CN209608689U - 基于LoRa的设施农业云端控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于LoRa的设施农业云端控制器，包括为所述控制器供电的电源转换电路、主控电路及均与所述主控电路相连接的LoRa通信电路、485通信电路、按键输入电路、数码管显示电路、继电器控制电路；所述LoRa通信电路通过LoRa网关与后台服务器通信；所述485通信电路连接有用于测量作物生产环境的环境测量单元；所述继电器控制电路连接有由于调整作物生产环境的环境执行单元；自动化程度高，实时采集作物生长环境中的空气温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤温湿度数据信息通过LoRa网关快速传给给后台服务器；后台服务器通过LoRa网关发送指令给主控电路控制环境执行单元，改变作物生长环境的空气温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤温湿度；成本较低。
Description
技术领域
本实用新型属于农业控制器技术领域，具体涉及一种基于LoRa的设施农业云端控制器。
背景技术
设施农业是采用人工技术手段，改变自然条件，创造优化动植物生长的环境因子，使之能够全天候生长的设施工程。设施农业控制器作为设施农业的一部分主要通过采集空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、CO2浓度并把这些通过无线通信传到云端服务器，云端服务器通过计算分析下发给设施农业控制器执行指令，通过控制电磁阀喷灌、风机通风、电动卷闸起落、CO2发生器来改变植物生长环境。
当前的设施农业控制系统或设施农业控制器，若采用有线的通信及电源供给方式，则铺设电缆的成本较高且妨碍农田耕作，基本上不适合大规模推广使用。因此，现有的设计多采用无线方式，无线方式有ZigBee、NB-IoT、LoRa等无线技术。因ZigBee通信穿透能力弱，在设施农业大棚和山区很受局限，NB-IoT需要每年交费，对于大面积推广成本压力较大。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种自动化程度高、穿透能力强、通信距离远、成本低、减少资源浪费的基于LoRa的设施农业云端控制器。
本实用新型的技术方案为：基于LoRa的设施农业云端控制器，包括为所述控制器供电的电源转换电路、主控电路及均与所述主控电路相连接的LoRa通信电路、485通信电路、按键输入电路、数码管显示电路、继电器控制电路；所述LoRa通信电路通过LoRa网关与后台服务器通信；所述485通信电路连接有用于测量作物生产环境的环境测量单元；所述继电器控制电路连接有由于调整作物生产环境的环境执行单元。
所述环境测量单元包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器，所述空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器均通过modbus通信协议与485通信电路通信。
所述环境执行单元包括风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀，所述风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀均与所述继电器控制电路连接。
所述主控电路具有主控芯片、晶振电路、复位电路及程序烧写仿真电路。
所述主控芯片为GD32F103C8T6芯片，所述晶振电路集成在所述主控芯片内部。
所述485通信电路具有SN65LBC184DR通信芯片和TVS二极管SMBJ6.0CA。
所述数码管显示电路具有74HC595芯片和LED数码管。
所述继电器控制电路具有继电器驱动芯片ULN2003A和继电器。
所述电源转换电路具有为所述LoRa通信电路、485通信电路供电的第一调压电路，及为所述主控电路、按键输入电路、数码管显示电路供电的第二调压电路。
所述第一调压电路具有电源芯片KA7805ERTM，所述第二调压电路具有电源芯片LD1086DT33TR。
本实用新型的有益效果：
（1）自动化程度高，实时采集作物生长环境中的空气温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤温湿度数据信息通过LoRa网关快速传给给后台服务器；后台服务器通过LoRa网关发送指令给主控电路控制环境执行单元，改变作物生长环境的空气温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤温湿度；
（2）无线通信距离远穿透能力强，LoRa模块通信距离可以达到10km，穿透能力强，保证通讯顺畅可靠，并且LoRa模块功耗低，节约能源；
（3）降低成本，因使用LoRa通信电路和LoRa网关代替铺设通信线缆和其他收费无线模块，使得成本可以大幅度降低。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型中主控电路的电路图。
图3为本实用新型中LoRa通信电路的电路图。
图4为本实用新型中485通信电路的电路图。
图5为本实用新型的电源转换电路中第一调压电路的电路图。
图6为本实用新型的电源转换电路中第二调压电路的电路图。
图7为本实用新型中继电器控制电路的电路图。
图8为本实用新型的按键输入电路的电路图。
图9为本实用新型的数码管显示电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步的描述。
如图1所示的基于LoRa的设施农业云端控制器，包括为控制器供电的电源转换电路、主控电路及均与主控电路相连接的LoRa通信电路、485通信电路、按键输入电路、数码管显示电路、继电器控制电路；LoRa通信电路通过LoRa网关与后台服务器通信；485通信电路连接有用于测量作物生产环境的环境测量单元；继电器控制电路连接有由于调整作物生产环境的环境执行单元；其中LoRa通信电路、485通信电路、数码管显示电路分别与主控电路的通信接口相连；继电器控制电路分别与主控电路的输出端相连；按键输入电路与主控电路的输入端相连；环境测量单元用于检测作物生长环境的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2浓度；环境执行单元用于改变作物生长环境的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2浓度；主控电路通过485通信电路获取作物生长环境数据，主控电路通过LoRa通信电路和LoRa网关将采集到的生长环境数据传到云端服务器，其中环境测量单元包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器，空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器均通过modbus通信协议与485通信电路通信；后台服务器通过LoRa网关和LoRa通信电路将指令发送给主控电路，主控电路通过继电器控制电路来控制环境执行单元，改变作物生长环境，其中环境执行单元包括风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀，风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀均与继电器控制电路连接。
进一步的，如图2所示，主控电路具有主控芯片、晶振电路、复位电路及程序烧写仿真电路，其中主控芯片为GD32F103C8T6芯片，晶振电路集成在主控芯片内部，复位电路与主控芯片的NRST管脚连接，程序烧写仿真电路与主控芯片的PA13、PA14管脚相连。
进一步的，如图3所示，LoRa通信电路通过SZ15-01 LoRa通信模块实现，SZ15-01LoRa通讯模块通过TX1和RX1与主控芯片通信，通过无线信号接收LoRa网关信息和发送数据信息，其中，LoRa网关内置有4G、3G和2G模块，LoRa网关可采用4G、3G和2G中任意一种通信方式与后台服务器通信。
进一步的，如图4所示，485通信电路具有SN65LBC184DR通信芯片和TVS二极管SMBJ6.0CA，该通信芯片与主控芯片PA9、PA10、PA11相连接并通过串口通信，该通信芯片通过AB总线J1、J2、J3、J4分别与环境测量单元中的传感器相连接，并通过modbus通信协议获取传感器数据，TVS二极管用于吸收AB总线瞬时的高压静电。
进一步的，电源转换电路具有为LoRa通信电路、485通信电路供电的第一调压电路，及为所主控电路、按键输入电路、数码管显示电路供电的第二调压电路。如图5所示，其中第一调压电路具有电源芯片KA7805ERTM，外部供电12V连接到第一调压电路的输入端1，经电源芯片KA7805ERTM调压，电容滤波后在输出端3输出5V电压，为LoRa通信电路、485通信电路供电；如图6所示，其中第二调压电路具有电源芯片LD1086DT33TR，第一调压电路输出5V电压再接入电源芯片LD1086DT33TR的输入端Vin，经电源芯片LD1086DT33TR调压，输出端Vout输出3.3V电压，为主控电路、按键输入电路、数码管显示电路供电。
如图7所示，继电器控制电路具有继电器驱动芯片ULN2003A和继电器，继电器驱动芯片ULN2003A的输入端IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6分别与主控芯片的输出端PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5管脚连接，继电器驱动芯片ULN2003A的输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6分别连接相应继电器线圈引脚上来控制继电器触点的导通与断开。继电器的触点输出端与端子J10相连，J10与环境执行单元中的风机、电动卷闸、CO2发生器、电磁阀相连接，通过控制继电器触点的导通和断开就能控制相应的设备。
如图8所示，按键输入电路的按键输入端KEY1、KEY2、KEY3、KEY4分别与主控芯片的OSC32_OUT、OSC32_IN、PC13、PB9相连，主控芯片接收按键的开关信号。
如图9所示，数码管显示电路具有74HC595芯片和LED数码管，74HC595芯片U2、U3、U4、U5通过输入管脚2/DIN、2/RCK、2/SCK与主控芯片的PA15、PB3、PB4管脚相连，主控芯片传输数据给LED数码管，并分别通过相应的输出管脚A、B、C、D、E、F、G、H与数码管DS1、DS2、DS3、DS4的管脚1、2、3、4、5、6、7、8相连接来驱动数码管。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：包括为所述控制器供电的电源转换电路、主控电路及均与所述主控电路相连接的LoRa通信电路、485通信电路、按键输入电路、数码管显示电路、继电器控制电路；所述LoRa通信电路通过LoRa网关与后台服务器通信；所述485通信电路连接有用于测量作物生产环境的环境测量单元；所述继电器控制电路连接有由于调整作物生产环境的环境执行单元。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述环境测量单元包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器，所述空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器及CO2传感器均通过modbus通信协议与485通信电路通信。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述环境执行单元包括风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀，所述风机、电动卷帘、CO2发生器及电磁阀均与所述继电器控制电路连接。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述主控电路具有主控芯片、晶振电路、复位电路及程序烧写仿真电路。
5.根据权利要求4所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述主控芯片为GD32F103C8T6芯片，所述晶振电路集成在所述主控芯片内部。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述485通信电路具有SN65LBC184DR通信芯片和TVS二极管SMBJ6.0CA。
7.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述数码管显示电路具有74HC595芯片和LED数码管。
8.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述继电器控制电路具有继电器驱动芯片ULN2003A和继电器。
9.根据权利要求1所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述电源转换电路具有为所述LoRa通信电路、485通信电路供电的第一调压电路，及为所述主控电路、按键输入电路、数码管显示电路供电的第二调压电路。
10.根据权利要求9所述的基于LoRa的设施农业云端控制器，其特征在于：所述第一调压电路具有电源芯片KA7805ERTM，所述第二调压电路具有电源芯片LD1086DT33TR。
Priority Applications (1)
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| CN201920760537.6U CN209608689U (zh) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | 基于LoRa的设施农业云端控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN209608689U true CN209608689U (zh) | 2019-11-08 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN201920760537.6U Active CN209608689U (zh) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | 基于LoRa的设施农业云端控制器 |
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2019
- 2019-05-24 CN CN201920760537.6U patent/CN209608689U/zh active Active
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