CN211090925U - 一种移动式农业大棚数据采集装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业数据采集技术领域，公开了一种移动式农业大棚数据采集装置及系统，其中装置包括滑块、滑轨、两根牵引缆索、两个卷筒、两个滑动电机以及数据采集器，所述滑轨安装于所述农业大棚内，所述滑轨可滑动地安装于所述滑轨上，两个所述卷筒分别安装于所述滑轨的两端，所述滑块的一端通过其中一所述牵引缆索与其中一所述卷筒连接，所述滑块的另一端通过另一所述牵引缆索与另一所述卷筒连接，两个所述滑动电机与两个所述卷筒一一对应传动连接，所述数据采集器安装于所述滑块上。本实用新型可以实现农业大棚内数据的移动采集，避免了大面积铺设数据采集装置，减少采集成本。

Description

一种移动式农业大棚数据采集装置及系统

技术领域

本实用新型涉及农业数据采集技术领域，具体涉及一种移动式农业大棚数据采集装置及系统。

背景技术

农作物的生长受环境因素的影响极大，人们期待“风调雨顺”，才能有高产量的收成。传统农业长期处于粗放式发展，农业生产大多以经验技术为主，致使劳动生产效率低下，造成人力物力财力的极大浪费，而且受物理环境影响大，无法保证充足适宜的生长环境。随着物联网技术的飞速发展，特别是低功耗广域物联网技术的发展成熟，农业结合物联网技术成为一种高效的生产模式，让农业生产充满智慧。在智慧农业中，应用物联网技术，农业生产变得精细化，智能化，降低了生产成本，提高了农业生产效率。通过采集农业大棚里的各种温度，湿度，光照等物理环境数据，可以实时掌握各个大棚农作物的生长环境，并通过对风机，生长灯等设备的控制，调节大棚环境到农作物的最佳生长环境，从而提高农作物的产量；而且在农业生产中运用物联网技术，极大的解放了人力，使得“一人管理千亩良田”成为现实。但是随着农业大棚的数量增多，面积增大，现场环境复杂多变，大棚中存在各种不同种类的数据采集器，使得数据的采集成本增高、数据检测范围受限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种移动式农业大棚数据采集装置及系统，解决现有技术中农业大棚数据采集成本高、检测范围受限的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种移动式农业大棚数据采集装置，包括滑块、滑轨、两根牵引缆索、两个卷筒、两个滑动电机以及数据采集器，所述滑轨安装于所述农业大棚内，所述滑轨可滑动地安装于所述滑轨上，两个所述卷筒分别安装于所述滑轨的两端，所述滑块的一端通过其中一所述牵引缆索与其中一所述卷筒连接，所述滑块的另一端通过另一所述牵引缆索与另一所述卷筒连接，两个所述滑动电机与两个所述卷筒一一对应传动连接，所述数据采集器安装于所述滑块上。

本实用新型还提供一种移动式农业大棚数据采集系统，包括多个所述移动式农业大棚数据采集装置，还包括基站，每一大棚内均设置有所述移动式农业大棚数据采集装置，各所述移动式农业大棚数据采集装置均与所述基站连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型设置滑轨，滑块可在滑轨上滑动。滑块的两端连接有牵引缆索，滑动电机带动卷筒转动，实现牵引缆索在相应卷筒上的收、放。两个滑动电机同时转动，拉动滑块从而实现滑块在滑轨上的滑动。滑块用于安装数据采集器，数据采集机器跟随滑块在滑轨上滑动，从而实现农业大棚内各个区域的数据采集。本实用新型实现移动式的数据采集，从而避免大面积安装数据采集器，降低了数据采集的成本，扩大数据采集的检测范围。

附图说明

图1是本实用新型提供的移动式农业大棚数据采集装置一实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型提供的滑块与滑轨一实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型提供的数据采集器一实施方式的电路结构图；

图4是本实用新型提供的RS232接口一实施方式的电路图；

图5是本实用新型提供的RS485接口一实施方式的电路图；

图6是本实用新型提供的CAN接口一实施方式的电路图；

图7是本实用新型提供的LoRa接口一实施方式的电路图；

图8是本实用新型提供的移动式农业大棚数据采集系统一实施方式的结构示意图。

附图标记：

1、滑块，2、滑轨，31、第一牵引缆索，32、第二牵引缆索，41、第一滑动电机，42、第二滑动电机，5、数据采集器，51、网关处理器，52、数据传感器，53、无线通信电路，54、RS232接口，55、RS485接口，56、CAN接口，57、LoRa接口，6、绳索，7、电源，10、基站，20、显示终端，30、控制设备。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型的实施例1提供了移动式农业大棚数据采集装置，包括滑块1、滑轨2、两根牵引缆索、两个卷筒、两个滑动电机以及数据采集器5，所述滑轨2安装于所述农业大棚内，所述滑轨2可滑动地安装于所述滑轨2上，两个所述卷筒分别安装于所述滑轨2的两端，所述滑块1的一端通过其中一所述牵引缆索与其中一所述卷筒连接，所述滑块1的另一端通过另一所述牵引缆索与另一所述卷筒连接，两个所述滑动电机与两个所述卷筒一一对应传动连接，所述数据采集器5安装于所述滑块1上。

具体的，两根牵引缆索分别为第一牵引缆索31和第二牵引缆索32，两个卷筒分别为第一卷筒和第二卷筒，图中未示出两个卷筒，两个滑动电机分别为第一滑动电机41和第二滑动电机42。第一滑动电机41与第一卷筒传动连接，第一牵引缆索31一端卷绕于第一卷筒上，第一牵引缆索31另一端与滑块1的一端连接，第二牵引缆索32一端卷绕于第二卷筒上，第二牵引缆索32另一端与滑块1的另一端连接。滑轨2两端的两个滑动电机转动，从而带动相应卷筒转动，具体的，第一滑动电机41带动第一卷筒正转，使得第一牵引缆索31收紧卷绕于第一卷筒上，同时第二滑动电机42带动第二卷筒反转，使得第二牵引缆索32从第二卷筒上放出，即两根牵引缆索沿滑轨2向同一方向移动，从而带动滑块1在滑轨2上滑动，数据采集器5根据滑轨2滑动，从而实现农业大棚内不同位置处的环境数据采集，减少了农业大棚内大面积布设数据传感器52，节约了成本，避免重复布设数据传感器52，提高了检测效率；且移动式数据采集可以更加灵活地对农业大棚不同区域进行检测，方便对特殊农作物区域的检测，有效控制检测范围。

优选的，如图1、图2所示，所述数据采集器5通过绳索58连接于所述滑块1上。

绳索58连接方便容易操作，且拆卸方便，便于更换、新增数据传感器52。

优选的，如图3所示，所述数据采集器5包括网关处理器51、数据传感器52以及无线通信电路53，所述网关处理器51上电连接有传感器接口，所述传感器接口用于与所述数据传感器52连接，所述网关处理器51与所述无线通信电路53电连接，所述无线通信电路53用于与基站10无线连接。

网关处理器51用于接受数据集传感器所采集的环境数据，并进行环境数据进行协议转换后以无线方式传送到基站10。网关处理器51可采用基于ARM内核的MCU处理器实现，MCU处理器可采用目前市场上所提供的各种单片机、ARM处理器或DSP处理器，如STM32F103系列单片机(集成有CAN接口56)、S3C2440处理器(ARM9处理器)、TMS320VC33处理器(DSP处理器)等。数据传感器52根据需求进行设置，可以设置二氧化碳传感器、温湿度传感器、光照传感器等。

优选的，如图3所示，所述传感器接口包括RS232接口54、RS485接口55、CAN接口56以及LoRa接口57，所述RS232接口54、RS485接口55、CAN接口56以及LoRa接口57均与所述网关处理器51电连接。

数据传感器52采用无线网络通信方式与网关处理器51进行通信，具有组网简便，可容纳节点多，方便较大面积的农业大棚的集中管理，不用另外架设复杂的通信线路，低功耗，低成本，效率高的优点。有线网络通信方式，方便对距离较近，传输控制要求高，现场环境复杂多变的情况应用，具有稳定、抗干扰强、可靠性高的技术效果。

本实施例中网关处理器51连接有三种有线接口：RS232接口54、RS485接口55以及CAN接口56。根据具体需要还可以扩展其他有线接口，由于目前的数据传感器52一般带有以上三种中的至少一种接口，故大部分数据传感器52可通过这些有线接口与网关处理器51连接，获得农业大棚的实时数据。

RS232接口54可通过串口驱动芯片、串口插座和网关处理器51级联实现。本实施例以型号为MAX232的串口驱动芯片U3、DB9串口插座U2以及MCU处理器U1为例，图4给出了主要的电路连接。其中ROUT和TIN为MAX232的TTL电平串口线，分别和MCU处理器U1的RXD引脚和TXD引脚相连；RIN和TOUT为MAX232的串口电平引脚，分别和DB9串口插座U2的2、3引脚相连，DB9串口插座U2与接入232总线组成RS232网络，数据传感器52接入232总线即可实现与网关处理器51的通信。

RS485接口55可通过串口驱动芯片和网关处理器51级联实现。本实施例以MCU处理器U1和MAX485接口驱动芯片U4为例，图5给出了主要的电路连接。其中VCC，GND为MAX485接口驱动芯片U4的工作电源7和地，VCC使用5V电源7供电即可正常工作，GND与MCU处理器U1共地即可；RO为MAX485接口驱动芯片U4的输出端，与MCU处理器U1的RX引脚相连；DI为MAX485接口驱动芯片U4的输入端，与MCU处理器U1的TX引脚相连；将MAX485接口驱动芯片U4的A、B端子接入485总线即可组成485总线网络，数据传感器52接入485总线即可实现与网关处理器51的通信。

CAN接口56可用两种方式现实，一是直接选择带CAN接口56的网关处理器51，如STM32F103C8T6等；二是用网关处理器51U1+CAN控制器+CAN驱动芯片实现。以MCU处理器U1、SJA1000的CAN控制器U5、82c250的驱动芯片U6为例，图6给出了主要的电路连接。其中，AD0～AD7为SJA1000的CAN控制器U5的8位数据总线，与MCU处理器U1的一个数据端口P0口相连，AD0～AD7与P0.0～P0.7一一对应电连接。VDD为+5V直流电源7，VSS为接地信号，RST为芯片重启信号，INT为中断信号，RD和WR分别为读、写控制信号，CS为片选信号，ALE为模式选择信号，RX0和TX0为CAN总线输出信号，这个两个信号经过82c250的驱动芯片U6驱动后成为CANH、CANL信号接入CAN总线物理网络，数据传感器52接入CAN总线即可实现与网关处理器51的通信。

无线传输模块采用LoRa接口57。采用LoRa通信方式可以使各个农业大棚的无线数据传感器52与网关处理器51很方便的组成环境数据传输网络，对于各种不同的农业大棚环境具有很强的适应性；以LoRa无线方式组网不仅不受农业大棚所处位置，规模大小，周围环境的影响，而且增加农业大棚的传感器种类和数量都十分方便，没有布线的困难，扩展无线传输网络方便快捷。

LoRa接口57也可以通过两种方式实现，一是选择集成了LoRa协议的网关处理器51，二是用LoRa射频通信芯片与网关处理器51级联相连。以MCU处理器U1和SX1301的LoRa射频通信芯片U7为例，图7给出了主要的电路连接；SX1301的LoRa射频通信芯片U7和MCU处理器U1通过4线(SI、SO、SCLK、CSn)SPI总线进行接口连接，VCC3.3和VCC1.8分别接3.3V和1.8V的直流电源7，FR接天线，GND与MCU处理器U1共地连接。

具体的，由于农业大棚面积大，数据采集种类多、数量多、遍布广，不同移动式农业大棚数据采集装置需根据需要采用不同电源77进行供电，例如电池或电源7适配器。

优选的，所述数据传感器52通过所述传感器接口与所述网关处理器51电连接或无线连接。

农业大棚里的数据传感器52与网关处理器51之间以有线方式或无线方式连接进行通信。有线方式适用于数据传感器52距离网关处理器51较近，传输控制要求高，现场环境复杂多变的情况应用，具有稳定、抗干扰强、可靠性高的优点；农业大棚里的有线数据传感器52可以通过RS232，RS485，CAN等有线方式连接到处理器网关，网关处理器51对环境数据进行分析处理，同时可对数据传感器52的工作状态进行设置管理。无线方式不用另外架设复杂的通信线路，具有低功耗，低成本，效率高的优点；无线方式可以使数据传感器52与网关处理器51很方便的组成无线数据传输网络，对于各种不同的农业大棚环境都具有很强的适应性；以无线方式组网不受农业大棚所处位置，规模大小，周围环境的影响，且扩展无线传输网络非常方便快捷。

优选的，所述无线通信电路53为GPRS通信电路、4G通信电路、5G通信电路、LoRa通信电路、NB-IOT通信电路或WIFI通信电路。

网关处理器51将汇集的环境数据以GPRS、4G、5G、LoRa、NB-IOT或WIFI等方式传递到基站10实现环境数据的上传。

实施例2

如图8所示，本实用新型的实施例2提供了移动式农业大棚数据采集系统，包括所述移动式农业大棚数据采集装置，还包括基站10，每一农业大棚内均设置有所述移动式农业大棚数据采集装置，各所述移动式农业大棚数据采集装置均与所述基站10连接。

优选的，如图8所示，所述基站10通过以太网接口与显示终端20无线连接。

优选的，如图8所示，所述基站10还通过IO接口与控制设备30电连接。

本实施例提供的移动式农业大棚数据采集系统，包括移动式农业大棚数据采集装置，因此，移动式农业大棚数据采集装置所具备的技术效果，移动式农业大棚数据采集系统同样具备，在此不再赘述。

具体的，农业大棚里的环境数据汇聚到网关处理器51，然后网关处理器51将其发送到基站10，基站10通过以太网接口将环境数据传输到显示终端20进行显示，实现农业大棚里环境的实时监测和显示；同时基站10还通过IO接口与控制设备30电连接，实现对相关控制设备30的控制，从而调控农业大棚环境，为农作物提供最佳生长环境。控制设备30可以是通风风机、加热设备、增湿设备、喷水设备、生长灯、增氧机。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，包括滑块、滑轨、两根牵引缆索、两个卷筒、两个滑动电机以及数据采集器，所述滑轨安装于所述农业大棚内，所述滑轨可滑动地安装于所述滑轨上，两个所述卷筒分别安装于所述滑轨的两端，所述滑块的一端通过其中一所述牵引缆索与其中一所述卷筒连接，所述滑块的另一端通过另一所述牵引缆索与另一所述卷筒连接，两个所述滑动电机与两个所述卷筒一一对应传动连接，所述数据采集器安装于所述滑块上。

2.根据权利要求1所述的移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，所述数据采集器通过绳索连接于所述滑块上。

3.根据权利要求1所述的移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，所述数据采集器包括网关处理器、数据传感器以及无线通信电路，所述网关处理器上电连接有传感器接口，所述传感器接口用于与所述数据传感器连接，所述网关处理器与所述无线通信电路电连接，所述无线通信电路用于与基站无线连接。

4.根据权利要求3所述的移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，所述传感器接口包括RS232接口、RS485接口、CAN接口以及LoRa接口，所述RS232接口、RS485接口、CAN接口以及LoRa接口均与所述网关处理器电连接。

5.根据权利要求3所述的移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，所述数据传感器通过所述传感器接口与所述网关处理器电连接或无线连接。

6.根据权利要求3所述的移动式农业大棚数据采集装置，其特征在于，所述无线通信电路为GPRS通信电路、4G通信电路、5G通信电路、LoRa通信电路、NB-IOT通信电路或WIFI通信电路。

7.一种移动式农业大棚数据采集系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-6任一所述的移动式农业大棚数据采集装置，还包括基站，每一大棚内均设置有所述移动式农业大棚数据采集装置，各所述移动式农业大棚数据采集装置均与所述基站连接。

8.根据权利要求7所述的移动式农业大棚数据采集系统，其特征在于，所述基站通过以太网接口与显示终端无线连接。

9.根据权利要求7所述的移动式农业大棚数据采集系统，其特征在于，所述基站还通过IO接口与控制设备电连接。

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