CN210742714U - 一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，包括有采集模块、控制模块和接收模块，采集模块、控制模块和接收模块之间通过北斗通信模块连接；采集模块包括传感器网络和微控制器A，传感器网络将外部数据传输至微控制器A中，微控制器A经北斗通信模块将外部数据传输至控制模块，控制模块根据外部数据向接收模块发送参数数据；接收模块包括微控制器B和TFT屏幕，参数数据通过TFT屏幕向用户显示，用户通过TFT屏幕向微控制器B发送指令数据，微控制器B通过北斗通信模块向控制模块发送指令数据，控制模块根据指令数据控制微控制器A工作。本实用新型降低了通信成本，减轻了绿化工作人员的工作负担，提高了绿化管理效率。

Description

一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统

技术领域

本实用新型涉及城市绿化智能培护技术领域，尤其涉及一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统。

背景技术

近些年来，随着社会经济的发展，城市绿化率不断上升。道路建设给人们带来方便快捷高效的同时，也给环境带来了诸如空气污染、噪声污染等问题；经济发展，工厂不断增多，带来的环境污染也越来越严重。这些污染都给城市居民的日常生活带来了困扰，城市通过栽花种草，构成完整的绿地系统，可以很大程度上减轻污染。城市绿化不仅可以净化空气、调节气候，给人们一个更加舒适的生活环境，而且是一个城市文化形象最直观的反映。但是城市绿化面积大，且在地理位置上较为分散，不同地块的植被生长状况不能及时了解，会产生一些地区植被生长旺盛而一些地区比较贫瘠的现象，这也给绿化管理部门的资源分配带来了困难。

目前，中国绝大多数城市绿化率都达到40％以上，在绿化培护管理上的资源投入也不断上升，城市绿化资源管理效果整体较好。但是现代化的管理方式尚未健全，很多城市仍然采用定期人工实地察看的方式进行管理，这既耗费大量时间，管理也不够集中，且由于个人衡量标准不同，很难有完整、统一标准的绿化状况统计数据。

实用新型内容

实用新型目的：针对传统城市绿化培护管理大多采用人力采集数据和分配资源，导致绿化状况数据采集时间久、绿化人员工作量大和工作难度复杂的问题，本实用新型提出一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统。

技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，所述城市绿化培护系统包括有采集模块、控制模块和接收模块，所述采集模块、控制模块和接收模块之间通过北斗通信模块进行连接；

所述采集模块包括有传感器网络和微控制器A，所述传感器网络将采集到的外部数据传输至微控制器A中，所述微控制器A通过北斗通信模块将接收到的外部数据传输至控制模块中，所述控制模块根据接收到的外部数据向接收模块发送参数数据；

所述接收模块包括有微控制器B和TFT屏幕，所述微控制器B接收参数数据后，将所述参数数据通过TFT屏幕向用户显示，用户通过所述TFT屏幕向微控制器B发送指令数据，同时所述微控制器B通过北斗通信模块向控制模块发送指令数据，所述控制模块根据指令数据控制微控制器A进行工作。

进一步地讲，所述城市绿化培护系统还包括有电源模块，所述电源模块包括有电池和升压电路，所述电池的输出端电性连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端电性连接采集模块的输入端。

进一步地讲，所述升压电路包括有升压芯片、第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2，所述升压芯片的CE端口、OUT端口和LX端口均电性连接第一二极管D1的阴极，所述第一二极管D1的阴极还电性连接有第二电容C2的输入端和采集模块的输入端，所述第一二极管D1的阳极电性连接第一电感L1的输出端，所述第一电感L1的输入端电性连接电池的输出端和第一电容C1的输入端，同时所述第一电容C1的输出端、第二电容C2的输出端和升压芯片的GND端口均接地。

进一步地讲，所述传感器网络包括有温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器，所述温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器的输出端均电性连接微控制器A的输入端。

进一步地讲，所述微控制器A的RESET端口电性连接有第一电阻R1的输出端、第一开关S1的输入端和第五电容C5的输入端，所述第一电阻R1的输入端电性连接电源模块的输出端，所述第一开关S1的输出端、第五电容C5的输出端、微控制器A的T0端口和微控制器A的T1端口均接地；

所述微控制器A的OSC-IN端口电性连接有晶体振荡器XTAL的2端口和第三电容C3的输入端，所述微控制器A的OSC-OUT端口电性连接有晶体振荡器XTAL的1端口和第四电容C4的输入端，所述第三电容C3的输出端电性连接第四电容C4的输出端，同时所述第三电容C3的输出端、第四电容C4的输出端和微控制器A的GND端口均接地。

进一步地讲，所述温度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，所述温度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB0端口，所述温度传感器的GND端口接地。

进一步地讲，所述湿度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，所述湿度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB1端口，所述湿度传感器的GND端口接地。

进一步地讲，所述光照强度传感器的DVI端口电性连接第六电容C6的输入端，所述光照强度传感器的SCL端口电性连接微控制器A的PB3端口和第三电阻R3的输入端，所述光照强度传感器的SDA端口电性连接微控制器A的PB2端口和第二电阻R2的输入端，所述第二电阻R2的输出端电性连接第三电阻R3的输出端，所述光照强度传感器的ADR端口、光照强度传感器的GND端口和第六电容C6的输出端均接地，所述光照强度传感器的VDD端口、第二电阻R2的输出端和第三电阻R3的输出端均电性连接微控制器A的+3.3V端口。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本实用新型的城市绿化培护系统利用北斗通信技术以及传感器网络来收集不同绿化地块的生长状况及环境信息，可实时监测采集绿化区域的植被生长状况以及周围环境等信息，同时还能实现与绿化管理部门监测中心的远程通信，从而能够通过北斗定位等技术实时高效地调度绿化区域附近的人力车辆等资源，极大地提高绿化管理效率，优化资源分配；

(2)本实用新型的采集模块由微控制器A和温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器组成的传感器网络构成，其中微控制器A的低功耗、抗干扰性强的优点，适用于绿化区域类的露天环境，同时传感器网络采集数据精准，功耗低，便于和微控制器A进行连接，从而满足绿化区域数据采集的设计要求；

(3)本实用新型的利用短报文通信技术以及定位技术实现数据传输，具有很好的实时性，同时也在一定程度上降低了通信成本，减轻了绿化工作人员的工作负担，并且通过人员车辆定位来合理分配工作区域，可以优化资源分配。

附图说明

图1是本实用新型的城市绿化培护系统的硬件结构框图；

图2是本实用新型的升压电路电路图；

图3是本实用新型的微控制器A的电路连接图；

图4是本实用新型的温度传感器的电路连接图；

图5是本实用新型的湿度传感器的电路连接图；

图6是本实用新型的光照强度传感器的电路连接图；

图7是本实用新型的北斗通信模块的电路连接图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

实施例1

参考图1，本实施例提供了一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，该城市绿化培护系统包括有采集模块、控制模块、接收模块、北斗通信模块和电源模块，且采集模块、控制模块和接收模块三者之间通过北斗通信模块进行连接，同时电源模块的输出端电性连接有采集模块的输入端，即电源模块为采集模块进行供电。

其中北斗中心使用的北斗通信模块可直接使用通用串行接口进行供电，绿化区域的采集模块采用3.7V锂电池结合NCP1400ASN50升压芯片构成的5V标准电源进行供电，接收模块可以采用车载5V电源USB接口或充电宝等移动电源5V输出接口进行供电。

电源模块包括有电池和升压电路，电池的输出端电性连接升压电路的输入端，升压电路的输出端电性连接采集模块的输入端。在本实施例中，参考图2，升压电路包括有升压芯片、第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2。其中电池的输出端电性连接第一电容C1的输入端和第一电感L1的输入端，且第一电容C1的输出端接地，同时第一电感L1的输出端电性连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极电性连接升压芯片的CE端口、升压芯片的OUT端口、升压芯片的LX端口、采集模块的输入端和第二电容C2的输入端，且第二电容C2的输出端和升压芯片的GND端口均接地。

采集模块包括有传感器网络和微控制器A，传感器网络包括有温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器，其中温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器用来实时采集绿化区域的温度、湿度及环境光照强度数据。同时温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器的输出端均电性连接微控制器A的输入端。

具体地讲，传感器网络会将采集到的外部数据传输至微控制器A中，即温度传感器采集到的温度数据会传输至微控制器A中，湿度传感器采集到的湿度数据会传输至微控制器A中，光照强度传感器采集到的环境光照强度数据也会传输至微控制器A中。微控制器A在接收了外部数据后，会通过北斗通信模块将接收到的外部数据传输至控制模块中，同时控制模块会根据接收到的外部数据向接收模块发送参数数据。

在本实施例中，微控制器A采用STM32系列单片机，也可选用F104RCT6型号，共有64个GPIO口，在城市绿化培护系统的设计中，微控制器A的PB0端口、PB1端口、PB2端口和PB3端口用于连接传感器网络，3.3V端口和5V端口用于为传感器网络供电，RX1端口和TX1端口用于和北斗通信模块连接，GPIO端口用于进行传感器的数据采集及保存。

参考图3，微控制器A的GND端口接地。微控制器A的RESET端口电性连接有第一电阻R1的输出端、第一开关S1的输入端和第五电容C5的输入端，其中第一电阻R1的输入端电性连接电源模块的输出端，同时第一开关S1的输出端、第五电容C5的输出端、微控制器A的T0端口和微控制器A的T1端口均接地。

微控制器A的OSC-IN端口电性连接有晶体振荡器XTAL的2端口和第三电容C3的输入端，微控制器A的OSC-OUT端口电性连接有晶体振荡器XTAL的1端口和第四电容C4的输入端，同时第三电容C3的输出端电性连接第四电容C4的输出端，且第三电容C3的输出端和第四电容C4的输出端均接地。

在本实施例中，温度传感器用于采集绿化区域温度状况，选用美国DALLAS公司生产的DS18B20型温度传感器。DS18B20型温度传感器的工作电压为3.0—5.5V，可连接微控制器A的5V电压引脚上。DS18B20型温度传感器的温度测量范围-55摄氏度—+125摄氏度，同时分辨率可编程，可通过微控制器A设置为0.125摄氏度。

参考图4，温度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，温度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB0端口，进行数据传输，温度传感器的GND端口电性连接微控制器A的GND端口，即接地。

在本实施例中，湿度传感器用于采集绿化区域土壤相对湿度，选用DHT11型号湿度传感器。DHT11型号湿度传感器的工作电压为3.3—5.5V，可连接微控制器A的5V电压引脚上。DHT11型号湿度传感器的湿度测量范围为20％—90％RH，分辨率为1％RH。

参考图5，湿度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，湿度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB1端口，湿度传感器的N/C端口不进行连接，湿度传感器的GND端口电性连接微控制器A的GND端口，即接地。

在本实施例中，光照强度传感器用于采集绿化区域光照强度数据，选用BH1750FVI型号传感器。BH1750FVI型号传感器的工作电压为3.3V—4.5V，可连接微控制器A的3.3V电压引脚上。BH1750FVI型号传感器的光照强度测量范围为1lx—65535lx。

参考图6，光照强度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+3.3V端口，光照强度传感器的ADR端口和GND端口均直接接地，光照强度传感器的DVI端口为异步重置端，通过第六电容C6接地，即光照强度传感器的DVI端口电性连接第六电容C6的输入端，第六电容C6的输出端接地，光照强度传感器的SCL端口和SDA端口，可以通过上拉电阻连接至微控制器A的PB3端口和PB2端口，利用IO口进行数据传输，数据传输对电平敏感，且电平的扰动可能会导致数据传输错误，从而通过设置上拉电阻可以提高抗干扰能力。具体地讲，光照强度传感器的SCL端口电性连接微控制器A的PB3端口和第三电阻R3的输入端，光照强度传感器的SDA端口电性连接微控制器A的PB2端口和第二电阻R2的输入端，第二电阻R2的输出端电性连接第三电阻R3的输出端，第二电阻R2的输出端和第三电阻R3的输出端均电性连接微控制器A的+3.3V端口。

接收模块包括有微控制器B和TFT屏幕，微控制器B在接收了控制模块发送过来的参数数据后，会将参数数据通过TFT屏幕向用户显示，用户可以根据参数数据，通过TFT屏幕向微控制器B发送指令数据，之后微控制器B会通过北斗通信模块向控制模块发送指令数据，而控制模块则会根据指令数据控制微控制器A进行工作。值得注意的是，控制模块处使用USB转TTL与电脑进行连接。

在本实施例中，北斗通信模块选用RDSS 5W全功能模块，可以实现短报文通信及位置数据采集传输。参考图7，北斗通信模块的VCC_TX端口和VCC_RX端口分别为发送和接收电源接口，输入电压要求为+4.9V—+5.2V和+3.5V—+5.2V，可使用USB接口转换进行供电或直接接入5V电源。北斗通信模块的GND端口接入电源地端，即接地。北斗通信模块的RX端口和TX端口均为串口通信引脚，采用TTL电平。具体地讲，北斗通信模块的RX端口电性连接微控制器A的TX1端口，北斗通信模块的TX端口电性连接微控制器A的RX1端口。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述城市绿化培护系统包括有采集模块、控制模块和接收模块，所述采集模块、控制模块和接收模块之间通过北斗通信模块进行连接；

所述采集模块包括有传感器网络和微控制器A，所述传感器网络将采集到的外部数据传输至微控制器A中，所述微控制器A通过北斗通信模块将接收到的外部数据传输至控制模块中，所述控制模块根据接收到的外部数据向接收模块发送参数数据；

所述接收模块包括有微控制器B和TFT屏幕，所述微控制器B接收参数数据后，将所述参数数据通过TFT屏幕向用户显示，用户通过所述TFT屏幕向微控制器B发送指令数据，同时所述微控制器B通过北斗通信模块向控制模块发送指令数据，所述控制模块根据指令数据控制微控制器A进行工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述城市绿化培护系统还包括有电源模块，所述电源模块包括有电池和升压电路，所述电池的输出端电性连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端电性连接采集模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述升压电路包括有升压芯片、第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2，所述升压芯片的CE端口、OUT端口和LX端口均电性连接第一二极管D1的阴极，所述第一二极管D1的阴极还电性连接有第二电容C2的输入端和采集模块的输入端，所述第一二极管D1的阳极电性连接第一电感L1的输出端，所述第一电感L1的输入端电性连接电池的输出端和第一电容C1的输入端，同时所述第一电容C1的输出端、第二电容C2的输出端和升压芯片的GND端口均接地。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述传感器网络包括有温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器，所述温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器的输出端均电性连接微控制器A的输入端。

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述微控制器A的RESET端口电性连接有第一电阻R1的输出端、第一开关S1的输入端和第五电容C5的输入端，所述第一电阻R1的输入端电性连接电源模块的输出端，所述第一开关S1的输出端、第五电容C5的输出端、微控制器A的T0端口和微控制器A的T1端口均接地；

所述微控制器A的OSC-IN端口电性连接有晶体振荡器XTAL的2端口和第三电容C3的输入端，所述微控制器A的OSC-OUT端口电性连接有晶体振荡器XTAL的1端口和第四电容C4的输入端，所述第三电容C3的输出端电性连接第四电容C4的输出端，同时所述第三电容C3的输出端、第四电容C4的输出端和微控制器A的GND端口均接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述温度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，所述温度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB0端口，所述温度传感器的GND端口接地。

7.根据权利要求5所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述湿度传感器的VDD端口电性连接微控制器A的+5V端口，所述湿度传感器的I/O端口电性连接微控制器A的PB1端口，所述湿度传感器的GND端口接地。

8.根据权利要求5所述的一种基于北斗通信及传感器网络的城市绿化培护系统，其特征在于，所述光照强度传感器的DVI端口电性连接第六电容C6的输入端，所述光照强度传感器的SCL端口电性连接微控制器A的PB3端口和第三电阻R3的输入端，所述光照强度传感器的SDA端口电性连接微控制器A的PB2端口和第二电阻R2的输入端，所述第二电阻R2的输出端电性连接第三电阻R3的输出端，所述光照强度传感器的ADR端口、光照强度传感器的GND端口和第六电容C6的输出端均接地，所述光照强度传感器的VDD端口、第二电阻R2的输出端和第三电阻R3的输出端均电性连接微控制器A的+3.3V端口。

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