CN215898022U - 一种农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括微控制器及与其相连接的电源模块、GSM/GPRS通讯模块和GPS/北斗定位模块，微控制器的信号输入端连接有震动传感器和加速度传感器，以实现对农业数据采集设备的震动、倾斜状态监测，经GSM/GPRS通讯模块将报警信息上传至远端的监控PC机和/或智能手机。本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，可以判断农业数据采集设备是否遭受了破坏或盗窃，如果判断出有遭受破坏或盗窃情形的发生，则通过GSM/GPRS通信模块向远端的PC机或移动终端（智能手机）发出报警信号，以提醒有关人员采取相应措施。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种提醒系统，更具体的说，尤其涉及一种农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统。
背景技术
近年来，电子信息技术进入多个领域。其中，运用智能控制技术、传感器技术、物联网技术等先进手段来促进农业设施智能化发展，以求自动化、智能化、信息化的同时更好的服务于现代农业。
为了实现农业的现代化，通常在田地上设置进行农业数据信息采集的智能化设备，由于这些设备相对来说价值较高，会遭到不法分子的盗窃和破坏，会导致常规的农业数据采集的中断，进而影响了智慧农业的推进。目前还没有对现代农业设备免受盗窃、破坏的有效措施。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括微控制器及与其相连接的电源模块、GSM/GPRS通讯模块和GPS/北斗定位模块，微控制器具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，电源模块用于提供稳定的直流电压，微控制器经GSM/GPRS通讯模块实现与远端设备的无线通信，经GPS/北斗定位模块获取农业数据采集设备的地理位置信息；其特征在于：所述微控制器的信号输入端连接有震动传感器和加速度传感器，微控制器经震动传感器实现对农业数据采集设备的震动监测，经加速度传感器获取农业数据采集设备的倾斜状态，经GSM/GPRS通讯模块将报警信息上传至远端的监控PC机和/或智能手机。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，所述电源模块包括12V电源模块、12V转5V电源模块以及5V转3.3V电源模块，12V电源模块经蓄电池提供12V直流电，12V转5V电源模块用于将12V直流电转化为5V直流电，5V转3.3V电源模块用于将5V直流电转化为3.3V直流电。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，所述微控制器采用型号为STM32F103V8T6的单片机，单片机STM32F103V8T6的VBAT引脚接于5V电源上，VDD_1、VDD_2和VDD_3引脚接于3.3V电源上，VSS_1、VSS_2和VSS_3引脚接于电源地上。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，所述震动传感器的型号为SW420，震动传感器SW420的VCC引脚接于5V直流电源正极上，GND引脚接地，D0引脚接于微控制器的PA8引脚上；所述加速度传感器的型号为MPU6050，加速度传感器MPU6050的VCC引脚、GND引脚分别接于5V直流电源的正极和电源地上，SCL引脚和SDA引脚分别接于微控制器的PA10引脚和PA9引脚上。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括电源指示电路、复位电路和BOOT模式配置电路，所述电源指示电路由发光二极管D1和电阻R1构成，发光二极管D1的正极接于3.3V直流电源的正极，负极经电阻R1接地；所述复位电路由电阻R2、电容C2和按键SW1构成，电阻R2的一端接于3.3V直流电源上，另一端经电容C2接地，按键SW1与电容C2并联，电阻R2与电容C2的连接处接于微控制器STM32F103V8T6的NRST引脚上；所述BOOT模式配置电路由电阻R3、电阻R4和3×2的插接件P1构成，插接件P1的1号引脚、2号引脚均接于3.3V直流电源上，5号引脚、6号引脚均接于电源地上，3号引脚经电阻R3接于微控制器的BOOT0引脚上，4号引脚经电阻R4接于微控制器的BOOT1引脚上。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括USB-micro接口电路、SWD接口电路，所述USB-micro接口电路由USB-micro接口、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，USB-micro接口的Vbus引脚接于5V直流电源的正极，USB-micro接口的ID引脚、G引脚均接于电源地上，D-引脚、D+引脚分别经电阻R5、电阻R6接于微控制器（1）的PA11引脚、PA12引脚上，电阻R6与微控制器的PA12引脚相连接的一端经电阻R7接地；所述SWD接口电路由SWD接口和电容C1组成，SWD接口的4号引脚与3.3V直流电源的正极和电容C1的一端相连接，1号引脚与电源地和电容C1的另一端相连接，2号引脚和3号引脚分别与微控制器的SWCLK引脚和SWIO引脚相连接。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括由晶振Y1、晶振Y2以及电容C3、C4、C5、C6和电阻R8组成的晶振电路，晶振Y1、晶振Y2的频率分别为32.768MHz和1MHz，晶振Y1的两端分别经电容C3和电容C4接地，晶振Y1的两端分别与微控制器的PC14引脚和PC15引脚相连接，晶振Y2的两端分别经电容C5和电容C6接地，电阻R8与晶振Y2并联，晶振Y2的两端分别与微控制器的OSCIN引脚和OSCOUT引脚相连接。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，所述12V电源模块由12V蓄电池BT1组成，蓄电池BT1的负极接地，正极形成12V电源正极；所述12V转5V电源模块由芯片LM7805、电容C8、电容10以及电解电容C7和电解电容C9构成，LM7805的输入引脚Vin与12V电源正极、C7的正极以及C8的一端相连接，C7的负极以及C8的另一端均接地；LM7805的输出引脚Vout与5V直流电源的正极、C9的正极以及C10的一端相连接，C9的负极、C10的另一端均接地；LM7805的GND引脚接地；
所述5V转3.3V电源模块由芯片AMS1117、电解电容C11、电解电容C12组成，AMS1117的输入端Vin与5V直流电源的正极、C11的正极均相连接，C11的负极接地，AMS1117的输出端Vout与3.3V直流电源的正极、C12的正极均相连接，C12的负极接地，AMS1117的GND端接地。
本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，所述GSM/GPRS通讯模块采用型号为SIM800C的芯片，芯片SIM800C的5V引脚接于5V直流电源的正极，GND引脚接地，RXD引脚和TXD引脚分别接于微控制器的PB14引脚和PB15引脚上，其余引脚悬空；所述的GPS/北斗定位模块采用型号为ATGM332D-5N-31的芯片，ATGM332D-5N-31的VCC引脚接于5V直流电源的正极上，GND引脚接地，TXD引脚和RXD引脚分别接于微控制器的PB13引脚和PB12引脚上。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，通过设置微控制器及与其相连接的GSM/GPRS通信模块、GPS/北斗定位模块、震动传感器、减速度传感器和电源模块，微控制器经GPS/北斗定位模块获取农业数据采集设备的地理位置信息，经震动传感器和加速度传感器获取农业数据采集设备的震动情况和倾斜角度，以判断农业数据采集设备是否遭受了破坏或盗窃，如果判断出有遭受破坏或盗窃情形的发生，则通过GSM/GPRS通信模块向远端的PC机或移动终端（智能手机）发出报警信号，以提醒有关人员采取相应措施。
附图说明
图1为本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统的原理图；
图2为本实用新型中微控制器的电路图；
图3为本实用新型中微控制器的电源指示电路图；
图4为本实用新型中微控制器的复位电路的电路图；
图5为本实用新型中微控制器的BOOT模式配置电路的电路图；
图6为本实用新型中微控制器的USB-micro接口电路的电路图；
图7为本实用新型中微控制器的SWD接口电路的电路图；
图8为本实用新型中微控制器的晶振电路的电路图；
图9为本实用新型中12V转5V电源模块的电路图；
图10为本实用新型中5V转3.3V电源模块的电路图；
图11为本实用新型中GSM/GPRS通讯模块的电路图；
图12为本实用新型中GPS/北斗定位模块的电路图；
图13为本实用新型中震动传感器的电路图；
图14为本实用新型中加速度传感器的电路图；
图15为本实用新型中12V电源模块的电路图。
图中：1微控制器，2 GSM/GPRS通讯模块，3 GPS/北斗定位模块，4震动传感器，5加速度传感器，6电源模块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示给出了本实用新型的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统的原理图，其由微控制器1及与其相连接的GSM/GPRS通讯模块2、GPS/北斗定位模块3、震动传感器4、加速度传感器5和电源模块6组成，微控制器1具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，其可采用单片机最小系统来实现，电源模块6为各个模块的工作提供稳定的直流电压；微控制器1经震动传感器4对农业数据采集设备的震动状态进行监测，经加速度传感器获取农业数据采集设备的倾斜角度，以判断农业数据采集设备是否遭受到了破坏或者盗窃。微控制器1经GPS/北斗定位模块获取农业数据采集设备的地理位置信息，当检测到农业数据采集设备遭受到了破坏或者盗窃时，则经GSM/GPRS通讯模块2将报警信息发送至远端的PC机或者智能手机上，以便相关人员采取应对措施。
所示的电源模块6由12V电源模块、12V转5V电源模块以及5V转3.3V电源模块组成，如图15所示，给出了12V电源模块的电路图，其由12V的蓄电池BT1构成，12V蓄电池BT1的负极接地，正极形成12V电源输出。如图9所示，给出了12V转5V电源模块的电路图，其由电压转换芯片LM7805以及电容C7、C8、C9、C10构成，其中电容C7和电容C9为电解电容，芯片LM7805用于将输入的12V直流电转化为5V的直流电，所示芯片LM7805的输入端Vin与12V电源正极、C7的正极、C8的一端均相连接，C7的负极和C8的另一端接地，输出端Vout与5V直流电源的正极、C9的正极和C10的一端均相连接，C9的负极和C10的另一端均接地，LM7805的GND引脚接地。这样，LM7805即可将12V电源模块输出的12V直流电转化为5V直流电输出。
如图10所示，给出了本实用新型中5V转3.3V电源模块的电路图，其由电源转换芯片AMS1117、电解电容C11和电解电容C12组成，电源转换芯片AMS1117用于将输入的5V直流电压转化为3.3V直流电压，电源转换芯片AMS1117的输入端Vin与5V直流电压正极、电容C11的正极均相连接，输出端Vout与电容C12的正极相连接，并形成3.3V电压输出，电容C11和电容C12的负极均接地，AMS1117的GND引脚接地。这样，AMS1117就把输入端5V直流电压转化为3.3V直流电压，以供微控制器1使用。
如图2所示，给出了本实用新型中微控制器的电路图，所示的微控制器采用型号为STM32F103C8T6的单片机，单片机STM32F103V8T6的VBAT引脚接于5V电源上，VDD_1、VDD_2和VDD_3引脚接于3.3V电源上，VSS_1、VSS_2和VSS_3引脚接于电源地上。所示的微控制器STM32F103V8T6的外围还连接有电源指示电路、复位电路、BOOT模式配置电路、USB-micro接口电路、SWD接口电路和晶振电路。
如图3所示，给出了本实用新型中微控制器的电源指示电路图，其由发光二极管D1和电阻R1组成，D1的正极接于3.3V电源的正极，负极经电阻R1接地，当给微控制器1供电的3.3V直流电压正常时，则发光二极管D1被点亮，以便指示微控制器1的供电电压是否正常。
如图4所示，给出了本实用新型中微控制器的复位电路的电路图，所示的复位电路由按键SW1、电阻R2和电容C2组成，电阻R2与电容C2串联后的两端分别接于3.3V直流电源的正极和地上，按键SW1与电容C2并联，电阻R2与电容C2的连接处接于单片机STM32F103V8T6的标号为NRST的引脚上，当按键SW1被按下后，电阻R2与电容C2的连接处被置为低电平，使得微控制器1的NRST引脚也被置为低电平，实现微控制器1的重启。
如图5所示，给出了本实用新型中微控制器的BOOT模式配置电路的电路图，其由电阻R3、电阻R4和3×2的插接件P1构成，插接件P1的1号引脚、2号引脚均接于3.3V直流电源上，5号引脚、6号引脚均接于电源地上，3号引脚经电阻R3接于微控制器的BOOT0引脚上，4号引脚经电阻R4接于微控制器的BOOT1引脚上。通过将插接件P1的3号引脚和4号引脚置为不同的电平组合，即可配置为不同的启动模式。
如图6所示，给出了本实用新型中微控制器的USB-micro接口电路的电路图，USB-micro接口电路用于插接存储卡，以实现对所采集数据的存储；所示的USB-micro接口电路由USB-micro接口、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，USB-micro接口的Vbus引脚接于5V直流电源的正极，USB-micro接口的ID引脚、G引脚均接于电源地上，D-引脚、D+引脚分别经电阻R5、电阻R6接于微控制器（1）的PA11引脚、PA12引脚上，电阻R6与微控制器的PA12引脚相连接的一端经电阻R7接地。
如图7所示，给出了本实用新型中微控制器的SWD接口电路的电路图，SWD接口电路用于调试之用，所示的SWD接口电路由SWD接口和电容C1组成，SWD接口的4号引脚与3.3V直流电源的正极和电容C1的一端相连接，1号引脚与电源地和电容C1的另一端相连接，2号引脚和3号引脚分别与微控制器的SWCLK引脚和SWIO引脚相连接。
如图8所示，给出了本实用新型中微控制器的晶振电路的电路图，晶振电路用于给微控制器1的工作提供稳定的脉冲信号，所示的晶振电路包括由晶振Y1、晶振Y2以及电容C3、C4、C5、C6和电阻R8组成的晶振电路，晶振Y1、晶振Y2的频率分别为32.768MHz和1MHz，晶振Y1的两端分别经电容C3和电容C4接地，晶振Y1的两端分别与微控制器的PC14引脚和PC15引脚相连接，晶振Y2的两端分别经电容C5和电容C6接地，电阻R8与晶振Y2并联，晶振Y2的两端分别与微控制器的OSCIN引脚和OSCOUT引脚相连接。
如图11所示，给出了本实用新型中GSM/GPRS通讯模块的电路图，所示的GSM/GPRS通讯模块2采用型号为SIM800C的芯片，芯片SIM800C的5V引脚接于5V直流电源的正极，GND引脚接地，RXD引脚和TXD引脚分别接于微控制器的PB14引脚和PB15引脚上，其余引脚悬空；微控制器1通过GSM/GPRS通讯模块2实现报警信号的远程发送。
如图12所示，给出了本实用新型中GPS/北斗定位模块的电路图，所示的GPS/北斗定位模块3采用型号为ATGM332D-5N-31的芯片，ATGM332D-5N-31的VCC引脚接于5V直流电源的正极上，GND引脚接地，TXD引脚和RXD引脚分别接于微控制器的PB13引脚和PB12引脚上。微控制器1通过GPS/北斗定位模块3实现对农业数据采集设备的定位。
如图13所示，给出了本实用新型中震动传感器的电路图，所示的震动传感器4的型号为SW420，震动传感器SW420的VCC引脚接于5V直流电源正极上，GND引脚接地，D0引脚接于微控制器1的PA8引脚上；微控制器1经震动传感器4对农业数据采集设备的震动状态进行检测，以通过震动判断农业数据采集设备是否遭受到了破坏或盗窃。
如图14所示，给出了本实用新型中加速度传感器的电路图，所示的加速度传感器5的型号为MPU6050，加速度传感器MPU6050的VCC引脚、GND引脚分别接于5V直流电源的正极和电源地上，SCL引脚和SDA引脚分别接于微控制器1的PA10引脚和PA9引脚上。微控制器1经加速度传感器5获取农业数据采集设备的倾角，以判断农业数据采集设备是否正常，进而判断是否遭受到了破坏或盗窃。
本专利放置于农业数据采集设备内部可以实时监测设备的状态信息，当设备的位置异常时、出现剧烈晃动时以及角度明显倾斜时可自动对农业数据采集设备管理者发出电话或短信提醒。具有操作简便、实时性高、工作稳定、功耗较低、精度高、效率高等特点。
本专利解决了背景技术中存在的缺陷，本专利达到了以下有益效果 ：
1.本专利中单片机分别与所述传感器模块、电源模块、通信模块进行电气连接；通过各传感器模块监测数据；由无线通信模块实现数据传输；当设备的位置异常时、出现剧烈晃动时以及角度明显倾斜时可自动对农业数据采集设备管理者发出电话或短信提醒，提供了一种操作简便、实时性高、工作稳定、功耗较低、精度高、效率高的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统的硬件电路部分。
2.本专利实现对农业数据采集设备的实时定位。
3.本专利实现对农业数据采集设备的震动监测。
4.本专利实现对农业数据采集设备的倾斜角度监测。
5.本专利借助GSM/GPRS无线通信模块实现对监测数据上传至附近基站。
6.本专利实现对农业数据采集设备位置与状态的远程提醒。
Claims (9)
1.一种农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，包括微控制器（1）及与其相连接的电源模块（6）、GSM/GPRS通讯模块（2）和GPS/北斗定位模块（3），微控制器（1）具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，电源模块（6）用于提供稳定的直流电压，微控制器经GSM/GPRS通讯模块实现与远端设备的无线通信，经GPS/北斗定位模块获取农业数据采集设备的地理位置信息；其特征在于：所述微控制器的信号输入端连接有震动传感器（4）和加速度传感器（5），微控制器经震动传感器实现对农业数据采集设备的震动监测，经加速度传感器获取农业数据采集设备的倾斜状态，经GSM/GPRS通讯模块将报警信息上传至远端的监控PC机和/或智能手机。
2.根据权利要求1所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：所述电源模块（6）包括12V电源模块、12V转5V电源模块以及5V转3.3V电源模块，12V电源模块经蓄电池提供12V直流电，12V转5V电源模块用于将12V直流电转化为5V直流电，5V转3.3V电源模块用于将5V直流电转化为3.3V直流电。
3.根据权利要求2所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：所述微控制器（1）采用型号为STM32F103V8T6的单片机，单片机STM32F103V8T6的VBAT引脚接于5V电源上，VDD_1、VDD_2和VDD_3引脚接于3.3V电源上，VSS_1、VSS_2和VSS_3引脚接于电源地上。
4.根据权利要求3所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：所述震动传感器（4）的型号为SW420，震动传感器SW420的VCC引脚接于5V直流电源正极上，GND引脚接地，D0引脚接于微控制器（1）的PA8引脚上；所述加速度传感器（5）的型号为MPU6050，加速度传感器MPU6050的VCC引脚、GND引脚分别接于5V直流电源的正极和电源地上，SCL引脚和SDA引脚分别接于微控制器（1）的PA10引脚和PA9引脚上。
5.根据权利要求3或4所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：包括电源指示电路、复位电路和BOOT模式配置电路，所述电源指示电路由发光二极管D1和电阻R1构成，发光二极管D1的正极接于3.3V直流电源的正极，负极经电阻R1接地；所述复位电路由电阻R2、电容C2和按键SW1构成，电阻R2的一端接于3.3V直流电源上，另一端经电容C2接地，按键SW1与电容C2并联，电阻R2与电容C2的连接处接于微控制器STM32F103V8T6的NRST引脚上；所述BOOT模式配置电路由电阻R3、电阻R4和3×2的插接件P1构成，插接件P1的1号引脚、2号引脚均接于3.3V直流电源上，5号引脚、6号引脚均接于电源地上，3号引脚经电阻R3接于微控制器的BOOT0引脚上，4号引脚经电阻R4接于微控制器的BOOT1引脚上。
6.根据权利要求3或4所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：包括USB-micro接口电路、SWD接口电路，所述USB-micro接口电路由USB-micro接口、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，USB-micro接口的Vbus引脚接于5V直流电源的正极，USB-micro接口的ID引脚、G引脚均接于电源地上，D-引脚、D+引脚分别经电阻R5、电阻R6接于微控制器（1）的PA11引脚、PA12引脚上，电阻R6与微控制器的PA12引脚相连接的一端经电阻R7接地；所述SWD接口电路由SWD接口和电容C1组成，SWD接口的4号引脚与3.3V直流电源的正极和电容C1的一端相连接，1号引脚与电源地和电容C1的另一端相连接，2号引脚和3号引脚分别与微控制器的SWCLK引脚和SWIO引脚相连接。
7.根据权利要求3或4所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：包括由晶振Y1、晶振Y2以及电容C3、C4、C5、C6和电阻R8组成的晶振电路，晶振Y1、晶振Y2的频率分别为32.768MHz和1MHz，晶振Y1的两端分别经电容C3和电容C4接地，晶振Y1的两端分别与微控制器的PC14引脚和PC15引脚相连接，晶振Y2的两端分别经电容C5和电容C6接地，电阻R8与晶振Y2并联，晶振Y2的两端分别与微控制器的OSCIN引脚和OSCOUT引脚相连接。
8.根据权利要求3或4所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：所述12V电源模块由12V蓄电池BT1组成，蓄电池BT1的负极接地，正极形成12V电源正极；所述12V转5V电源模块由芯片LM7805、电容C8、电容10以及电解电容C7和电解电容C9构成，LM7805的输入引脚Vin与12V电源正极、C7的正极以及C8的一端相连接，C7的负极以及C8的另一端均接地；LM7805的输出引脚Vout与5V直流电源的正极、C9的正极以及C10的一端相连接，C9的负极、C10的另一端均接地；LM7805的GND引脚接地；
所述5V转3.3V电源模块由芯片AMS1117、电解电容C11、电解电容C12组成，AMS1117的输入端Vin与5V直流电源的正极、C11的正极均相连接，C11的负极接地，AMS1117的输出端Vout与3.3V直流电源的正极、C12的正极均相连接，C12的负极接地，AMS1117的GND端接地。
9.根据权利要求3或4所述的农业数据采集设备丢失与被破坏提醒系统，其特征在于：所述GSM/GPRS通讯模块（2）采用型号为SIM800C的芯片，芯片SIM800C的5V引脚接于5V直流电源的正极，GND引脚接地，RXD引脚和TXD引脚分别接于微控制器的PB14引脚和PB15引脚上，其余引脚悬空；所述的GPS/北斗定位模块（3）采用型号为ATGM332D-5N-31的芯片，ATGM332D-5N-31的VCC引脚接于5V直流电源的正极上，GND引脚接地，TXD引脚和RXD引脚分别接于微控制器的PB13引脚和PB12引脚上。
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