CN208569076U - 一体化光伏无线气象站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化光伏无线气象站，包含太阳能板、锂电池、充电电路；所述太阳能板、充电电路、锂电池依次连接；所述一体化光伏无线气象站还包含处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器；所述处理器分别与远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器相连；所述远程无线通信模块为GPRS无线通信模块；所述近程通信模块为433M无线模块。通过本实用新型，可以实现传感器的任意配置，提高了系统的可移植性能，实现了低功耗光伏供电，增强了系统的稳定性。

Description

一体化光伏无线气象站

技术领域

本实用新型涉及农业监控领域，尤其涉及一种一体化光伏无线气象站。

背景技术

随着现代农业的快速发展，设施农业已经成为现代农业发展的重要手段，并在世界各地被广泛应用，农业领域所使用到的气象监测系统需要安装方便，监测数据准确及时，监测数据种类灵活配置。目前国内大多气象设备属于一套庞大的气象系统，占地面积大，安装工艺极其复杂，并且采用传统有线方式传输数据，不易扩展，功能单一等。

气象站供电问题一直以来是比较难以突破，如果在野外安装，用电不方便，需要配置一套大功率的太阳能系统，成本高昂，维护不便，遇到长期阴雨天，可能出现数据采集缺失现象。此外，气象站所采集到的数据，需要传输出去，国内气象站大多采用GPRS方式传输至远端服务器，传输方式单一。

同时，常规的气象站，采集数据的种类一般固定，扩展或裁减相当不方便，给用户使用增加成本。

由此可见，农业生产中，亟需一款可以直接和现场交互的一款气象站，同时，需要可移植性能受限的问题，达到及时配置，及时响应，及时控制。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种一体化光伏无线气象站。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种一体化光伏无线气象站，所述一体化光伏无线气象站包含太阳能板、锂电池、充电电路；所述太阳能板、充电电路、锂电池依次连接；

所述一体化光伏无线气象站还包含处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器；所述处理器分别与远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器相连；

所述远程无线通信模块为GPRS无线通信模块；所述近程通信模块为433M无线模块；

所述充电电路包括依次连接接的整流电路、稳压芯片，所述太阳能板、整流电路、稳压芯片依次连接，所述太能板的正输出端与整流电路的正输入端相连，所述整流电路的正输出端与所述稳压芯片的正输入端相连，所述稳压芯片的正输出端与所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块的电源输入端相连，为所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块供电。

具体地，所述传感器包含大气压力传感器、空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨雪传感器、雨量传感器。

具体地，所述一体化光伏无线气象站还包含两个太阳能板；

第一太阳能板的正输出端连接HT7350的第二脚和第四脚；所述HT7350的第三脚与第一二极管的正极相连；

所述第二太阳能板的正输入端分别与第六稳压二极管的负极、第五二极管的正极、第六十六电阻的第一端相连，所述第二太阳能板的负极通过第六十五电阻接地，所述第六稳压二极管的正极、所述第六十六电阻的第二端、7805的第二脚接地，第五二极管的负极与7805的第一脚相连，7805的第三脚与第九二极管的正极相连；

第九二极管的负极、第一二极管的负极、第四十三电容的第一端、第七十一电阻的第一端、第二二极管的第一端相连；

第七十一电阻的第二端通过第四二极管连接第十MOS管的漏极，第四十三电容的第二端、第十MOS管的源极接地；

第二二极管的第二端分别与第六十九电阻的第一端、第七十电阻的第二端、第十一MOS管的源极相连，第六十九电阻的第二端分别与第六十七电阻的第二端、第十MOS管的栅极相连，第六十七电阻的第一端与处理器相连；

所述第十MOS管的漏极与第六十八电阻的第一端相连，第六十八电阻的第二端与第七十电阻的第一端、第十一MOS管的栅极相连，所述第十一MOS管的漏极分别与蓄电池的正极、第四十五电容的正极、HT7333的第二脚、HT7333的第四脚、第二十六电容的第一端相连；所述HT7333的第三脚分别与处理器的电源引脚、第二十五电容的第一端、第二十七电容的第一端、第二十八电容的第一端相连，第二十五电容的第二端、第二十七电容的第二端、第二十八电容的第二端、第二十六电容的第一端、第四十五电容的第一端、蓄电池的负极、HT7333的第1脚相连并接地。

具体地，一体化光伏无线气象站还包含升压电路，所述蓄电池的正极连接至升压电路的电源输入端，升压电路的电源输出端与传感器相连，用于为传感器供电；

所述升压电路包含控制输入端、电源输入端、电源输出端，所述电源输入端分别与第六电阻的第一端、第二电容的第一端、第二MOS管的源极相连，所述第六电阻的第二端分别与第二电容的第二端、第二MOS管的栅极相连；

所述控制输入端与第八电阻的第一端，第八电阻的第二端分别与第七电阻的第一端、第一MOS管的栅极相连，

第七电阻的第二端、第一MOS管的源极相连并接地；

第一MOS管的漏极通过第五电阻与第二MOS管的栅极相连；

第二MOS管的漏极分别与第十一电阻的第一端、MP1542的第六脚、MP1542的第七脚、第一电感的第一端、第五电容的第一端、第七电容的第一端相连，所述第十一电阻的第二段与第十二电阻的第一端和MP1542的第三脚相连，

MP1542的第八脚与所述第九电容的第一脚相连；

第十二电阻的第二脚分别与第九电容的第二脚、MP1542的第四脚相连；

第一电感的第二端与MP1542的第五脚、二极管的正极相连，

二极管的负极相连通过第十九电阻与MP1542的第二脚相连，

所述MP1542的第二脚通过第二十电阻接地；

所述MP1542的第一脚通过第八电容、第十六电阻接地；

所述MP1542的第六脚通过第五电容接地；所述MP1542的第六脚通过第七电容接地；

所述第四二极管的负极分别通过第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容接地；

所述第四二极管的负极作为升压电路的电源输出端，所述电源输出端连接土壤温湿度传感器的电源输入端、所述风向传感器的电源输入端。

具体地，所述GPRS模块选用四频GSM/GPRS模块SIM800C。

具体地，所述一体化光伏无线气象站还包含电池电压检测电路，所述电池电压检测电路的输入端与蓄电池的正极相连，蓄电池的正极通过第四十二电阻连接至SGM8521的第三脚和第四十三电阻的第一脚，所述第四十三电阻的第二脚接地，所述SGM8521的第一脚和第四脚相连，所述SGM8521的第二脚接地，所述SGM8521的第五脚与HT7333的第三脚相连，所述SGM8521的第四脚通过第四十一电阻连接至处理器。

由此可见，本实用新型的有益效果在于：A、本产品采用低功耗设计，内部集成高质量锂电池，出现连续阴雨天也完全满足使用，不会出现数据丢失现象。B、采用多模传输方式，可适用于各种使用场景：GPRS传输至互联网或无线传输至本地网关，灵活选择。C、采集参数种类可扩展，能满足大多客户需求。D、体积小，一体化设计，安装方便，免去了大量的安装调试工作。E、内部核心元件采用冗余设计，出现问题，可继续工作，并及时报警。F、可在极端恶劣环境下工作，采集参数范围广。G、外壳采用防辐射，防腐蚀材料设计，可长期室外稳定运行。H、整机采用低功耗一体化设计，产品成本，安装成本很低。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的工作流程图；

图3为充电电路的电路图；

图4为升压电路的原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型涉及一种一体化光伏无线气象站，所述一体化光伏无线气象站包含太阳能板、锂电池、充电电路；所述太阳能板、充电电路、锂电池依次连接；

所述一体化光伏无线气象站还包含处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器；所述处理器分别与远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器相连；

所述远程无线通信模块为GPRS无线通信模块；所述近程通信模块为433M无线模块；

所述充电电路包括依次连接接的整流电路、稳压芯片，所述太阳能板、整流电路、稳压芯片依次连接，所述太能板的正输出端与整流电路的正输入端相连，所述整流电路的正输出端与所述稳压芯片的正输入端相连，所述稳压芯片的正输出端与所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块的电源输入端相连，为所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块供电。

如图2所示，所述系统的工作流程为：系统各个接口先初始化，系统上电CPU将初始化系统时钟、各种信号检测端口初始化、各个传感器初始化、无线模块初始化、关闭GPRS通讯模块电源开关。

系统初始化完成之后，CPU定时读取各个传感器数据以及检测电池电量情况以及太阳能能量情况，最大限度的将能量收集起来。同时判断是否满足数据发送条件，如不满足条件则继续检测传感器数据，如条件满足则判断无线发送数据和GPRS发送数据是否启用。如果无线发送数据启用则通过无线发送传感器数据到无线接收终端，否则不发送数据。如果GPRS发送数据启用则通过GPRS网络发送传感器数据到远程服务器端，否则不发送数据。

具体地，所述传感器包含大气压力传感器、空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨雪传感器、雨量传感器。

具体地，所述一体化光伏无线气象站还包含两个太阳能板；

第一太阳能板的正输出端连接HT7350的第二脚和第四脚；所述HT7350的第三脚与第一二极管的正极（即SUN_IN）相连；如图3所示；

所述第二太阳能板的正输入端分别与第六稳压二极管的负极、第五二极管的正极、第六十六电阻的第一端相连，所述第二太阳能板的负极通过第六十五电阻接地，所述第六稳压二极管的正极、所述第六十六电阻的第二端、7805的第二脚接地，第五二极管的负极与7805的第一脚相连，7805的第三脚与第九二极管的正极（即VCC_SUN）相连；

第九二极管的负极、第一二极管的负极、第四十三电容的第一端、第七十一电阻的第一端、第二二极管的第一端相连；

第七十一电阻的第二端通过第四二极管连接第十MOS管的漏极，第四十三电容的第二端、第十MOS管的源极接地；

第二二极管的第二端分别与第六十九电阻的第一端、第七十电阻的第二端、第十一MOS管的源极相连，第六十九电阻的第二端分别与第六十七电阻的第二端、第十MOS管的栅极相连，第六十七电阻的第一端与处理器（即CHARGE_EN引脚）相连；

所述第十MOS管的漏极与第六十八电阻的第一端相连，第六十八电阻的第二端与第七十电阻的第一端、第十一MOS管的栅极相连，所述第十一MOS管的漏极分别与蓄电池的正极、第四十五电容的正极、HT7333的第二脚、HT7333的第四脚、第二十六电容的第一端相连；所述HT7333的第三脚分别与处理器的电源引脚、第二十五电容的第一端、第二十七电容的第一端、第二十八电容的第一端相连，第二十五电容的第二端、第二十七电容的第二端、第二十八电容的第二端、第二十六电容的第一端、第四十五电容的第一端、蓄电池的负极、HT7333的第1脚相连并接地。

具体地，如图4所示，一体化光伏无线气象站还包含升压电路，所述蓄电池的正极连接至升压电路的电源输入端，升压电路的电源输出端与传感器相连，用于为传感器供电；

所述升压电路包含控制输入端、电源输入端、电源输出端，所述电源输入端分别与第六电阻的第一端、第二电容的第一端、第二MOS管的源极相连，所述第六电阻的第二端分别与第二电容的第二端、第二MOS管的栅极相连；

所述控制输入端（即T_WIND_EN端）与第八电阻的第一端相连，第八电阻的第二端分别与第七电阻的第一端、第一MOS管的栅极相连，

第七电阻的第二端、第一MOS管的源极相连并接地；

第一MOS管的漏极通过第五电阻与第二MOS管的栅极相连；

第二MOS管的漏极分别与第十一电阻的第一端、MP1542的第六脚、MP1542的第七脚、第一电感的第一端、第五电容的第一端、第七电容的第一端相连，所述第十一电阻的第二段与第十二电阻的第一端和MP1542的第三脚相连，

MP1542的第八脚与所述第九电容的第一脚相连；

第十二电阻的第二脚分别与第九电容的第二脚、MP1542的第四脚相连；

第一电感的第二端与MP1542的第五脚、二极管的正极相连，

二极管的负极相连通过第十九电阻与MP1542的第二脚相连，

所述MP1542的第二脚通过第二十电阻接地；

所述MP1542的第一脚通过第八电容、第十六电阻接地；

所述MP1542的第六脚通过第五电容接地；所述MP1542的第六脚通过第七电容接地；

所述第四二极管的负极分别通过第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容接地；

所述第四二极管的负极作为升压电路的电源输出端，所述电源输出端连接土壤温湿度传感器的电源输入端、所述风向传感器的电源输入端。

具体地，所述GPRS模块选用四频GSM/GPRS模块SIM800C。

具体地，所述一体化光伏无线气象站还包含电池电压检测电路，所述电池电压检测电路的输入端与蓄电池的正极相连，蓄电池的正极通过第四十二电阻连接至SGM8521的第三脚和第四十三电阻的第一脚，所述第四十三电阻的第二脚接地，所述SGM8521的第一脚和第四脚相连，所述SGM8521的第二脚接地，所述SGM8521的第五脚与HT7333的第三脚相连，所述SGM8521的第四脚通过第四十一电阻连接至处理器。

作为本实用新型的一个优选设计，处理器可以选择设置为STM32FG107VCT6，也可以选择为其他满足本方案功能的处理器。

作为本实用新型的一个优选设计，还可以增加一部分以太网接口电路，此部分可以适当的增加，也可以不需要，具体可以根据使用需求进行设计。

还包含以太网接口电路。

所述以太网接口电路包含SP3072，SP3072的第1脚连接STM32FG107VCT6的第79脚，即串行信号接收引脚，SP3072的第2脚和第3脚连接STM32FG107VCT6的第80脚，即串行信号控制引脚，SP3072的第4脚连接STM32FG107VCT6的第78脚，即串行信号发送引脚，SP3072的第5脚接地；SP3072的第6脚连接第十八稳压管的负极、第四十七电阻的第二端、第四十九电阻的第一端、第四十八电阻的第一端，SP3072的第7脚连接第十七稳压管的负极、第四十五电阻的第二端、第四十七电阻的第一端、第四十六电阻的第一端；SP3072的第8脚连接3.3V电压输出端，SP3072的第8脚通过第四十五电容接地；

第十七稳压二极管的正极和第十八稳压二极管的正极接地，第四十五电阻的第一端和第四十九电阻的第二端接地；

第四十六电阻的第二端和第四十八电阻的第二端作为以太网接口电路的输出。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述一体化光伏无线气象站包含太阳能板、锂电池、充电电路；所述太阳能板、充电电路、锂电池依次连接；

一体化光伏无线气象站还包含处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器；所述处理器分别与远程无线通讯模块、近程无线通讯模块、传感器相连；

远程无线通信模块为GPRS无线通信模块；近程无线通信模块为433M无线模块、蓝牙通信模块、ZIGBEE无线通信模块、红外通信模块中的一种；

所述充电电路包括依次连接接的整流电路、稳压芯片，所述太阳能板、整流电路、稳压芯片依次连接，所述太阳能板的正输出端与整流电路的正输入端相连，所述整流电路的正输出端与所述稳压芯片的正输入端相连，所述稳压芯片的正输出端与所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块的电源输入端相连，为所述处理器、远程无线通讯模块、近程无线通讯模块供电。

2.一种如权利要求1所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述传感器包含大气压力传感器、空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨雪传感器、雨量传感器。

3.一种如权利要求1所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述一体化光伏无线气象站还包含第一太阳能板、第二太阳能板和充电电路，其具体连接关系为：

第一太阳能板的正输出端连接HT7350的第二脚和第四脚；所述HT7350的第三脚与第一二极管的正极相连；

所述第二太阳能板的正输入端分别与第六稳压二极管的负极、第五二极管的正极、第六十六电阻的第一端相连，所述第二太阳能板的负极通过第六十五电阻接地，所述第六稳压二极管的正极、所述第六十六电阻的第二端、7805的第二脚接地，第五二极管的负极与7805的第一脚相连，7805的第三脚与第九二极管的正极相连；

第九二极管的负极、第一二极管的负极、第四十三电容的第一端、第七十一电阻的第一端、第二二极管的第一端相连；

第七十一电阻的第二端通过第四二极管连接第十MOS管的漏极，第四十三电容的第二端、第十MOS管的源极接地；

第二二极管的第二端分别与第六十九电阻的第一端、第七十电阻的第二端、第十一MOS管的源极相连，第六十九电阻的第二端分别与第六十七电阻的第二端、第十MOS管的栅极相连，第六十七电阻的第一端与处理器相连；

所述第十MOS管的漏极与第六十八电阻的第一端相连，第六十八电阻的第二端与第七十电阻的第一端、第十一MOS管的栅极相连，所述第十一MOS管的漏极分别与蓄电池的正极、第四十五电容的正极、HT7333的第二脚、HT7333的第四脚、第二十六电容的第一端相连；所述HT7333的第三脚分别与处理器的电源引脚、第二十五电容的第一端、第二十七电容的第一端、第二十八电容的第一端相连，第二十五电容的第二端、第二十七电容的第二端、第二十八电容的第二端、第二十六电容的第二端、第四十五电容的第二端、蓄电池的负极、HT7333的第1脚相连并接地。

4.一种如权利要求3所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，一体化光伏无线气象站还包含升压电路，所述蓄电池的正极连接至升压电路的电源输入端，升压电路的电源输出端与传感器相连，用于为传感器供电；

所述升压电路包含控制输入端、电源输入端、电源输出端，所述电源输入端分别与第六电阻的第一端、第二电容的第一端、第二MOS管的源极相连，所述第六电阻的第二端分别与第二电容的第二端、第二MOS管的栅极相连；

所述控制输入端与第八电阻的第一端相连，第八电阻的第二端分别与第七电阻的第一端、第一MOS管的栅极相连，

第七电阻的第二端、第一MOS管的源极相连并接地；

第一MOS管的漏极通过第五电阻与第二MOS管的栅极相连；

第二MOS管的漏极分别与第十一电阻的第一端、MP1542的第六脚、MP1542的第七脚、第一电感的第一端、第五电容的第一端、第七电容的第一端相连，所述第十一电阻的第二段与第十二电阻的第一端和MP1542的第三脚相连，

MP1542的第八脚与第九电容的第一脚相连；

第十二电阻的第二脚分别与第九电容的第二脚、MP1542的第四脚相连并接地；

第一电感的第二端与MP1542的第五脚、二极管的正极相连，

二极管的负极相连通过第十九电阻与MP1542的第二脚相连，

所述MP1542的第二脚通过第二十电阻接地；

所述MP1542的第一脚通过第八电容、第十六电阻接地；

所述MP1542的第六脚通过第五电容接地；所述MP1542的第六脚通过第七电容接地；

所述第四二极管的负极分别通过第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容接地；

所述第四二极管的负极作为升压电路的电源输出端，所述电源输出端连接土壤温湿度传感器的电源输入端、所述风向传感器的电源输入端。

5.一种如权利要求1所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述GPRS模块选用四频GSM/GPRS模块SIM800C。

6.一种如权利要求3所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述一体化光伏无线气象站还包含电池电压检测电路，所述电池电压检测电路的输入端与蓄电池的正极相连，蓄电池的正极通过第四十二电阻连接至SGM8521的第三脚和第四十三电阻的第一脚，所述第四十三电阻的第二脚接地，所述SGM8521的第一脚和第四脚相连，所述SGM8521的第二脚接地，所述SGM8521的第五脚与HT7333的第三脚相连，所述SGM8521的第四脚通过第四十一电阻连接至处理器。

7.一种如权利要求1所述的一体化光伏无线气象站，其特征在于，所述处理器选定为STM32FG107VCT6。