理器12采用STM21F103C8T6，中继器Lora通信电路121与附近的现场驱动器和本地的农业管理一体机2进行无线通信。中继器RS485通信电路1211额外提供与外部通信设备进行有线通信的方式。

如图4所示，中继器RS485通信电路1211对应与设置于中继器电路板下端且位于中继器壳体11内的中继器通信接口相连；中继器电源电路对应与设置于中继器电路板下端且位于中继器壳体11内的中继器电源输入接口127相连；太阳能充电控制电路122分别设置于中继器电路板下端且位于中继器壳体11内的太阳能电池板接口128以锂电池输入接口129相连，锂电池输入接口129与中继器锂电池电路123相连。

中继器电源电路包括中继器滤波电路124、中继器稳压电源电路125以及中继器12V开关电源电路126；中继器12V开关电源电路126与中继器稳压电源电路125相连；中继器稳压电源电路125与中继器滤波电路124相连。中继器稳压电源电路125中包括一LM7805以及一LM1117，提供5V以及3.3 V供电电压，为其他模块供电。

中继器稳压电源电路125分别与中继器Lora通信电路121、中继器RS485通信电路1211以及太阳能充电控制电路122相连；中继器滤波电路124与中继器微处理器12相连；中继器12V开关电源电路126与中继器电源输入接口127相连。

如图5所示，中继器壳体11的底部由左至右依次开设有第一中继器接口111以及第二中继器接口112；第一中继器接口111用于将电源输入线缆接入中继器电源输入接口127，电源输入线缆连接至外部的供电电源；第二中继器接口112用于将通信线缆以及太阳能线缆对应接入中继器通信接口以及太阳能电池板接口128，通信线缆连接至外部通信设备，太阳能线缆连接至太阳能电池板7。在本实施例中，第一中继器接口111以及第二中继器接口112均采用防水密封型接口。

中继器壳体11的顶部固定安装与中继器Lora通信电路121相连的中继器Lora天线121-1以及与中继器微处理器12相连的外接指示灯1210。

中继器电路板还包括与中继器微处理器12相连的提供预设以及测试功能的中继器设置按键电路1213、用于将程序写入中继器微处理器12的中继器程序烧写电路1214、用于数据存储的中继器存储电路1216以及提供工作状态指示与通信状态指示的中继器工作状态指示灯1215。中继器设置按键电路1213包括对码按键、清码按键、复位开关以及Lora开关。中继器稳压电源电路125还与中继器设置按键电路1213、中继器程序烧写电路1214、中继器存储电路1216、外接指示灯1210、中继器工作状态指示灯1215相连。

该现场中继器的中继器壳体11采用铸铝全密封外壳，通过设置的中继器Lora通信电路121以及外围电路，可用于Lora通讯的无线中继传输，可作为智慧农业物联网的中继辅助设备，提供Lora通讯的无线中继传输，进一步加强了底层具备Lora通信功能的采集器或驱动器远距离与管理主机通讯。可用于生态果园、大棚种植、大棚养殖、池塘养殖、海水养殖、水库检测与控制。带有RS485通讯接口，供电方式可选择交流电力电源，也可以选择有太阳能电池供电。

该区域中继器1还具备如下配置：

（1）通信总线接口：1个RS485；

（2）无线通讯：Lora，工作频段默认433MH/空旷通讯距离2~5公里；

（3）工作环境：温度0~50摄氏度，湿度小于80%RH；

（4）供电电源：AC220V/500.5HZ或太阳能电池DC5V/20AH；

（5）待机功耗：10W。

二、农业管理一体机

农业管理一体机2包括一体机壳体21以及设于一体机壳体21内的一体机电路板，一体机电路板包括带Lora通信功能的主控制电路板22、与主控制电路板22相连且用于为外部控制设备5提供驱动信号的执行器电路板23以及与主控制电路板22相连且用于接收外部本地采集传感器6采集信号的采集器电路板24。

如图6和图7所示，主控制电路板22包括嵌入式ARM处理器221以及分别与嵌入式ARM处理器221相连的提供设置功能的第一设置按键电路222、提供电源/网络连接状态/无线状态/驱动输出/采集信号指示的第一工作状态指示灯电路223、用于为嵌入式ARM处理器221提供电源的第一内置锂电池电路224、提供声音指示的蜂鸣器电路225、用于与外接12V电源连接并为电路供电的第一电源电路、提供与外部设备进行4G通信的4G通信电路226、提供与主机板串口通信的串口RS232通信电路227、第一RS485通信电路228、第二RS485通信电路229、提供与外部设备无线通信的一体机Lora通信电路2210、提供与外部设备网路连接的以太网通信电路2211和用于存储数据的第一存储电路2215，以太网通信电路2211还与一以太网接口电路2212相连，第一电源电路分别与第一设置按键电路222、第一工作状态指示灯电路223、第一内置锂电池电路224、蜂鸣器电路225、4G通信电路226、串口RS232通信电路227、第一RS485通信电路228、第二RS485通信电路229、一体机Lora通信电路2210、以太网通信电路2211、以太网接口电路2212和第一存储电路2215相连，第一RS485通信电路228与执行器电路板23连接，第二RS485通信电路229与采集器电路板24连接，同时，第一RS485通信电路228、第二RS485通信电路229还用于与外接的采集器或驱动器有线通信。

第一电源电路包括相连接的第一滤波电路2214和第一稳压电源电路2213，第一稳压电源电路2213中包括LM7805以及LM1117，输入外接电源并提供5V以及3.3 V供电电压，为其他模块供电，第一滤波电路2214对嵌入式ARM处理器221提供的电源进行滤波。

如图8和图9所示，执行器电路板23包括第一微处理器231以及分别与第一微处理器231相连的且用于与主控制板进行通信的第三RS485通信电路232、提供驱动输出控制的驱动芯片电路233、提供电源的第二电源电路、提供电源指示的电源指示灯电路234、提供第一微处理器231程序写入的第一程序烧写电路235、提供设置功能的第二设置按键电路236、提供驱动输出状态的驱动器输出指示灯电路237和提供数据存储的第二存储电路2312，驱动芯片电路233还与一提供驱动信号的磁保持继电器电路238相连，第二电源电路分别与第三RS485通信电路232、驱动芯片电路233、磁保持继电器电路238、电源指示灯电路234、第一程序烧写电路235、第二设置按键电路236和第二存储电路2312相连，第三RS485通信电路232与第一RS485通信电路228匹配连接，磁保持继电器电路238连接有与外部控制设备对应的驱动接口239。在本实施例中，第一微处理器231采用STM21F103C8T6。驱动芯片电路233包括两块ULN2803A，分别提供四路驱动输出，共为外部被驱动的控制设备提供八路驱动输出。第二电源电路中包括相连接的第二滤波电路2311以及第二稳压电源电路2310。第二稳压电源电路2310包括LM7805以及LM1117。第二设置按键电路236包括：对码按键、请码按键以及复位开关按键。磁保持继电器电路238包括八路磁保持继电器，分别与对应被驱动的控制设备匹配，每路磁保持继电器采用HFE46-2。

如图10和图11所示，采集器电路板24包括第二微处理器241以及分别与第二微处理器241相连的传感器信号输入电路242、RS485传感器总线输入电路243、第四RS485通信电路244、第三电源电路、第三工作状态指示灯电路245、第三设置按键电路246、第二程序烧写电路247、第二内置锂电池电路248和第三存储电路2412，第三电源电路分别与传感器信号输入电路242、RS485传感器总线输入电路243、第四RS485通信电路244、第三工作状态指示灯电路245、第三设置按键电路246、第二程序烧写电路247、第二内置锂电池电路248和第三存储电路2412相连，第四RS485通信电路244与第二RS485通信电路229匹配连接，传感器信号输入电路242连接有外部本地采集传感器6对应的辅助传感器输入接口249。在本实施例中，第二微处理器241采用STM21F103C8T6。传感器信号输入电路242提供8路数据采集，分别与外部本地采集传感器6独立匹配，采用4-20MA。第四RS485通信电路244用于与主控制电路板22通信。RS485传感器总线输入电路243提供与外部本地采集传感器6总线通信功能。第三电源电路包括第三滤波电路2411和第三稳压电源电路2410，第三稳压电源电路2410中包括LM7805以及LM1117。第三工作状态指示灯电路245包括运行正常指示灯、故障指示灯以及与主机通信指示灯。第三设置按键电路246包括队码按键、清码按键、复位开关按键。第二程序烧写电路247提供对第二微处理器241的程序写入功能。第二内置锂电池电路248用于为第二微处理器241供电。第三存储电路2412用于存储数据。

匹配的外部采集传感器包括：风速与风向一体传感器、空气温度与湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、土壤水分与温度传感器、PH传感器、土壤墒情传感器、肥力传感器、溶解氧传感器、液位传感器、水中温度传感器、浊度传感器。

在本实施例中，如图12-图14所示，一体机壳体21采用呈矩形体的铝合金制外壳，一体机壳体21的后侧板上开设有用于嵌设一体机Lora通信电路2210天线接口的安装孔A1、用于嵌设4G通信电路226天线接口的安装孔A2、用于嵌设分别连接第一电源电路、第二电源电路和第三电源电路的电源接口的安装孔A3、用于嵌设分别与第一RS485通信电路228与第二RS485通信电路229相连的外接RS485接口2216的安装孔A4、用于嵌设串口RS232通信电路227接口的安装孔A5以及用于嵌设以太网接口电路2212网络接口的安装孔A6；一体机壳体21的顶部开设有用于嵌设第一工作状态指示灯电路223中LED灯的安装孔A7。

一体机壳体21的顶板下部开设有用于嵌设驱动器输出指示灯电路237以及电源指示灯电路234中LED灯的安装孔A8；一体机壳体21的前侧板开设有用于嵌设驱动接口239的安装孔A10。被驱动的控制设备包括：各种电机、水泵、加热器、风机等设备。

一体机壳体21的前侧板开设有用于嵌设的辅助传感器输入接口249以及RS485传感器总线输入电路243的输入接口的安装孔A11；一体机壳体21的顶板下部开设有用于嵌设第三工作状态指示灯电路245中LED灯的安装孔A9。

该一体机采用先进的ARM平台架构的管理主机，通过采集器电路板24中的传感器信号输入电路242、RS485传感器总线输入电路243提供八路传感器信号输入和一路RS485总线传感器信号输入，通过执行器电路板23中的驱动芯片电路233以及磁保持继电器电路238提供八路开关驱动输出，并提供强多种有线与无线通讯接口和网口。通过主控制电路板22提供的两路RS485通信电路可以外挂30台采集器或驱动器，通过因特网或4G网络与云平台保持通讯。一体机壳体21上有各种直观的通讯、开关、电源、故障指示灯。

该一体机还提供以下参数：

（1）传感器输入通道：8路传感器信号输入（4-20mA）。

（2）传感器总线接口325：1路RS485信号输入。

（3）输出回路：8路开关驱动输出（220VAC/30A/每路）。

（4）通信总线接口：2个RS485通讯接口和1个RS232通讯接口。

（5）供电电源：DC12V/5A。

（6）无线通讯：Lora（工作频段默认433MH/ 空旷通讯距离2～5公里）。

（7）有线通讯网口：LAN。

（8）工作环境：温度0～50℃、湿度小于80％RH。

（9）待机功耗：≤3.5W。

三、现场采集器

如图15和图16所示，现场采集器3包括采集器壳体31以及设于采集器壳体31内的采集器主控板，采集器主控板包括采集器微处理器32以及分别与采集器微处理器32相连的多路传感器接线端子电路321、用于与外部传感器进行总线通信的采集器RS485传感器输入电路322、用于与外部通信设备进行无线通信的采集器Lora通信电路323、用于提供电源的采集器电源电路和用于与外部通信设备进行有线通信的采集器RS485通信电路3211，采集器电源电路分别与多路传感器接线端子电路321、采集器RS485传感器输入电路322、采集器Lora通信电路323和采集器RS485通信电路3211相连，采集器RS485传感器输入电路322连接有与外部远程采集传感器4对应的主传感器输入接口324，采集器RS485传感器输入电路322连接有与外部远程采集传感器4对应的传感器总线接口325。

采集器电源电路包括依次连接的采集器滤波电路326、采集器稳压电源电路327和采集器12V开关电源电路328，采集器滤波电路326连接采集器微处理器32，采集器稳压电源电路327分别连接多路传感器接线端子电路321、采集器RS485传感器输入电路322和采集器Lora通信电路323，采集器12V开关电源电路328连接有一采集器电源输入接口329和一采集器电源输出接口3210。

在本实施例中，微处理器采用STM21F103C8T6，多路传感器接线端子电路321为6路传感器接线端子电路，分别与外部传感器独立匹配，采用4-20MA。

如图17所示，多路传感器接线端子电路321对应与设置于采集器主控板下端且位于采集器壳体31内的主传感器输入接口324相连；采集器RS485传感器输入电路322对应与设置于采集器主控板下端且位于采集器壳体31内的传感器总线接口325相连；采集器RS485通信电路3211对应与设置于采集器主控板下端且位于采集器壳体31内的采集器通信接口3212相连；采集器电源电路对应与设置于采集器主控板下端且位于采集器壳体31内的采集器电源输入接口329以及采集器电源输出接口3210相连。

如图18所示，采集器壳体31的底部由左至右依次开设有第一采集器通孔311、第二采集器通孔312以及第三采集器通孔313；第一采集器通孔311用于将外接驱动信号传输线缆接入主传感器输入接口324，外接驱动信号传输线缆连接至对应的外部采集传感器的采集信号输出端；第二采集器通孔312用于将传感器总线线缆、通信线缆以及电源输出线缆对应接入传感器总线接口325、采集器通信接口3212以及采集器电源输出接口3210，传感器总线线缆连接至外部采集传感器的总线端，通信线缆连接至外部通信设备，电源输出线缆连接至外部待供电设备；第三采集器通孔313用于将电源输入线缆接入采集器电源输入接口329，电源输入线缆连接至外部的供电电源。在本实施例中，第一采集器通孔311、第二采集器通孔312以及第三采集器通孔313均采用防水密封型接口。

采集器壳体31的顶部固定安装与采集器Lora通信电路323相连的采集器Lora天线323-1以及与采集器微处理器32相连的采集器电源指示灯3219。

采集器主控板还包括与采集器微处理器32相连的提供预设以及测试功能的采集器设置按键电路3213、用于将程序写入采集器微处理器32的采集器程序烧写电路3214、用于数据存储的采集器存储电路3218、提供故障指示以及通信状态的采集状态指示灯3215以及为采集器微处理器32提供电源的采集器锂电池电路3216。采集器设置按键电路3213包括对码按键、清码按键、复位开关以及Lora开关。采集器主控板还包括与采集器Lora通信电路323相连的采集器Lora工作状态指示灯3217。采集器稳压电源电路327还与采集器设置按键电路3213、采集器程序烧写电路3214、采集器存储电路3218、采集器电源指示灯3219、采集状态指示灯3215、采集器锂电池电路3216、采集器Lora工作状态指示灯3217相连。

匹配的外部采集传感器包括：风速与风向一体传感器、空气温度与湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、土壤水分与温度传感器、PH传感器、土壤墒情传感器、肥力传感器、溶解氧传感器、液位传感器、水中温度传感器、浊度传感器。

采集器壳体31采用铸铝全密封外壳，适合野外安装；通过6路传感器接线端子电路和采集器RS485传感器输入电路322获取设置于养殖或种植处采集传感器采集的数据，并带有RS485通讯接口和Lora无线通讯，实现与管理主机通讯。

该现场采集器3还具备如下配置：

（1）传感器输入通道：6路传感器信号输入，4-20mA；

（2）传感器总线接口325：1个RS485信号输入，可带32个RS485接口传感器；

（3）通信总线接口：1个RS485；

（4）无线通讯：Lora，工作频段默认433MH/空旷通讯距离2~5公里；

（5）工作环境：温度0~50摄氏度，湿度小于80%RH。

（6）供电电源：AC220V/500.5HZ；

（7）待机功耗：10W。

Claims (6)

1.一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，包括区域中继器以及分别通过Lora网络与区域中继器无线连接的农业管理一体机和用于接收外部远程采集传感器采集信号的现场采集器，所述农业管理一体机包括一体机壳体以及设于一体机壳体内的一体机电路板，所述一体机电路板包括带Lora通信功能的主控制电路板、与主控制电路板相连且用于为外部控制设备提供驱动信号的执行器电路板以及与主控制电路板相连且用于接收外部本地采集传感器采集信号的采集器电路板，所述现场采集器包括采集器壳体以及设于采集器壳体内的采集器主控板，所述采集器主控板包括采集器微处理器以及分别与采集器微处理器相连的多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路、采集器Lora通信电路和采集器电源电路，所述采集器电源电路分别与多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路和采集器Lora通信电路相连，所述采集器RS485传感器输入电路连接有与外部远程采集传感器对应的主传感器输入接口，所述采集器RS485传感器输入电路连接有与外部远程采集传感器对应的传感器总线接口。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，所述区域中继器包括中继器壳体以及设于中继器壳体内的中继器电路板，所述中继器电路板包括中继器微处理器以及分别与中继器微处理器相连的中继器Lora通信电路、中继器电源电路和太阳能充电控制电路，所述中继器电源电路分别与中继器Lora通信电路和太阳能充电控制电路相连，所述太阳能充电控制电路分别与一设于中继器壳体外的太阳能电池板和一设于中继器壳体内的中继器锂电池电路相连，所述中继器锂电池电路还与中继器微处理器相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，所述采集器电源电路包括依次连接的采集器滤波电路、采集器稳压电源电路和采集器12V开关电源电路，所述采集器滤波电路连接采集器微处理器，所述采集器稳压电源电路分别连接多路传感器接线端子电路、采集器RS485传感器输入电路和采集器Lora通信电路，所述采集器12V开关电源电路连接有一采集器电源输入接口和一采集器电源输出接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，所述主控制电路板包括嵌入式ARM处理器以及分别与嵌入式ARM处理器相连的第一设置按键电路、第一工作状态指示灯电路、第一内置锂电池电路、蜂鸣器电路、第一电源电路、4G通信电路、串口RS232通信电路、第一RS485通信电路、第二RS485通信电路、一体机Lora通信电路和以太网通信电路，所述以太网通信电路还与一以太网接口电路相连，所述第一电源电路分别与第一设置按键电路、第一工作状态指示灯电路、第一内置锂电池电路、蜂鸣器电路、4G通信电路、串口RS232通信电路、第一RS485通信电路、第二RS485通信电路、一体机Lora通信电路、以太网通信电路和以太网接口电路相连，所述第一RS485通信电路与执行器电路板连接，所述第二RS485通信电路与采集器电路板连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，所述执行器电路板包括第一微处理器以及分别与第一微处理器相连的第三RS485通信电路、驱动芯片电路、第二电源电路、电源指示灯电路、第一程序烧写电路、第二设置按键电路和驱动器输出指示灯电路，所述驱动芯片电路还与一磁保持继电器电路相连，所述第二电源电路分别与第三RS485通信电路、驱动芯片电路、磁保持继电器电路、电源指示灯电路、第一程序烧写电路和第二设置按键电路相连，所述第三RS485通信电路与第一RS485通信电路匹配连接，所述磁保持继电器电路连接有与外部控制设备对应的驱动接口。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的农业管理系统，其特征在于，所述采集器电路板包括第二微处理器以及分别与第二微处理器相连的传感器信号输入电路、RS485传感器总线输入电路、第四RS485通信电路、第三电源电路、第三工作状态指示灯电路、第三设置按键电路、第二程序烧写电路和第二内置锂电池电路，所述第三电源电路分别与传感器信号输入电路、RS485传感器总线输入电路、第四RS485通信电路、第三工作状态指示灯电路、第三设置按键电路、第二程序烧写电路和第二内置锂电池电路相连，所述第四RS485通信电路与第二RS485通信电路匹配连接，所述传感器信号输入电路连接有外部本地采集传感器对应的辅助传感器输入接口。