CN208921171U - 一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于NB‑IoT的农业环境监控无线传感器节点，包括数据采集节点、上位机、NB‑IoT数据平台；数据采集节点包括传感器、NB‑IoT通信模块、电源模块、主控芯片、第一WIFI模块、智能洒水喷头，主控芯片与传感器、NB‑IoT通信模块、电源模块、第一WIFI模块、智能洒水喷头均电性连接，传感器用于采集农业环境的数据，电源模块用于供电，智能洒水喷头用于喷水以改变农业环境的温湿度；传感器采集的数据传输至主控芯片进行处理，并通过NB‑IoT通信模块将处理后的数据发送给上位机，再将处理后的数据储存到NB‑IoT数据平台供用户访问，主控芯片通过第一WIFI模块传输控制指令给智能洒水喷头。本实用新型可实时检测农业环境多位置的数据变化，控制智能洒水喷头以实现智能种植。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业环境监控技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点。
背景技术
在现代化农业种植中，为了提高农作物种植的自动化和智能化程度，对种植土壤的温度、湿度、pH值、植物周围的二氧化碳含量、空气的温度、湿度等参数进行自动监测和控制是十分必要的。目前，国内外的一些研究机构己将无线传感器网络应用到农业种植领域，应用多种传感器、无线传感网络与GPRS通讯相结合，但是GPSR通信模块成本高，体积、功耗较大，需要经常更换电池，而且GPRS容易受到建筑物体屏蔽，在很多情况基本是没有GPRS信号的情况下通过基站来定位，但是基站定位相对没那么准确。
另外，在传统的农业环境监测中，采用定期现场取样、实验室检测的方法，虽然精度较高，但是往往会费时费力，而且也不能及时发现其变化。
因此，确有必要设计一款农业环境监控系统以解决上述问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，可以实时检测农业环境多位置的数据变化，控制智能洒水喷头以实现智能种植。
为实现上述目的，本实用新型采用了一种技术方案：一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，所述基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点包括数据采集节点、上位机、NB-IoT数据平台；
所述数据采集节点包括传感器、NB-IoT通信模块、电源模块、主控芯片、第一WIFI模块、智能洒水喷头，所述主控芯片与传感器、NB-IoT通信模块、电源模块、第一WIFI模块、智能洒水喷头均电性连接，所述传感器用于采集农业环境的数据，所述电源模块用于供电，所述智能洒水喷头用于喷水以改变农业环境的温湿度；
所述传感器采集的数据传输至所述主控芯片进行处理，并通过所述NB-IoT通信模块将处理后的数据发送给所述上位机，所述上位机再将处理后的数据储存到所述NB-IoT数据平台供用户访问，所述主控芯片通过所述第一WIFI模块传输控制指令给所述智能洒水喷头。
进一步地，所述传感器包括土壤传感器、水质传感器、空气传感器、气候传感器。
进一步地，所述土壤传感器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH传感器。
进一步地，所述水质传感器包括pH传感器、浊度传感器、色度传感器、电导率传感器、悬浮物传感器、溶解氧传感器、有毒物质传感器。
进一步地，所述空气传感器包括氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氨气浓度传感器、硫化氢浓度传感器。
进一步地，所述气候传感器包括大气压传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器。
进一步地，所述智能洒水喷头包括喷头，设于所述喷头上的出水孔，抽水泵，连接所述喷头、抽水泵与水池的水管，与所述抽水泵连接的控制器。
进一步地，所述控制器包括控制模块、第二WIFI模块，所述控制模块与抽水泵、第二WiFi模块均电性连接，通过所述第二WIFI模块接收的所述主控芯片的喷水指令传输至所述控制模块，由所述控制模块根据喷水指令控制所述抽水泵的抽水。
进一步地，所述智能洒水喷头还包括防水外壳，所述抽水泵与控制器设于所述防水外壳内。
进一步地，所述上位机与智能设备连接，用户通过所述智能设备实时监控所述传感器的采集数据，并将设定的所述传感器的数据范围传输给所述主控芯片。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)通过设置多个数据采集节点，以形成大规模的监测范围；(2)采集的数据可实时显示监测，可以及时检测到监测农业环境的变化，方便快捷、耗材价格低廉；(3)通过无线通信技术构建无线网络，无需布置任何线路，无需人工定时查看，成本低廉；(4)通过智能洒水喷头智能调控温度和湿度，实现智能种植。
附图说明
图1是本实用新型的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点的组成示意图；
图2是本实用新型的智能洒水喷头的结构示意图。
图中：1-数据采集节点，2-上位机，3-NB-IoT数据平台，4-传感器，5-NB-IoT通信模块，6-电源模块，7-主控芯片，8-土壤传感器，9-水质传感器，10-空气传感器，11-气候传感器，12-第一WIFI模块，13-智能洒水喷头，14-喷头，15-出水孔，16-防水外壳，17-抽水泵，18-水管，19-控制器，20-固定柱，21-控制模块，22-第二WIFI模块，23-智能设备，24-出水口，25-进水口，26-水池。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
如图1所示，本实用新型的实施例公开了一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，包括数据采集节点1、上位机2、NB-IoT数据平台3，所述数据采集节点1与上位机2之间通过NB-IoT通信网络进行数据传输，由所述上位机2接收到的数据储存于所述NB-IoT数据平台3，用户可通过账户登录进入所述NB-IoT数据平台3观测农业环境的参数数据。
所述数据采集节点1包括传感器4、NB-IoT通信模块5、电源模块6、主控芯片7、第一WIFI模块12、智能洒水喷头13，所述主控芯片7与传感器4、NB-IoT通信模块5、电源模块6、第一WIFI模块12、智能洒水喷头13均电性连接。可将所述数据采集节点1置于监测农业环境中的多个不同位置，以监视其变化并传回监测的数据。
所述传感器4用于测量和采集农业环境的数据，包括但不限于土壤传感器8、水质传感器9、空气传感器10、气候传感器11，所述土壤传感器8包括但不限于土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH传感器，所述土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH传感器分别用于测量和采集土壤的温度、湿度和pH值。所述水质传感器9包括但不限于pH传感器、浊度传感器、色度传感器、电导率传感器、悬浮物传感器、溶解氧传感器、有毒物质(如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等)传感器，所述pH值传感器、浊度传感器、色度传感器、电导率传感器、悬浮物传感器、溶解氧传感器、有毒物质传感器分别用于测量和采集水的pH值、浊度、色度、电导率、悬浮物含量、溶解氧含量、有毒物质含量。所述空气传感器10包括但不限于氧气(O2)浓度传感器、二氧化碳(CO2)浓度传感器、氨气(NH3)浓度传感器、硫化氢(H2S)浓度传感器，所述O2浓度传感器、CO2浓度传感器、NH3浓度传感器、H2S浓度传感器分别用于测量和采集空气中的O2、CO2、NH3、H2S的浓度。所述气候传感器11包括但不限于大气压传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器，所述大气压传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器分别用于测量和采集大气压、光照、温度、湿度、风速。
所述电源模块6用于提供电能，其中的稳压电路将电压和电流控制在所述主控芯片7和传感器4所需的电压电流范围内，优选的，所述电源模块6采用镍镉电池。
所述传感器4采集到数据后传输至所述主控芯片7，所述主控芯片7将所述传感器4所采集的数据进行处理(例如，基于数据进行统计分析，生成农业环境变化趋势等)，并通过所述NB-IoT通信模块5将处理好的数据发送给所述上位机2，所述上位机2将从各个数据采集节点1收到的数据储存到所述NB-IoT数据平台3。用户可以通过注册账户，对所述NB-IoT数据平台3进行访问，获取农业环境参数指标的实时数据以及农业环境变化趋势等信息。
此外，所述上位机2还可以与智能设备23连接，用户通过所述智能设备23实时监控农业环境的各个传感器的采集数据，还可以设定数据的范围，并将其传输给所述主控芯片7，当所述数据采集节点1采集的数据超过设定数据的范围时，可及时反馈给所述主控芯片7和智能设备23，用户及时获知农业环境以方便采取相应的措施，或者，由所述主控芯片7产生相应的指令。例如，当温度超过设定范围或湿度低于设定范围时，所述主控芯片7通过所述第一WIFI模块12向所述智能洒水喷头13发送喷水指令，喷水指令包括喷水的时间、水量与速度等。
所述智能设备23包括但不限于计算机、笔记本、平板电脑、智能手机、智能电视、智能游戏机、智能可穿戴设备；其中智能可穿戴设备包括但不限于智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头戴、智能服装、智能鞋、智能配饰。
如图2所示，所述智能洒水喷头13包括喷头14，设于所述喷头14上的出水孔15，与所述所述喷头14连接的防水外壳16，设于所述防水外壳16内的抽水泵17，连接所述喷头14、抽水泵17、水池26的水管18，设于所述防水外壳16内的控制器19。所述抽水泵17的两端分别为出水口24和进水口25，所述水池26中的水通过所述抽水泵17的作用，经过所述水管18流入所述喷头14中，并通过所述出水口15喷洒而出。优选的，所述抽水泵17为微型抽水泵。
所述控制器19通过固定柱20连接在所述抽水泵17上，所述控制器19包括控制模块21、第二WIFI模块22，所述控制模块21与抽水泵17、第二WiFi模块22均电性连接。所述智能洒水喷头13通过所述第二WIFI模块22接收所述主控芯片7的喷水指令，并传输至所述控制模块21，由所述控制模块21根据喷水指令控制所述抽水泵17的抽水。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)通过设置多个数据采集节点，以形成大规模的监测范围；(2)采集的数据可实时显示监测，可以及时检测到监测农业环境的变化，方便快捷、耗材价格低廉；(3)通过无线通信技术构建无线网络，无需布置任何线路，无需人工定时查看，成本低廉；(4)通过智能洒水喷头智能调控温度和湿度，实现智能种植。
值得说明的是：在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (10)
1.一种基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点包括数据采集节点、上位机、NB-IoT数据平台；
所述数据采集节点包括传感器、NB-IoT通信模块、电源模块、主控芯片、第一WIFI模块、智能洒水喷头，所述主控芯片与传感器、NB-IoT通信模块、电源模块、第一WIFI模块、智能洒水喷头均电性连接，所述传感器用于采集农业环境的数据，所述电源模块用于供电，所述智能洒水喷头用于喷水以改变农业环境的温湿度；
所述传感器采集的数据传输至所述主控芯片进行处理，并通过所述NB-IoT通信模块将处理后的数据发送给所述上位机，所述上位机再将处理后的数据储存到所述NB-IoT数据平台供用户访问，所述主控芯片通过所述第一WIFI模块传输控制指令给所述智能洒水喷头。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述传感器包括土壤传感器、水质传感器、空气传感器、气候传感器。
3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述土壤传感器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH传感器。
4.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述水质传感器包括pH传感器、浊度传感器、色度传感器、电导率传感器、悬浮物传感器、溶解氧传感器、有毒物质传感器。
5.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述空气传感器包括氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氨气浓度传感器、硫化氢浓度传感器。
6.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述气候传感器包括大气压传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器。
7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述智能洒水喷头包括喷头，设于所述喷头上的出水孔，抽水泵，连接所述喷头、抽水泵与水池的水管，与所述抽水泵连接的控制器。
8.根据权利要求7所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述控制器包括控制模块、第二WIFI模块，所述控制模块与抽水泵、第二WiFi模块均电性连接，通过所述第二WIFI模块接收的所述主控芯片的喷水指令传输至所述控制模块，由所述控制模块根据喷水指令控制所述抽水泵的抽水。
9.根据权利要求7所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述智能洒水喷头还包括防水外壳，所述抽水泵与控制器设于所述防水外壳内。
10.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的农业环境监控无线传感器节点，其特征在于：所述上位机与智能设备连接，用户通过所述智能设备实时监控所述传感器的采集数据，并将设定的所述传感器的数据范围传输给所述主控芯片。
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