CN217007999U - 一种应用于牧场的智能环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于牧场的智能环境监控系统，涉及牧场监控技术领域，包括降温装置，所述降温装置包括CPU模块、存储模块、控制接口模块、电源模块、通讯模块、指示模块、显示模块、传感器模块、按键模块和安装板，所述安装板的底部设置有承载板，所述安装板与承载板之间的四角均固接有承载柱，所述承载板的顶部中心处设置有箱体，所述承载的底部设置有喷淋机构，所述承载板的外部设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的外侧连接有倾斜板架，所述倾斜板架贴近喷淋机构的一侧壁固定安装有风机。本申请便于用于牧场的监测、控制风机吹风和喷淋机构喷淋对牛体进行降温，功能多样化、数据可视化，且便于安装，操作简单。

Description

一种应用于牧场的智能环境监控系统

技术领域

本实用新型涉及牧场监控技术领域，具体涉及一种应用于牧场的智能环境监控系统。

背景技术

牧场环境控制系统是牛舍设施设备的关键系统，同时也是影响奶牛产奶量和采食量的最重要的因素。影响奶牛场的大环境因素主要为奶牛场所处位置的自然环境，如：温度、湿度、风向、风速、光照、地形、地势等因素，其中温度、湿度尤为重要。

奶牛是典型的耐寒不耐热动物，当夏季温度过高，奶牛容易出现热应激反应，导致产奶量下降甚至导致牛只出现健康问题。为奶牛构建一个凉爽的抗热应激环境，目前最直接、最有效的方法是给牛体进行喷淋再利用风机强制使空气流通，使奶牛皮肤上的水蒸气汽化，从而达到给牛体降温的效果。在牛舍安装喷淋设施，推行科学管理，适时喷淋。目前牧场普遍采用人工手动控制的方法，控制不精确的同时也造成了人力物力的极大浪费。

基于此，我们提出一种应用于牧场的智能环境监控系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种应用于牧场的智能环境监控系统，可进行人工控制与自动控制设备运行，符合奶牛对生理的要求，可以最有效地发挥奶牛生产力，更好获取优质产品，降低人力物力资源的浪费。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种应用于牧场的智能环境监控系统，包括降温装置，所述降温装置包括CPU模块、存储模块、控制接口模块、电源模块、通讯模块、指示模块、显示模块、传感器模块、按键模块和安装板，所述安装板的底部设置有承载板，所述安装板与承载板之间的四角均固接有承载柱，所述承载板的顶部中心处设置有箱体，所述承载的底部设置有喷淋机构，所述承载板的外部设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的外侧连接有倾斜板架，所述倾斜板架贴近喷淋机构的一侧壁固定安装有风机；

所述CPU模块分别与存储模块、通讯模块、显示模块、传感器模块、按键模块电性双向连接，所述CPU模块分别与控制接口模块、指示模块和风机电性输出连接；

所述电源模块分别与CPU模块、存储模块、控制接口模块、通讯模块、指示模块、显示模块、传感器模块、按键模块、旋转驱动机构和喷淋机构电连接。

优选地，所述喷淋机构包括四方环管，所述四方环管的内侧前后两侧壁之间均匀连通有第一分流管，所述四方环管和第一分流管的底部分别均匀连通有喷头，所述四方环管的外侧壁连通有第二分流管，所述第二分流管的输入端贯穿承载板的顶部，所述第二分流管的输入端通过导管与外部输水设备相连通，所述第二分流管上设置有电磁阀，所述电磁阀与CPU模块电性输入连接，所述四方环管的顶部四角均固接有支撑柱，且支撑柱的顶部与承载板相固接。

基于上述技术特征，便于对喷淋机构在承载板底部的安装固定。

优选地，所述旋转驱动机构包括承载环座和正反转电机，所述倾斜板架与承载环座相固接，所述传感器模块安装于承载环座的底部远离倾斜板架的一侧，所述承载环座转动连接在承载板的外部，所述承载环座的内侧壁固接有环齿轮，且环齿轮位于承载板的顶部，所述正反转电机安装在承载板底部贴近倾斜板架的一侧，所述正反转电机与CPU模块电性输入连接，所述正反转电机的顶部动力输出端固接有主动齿轮，所述主动齿轮与环齿轮的内腔圆周侧壁相啮合。

基于上述技术特征，通过正反转电机提供驱动力便于带动承载环座在承载板上进行转动。

优选地，所述CPU模块由主控芯片和外围电路组成，所述CPU模块包括晶振部分、复位部分和电源部分，所述主控芯片为STM32芯片。

基于上述技术特征，CPU模块用于整个系统的逻辑运算及数据处理。

优选地，所述控制接口模块包括CAN接口、12V电源接口、程序下载口、串口和液晶屏显示接口，所述存储模块由存储芯片及外围电路组成，所述存储芯片为FLASH存储芯片。

基于上述技术特征，通过存储模块将环境信息、以及系统参数等数据进行存储。

优选地，所述电源模块采用12V直流电进行外部供电，电源包括12V，5V， 3.3V电源信号，12V转5V的电源部分和5V转3.3V的电源部分；所述12V转 5V的电源部分，电路采用DC-DC降压型电路设计；所述5V转3.3V的电源部分，电路采用LDO电路设计；所述5V电源采用隔离设计，电路板的地采用数字地和模拟地进行有效隔离。

基于上述技术特征，保证电路的稳定运行。

优选地，所述通讯模块包括无线网关通信部分，所述指示模块包括电源指示灯、无线网关通讯指示灯、系统工作模式指示灯、控制接口指示灯和系统故障预警指示灯。

基于上述技术特征，通过指示模块由不同的指示灯构成，便于用于指示系统的工作状态。

优选地，所述显示模块由驱动电路和7寸的液晶显示屏组成，所述液晶显示屏嵌合安装在箱体的前侧壁。

基于上述技术特征，通过7寸的液晶显示屏用于显示系统运行的所有环境监测信息和系统设定参数。

优选地，所述传感器模块为温湿度传感器。

基于上述技术特征，便于对牧场中温湿度及某些气体成分进行监测。

优选地，所述按键模块为触摸按键，触摸电路设计由触摸芯片及外围电路组成。

基于上述技术特征，用于人机交互，进行动态式操作。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益效果：

第一、本申请一种应用于牧场的智能环境监控系统采用降温装置使用方便，操作简单，功能多样化，数据可视化，可进行人工控制与自动控制设备运行，改善牧场小气候环境并减少污染，提高奶牛的生理要求，可以最有效地发挥奶牛生产力，更好获取优质产品，提高饲料的转化率，给牧场降低成本，提高收益。

第二、本申请一种应用于牧场的智能环境监控系统采用降温装置便于对牧场环境进行监测以及对牧场中风机和喷淋机构进行控制，还可以通过喷淋进行环境消毒，保持畜牧场区清洁，提高环境对奶牛的疾病控制，从而可以更好地搞好环境管理，以保证畜牧场所环境的整洁和安全；同时通过传感器模块可采集牧场环境信息与牧场耗能等数据信息，并可以通过无线网关连接服务器，将下位机采集的信息实时上传到服务器，便于在服务器终端网址实时查看环境监测的实时动态。

附图说明

图1为本实用新型的降温装置的结构示意图一；

图2为本实用新型的降温装置的结构示意图二；

图3为本实用新型的喷淋机构的结构示意图；

图4为本实用新型的应用于牧场的智能环境监控系统控制原理框图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-CPU模块，2-存储模块，3-控制接口模块，4-电源模块，5-通讯模块， 6-指示模块，7-显示模块，8-传感器模块，9-按键模块，10-安装板，11-承载板，12-承载柱，13-旋转驱动机构，1301-正反转电机，1302-主动齿轮， 1303-环齿轮，1304-承载环座，14-风机，15-喷淋机构，1501-电磁阀，1502- 第二分流管，1503-支撑柱，1504-四方环管，1505-喷头，1506-第一分流管， 16-倾斜板架，17-箱体。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供的一种实施例：如图1和图2所示，一种应用于牧场的智能环境监控系统，包括降温装置，降温装置包括CPU模块1、存储模块2、控制接口模块3、电源模块4、通讯模块5、指示模块6、显示模块7、传感器模块8、按键模块9和安装板10，安装板10的底部设置有承载板11，安装板 10与承载板11之间的四角均固接有承载柱12，承载板11的顶部中心处设置有箱体17，承载板11的底部设置有喷淋机构15，承载板11的外部设置有旋转驱动机构13，旋转驱动机构13的外侧连接有倾斜板架16，倾斜板架16贴近喷淋机构15的一侧壁固定安装有风机14，倾斜板架16呈现倾斜状使得风机14能够大范围的将风吹向牛体。

如图4所示，CPU模块1分别与存储模块2、通讯模块5、显示模块7、传感器模块8、按键模块9电性双向连接，CPU模块1分别与控制接口模块3、指示模块6和风机14电性输出连接；电源模块4分别与CPU模块1、存储模块2、控制接口模块3、通讯模块5、指示模块6、显示模块7、传感器模块8、按键模块9、旋转驱动机构13和喷淋机构15电连接，通过电源模块4为各模块和机构提供电源，各模块之间通过自制的协议进行通信，保证各模块和机构有效运作。

CPU模块1由主控芯片和外围电路组成，包括晶振部分、复位部分和电源部分，主控芯片为STM32芯片，CPU模块1用于整个系统的逻辑运算及数据处理，控制实现外部存储器的读取和写入，温度数据、模式设置数据、时间设置数据，数据的展示和人机交互操作，系统自检及运行过程记录和故障指示，从而完成整个系统的运算及处理任务。

存储模块2由存储芯片及外围电路组成，根据功能的不同，存储芯片选用FLASH存储芯片，通过FLASH存储芯片进行温度数据、模式设置数据、时间设置数据的存储、系统设置参数以及系统界面信息的本地存储，实现存储模块2对环境信息、以及系统参数等数据进行存储。

控制接口模块3包括CAN接口、12V电源接口、程序下载口、串口和液晶屏显示接口，控制接口模块3对继电器接口进行控制，从而实现对牧场中风机和喷淋设备进行控制。

电源模块4采用12V直流电进行外部供电。电源包括12V，5V，3.3V电源信号，12V转5V的电源部分和5V转3.3V的电源部分。12V转5V的电源部分，电路采用DC-DC降压型电路设计，通过采用DC-DC降压型电路设计使得输出效率高、输出大电流；5V转3.3V的电源部分，电路采用LDO电路设计，采用LDO电路设计使得输出纹波小，噪声小，有利于芯片的稳定运行；5V电源采用隔离设计，电路板的地采用数字地和模拟地进行有效隔离，保证电路的稳定运行。

通讯模块5包括无线网关通信部分，无线网关通信部分建立起系统与服务器终端的通信线路，将下位机采集的数据上传至服务器终端，将系统检测到的实时温湿度、设备运行数量进行实时上传至服务器，实现在服务器终端网址实时查看环境监测的实时动态。

指示模块6包括电源指示灯、无线网关通讯指示灯、系统工作模式指示灯、控制接口指示灯和系统故障预警指示灯，通过指示模块6由不同的指示灯构成，用于指示系统的工作状态、控制接口模块3的输出状态、故障报警灯等。

显示模块7由驱动电路和7寸的液晶显示屏组成，7寸的液晶显示屏用于显示系统运行的所有环境监测信息和系统设定参数，主要包含实时温湿度、设备数量、模式设置、设备运行时间设置及系统默认连接参数等相关信息。

传感器模块8由温湿度传感器及其他传感器组成，主要是对牧场中温湿度及某些气体成分进行监测。

按键模块9为触摸按键，触摸电路设计由触摸芯片及外围电路组成，用于模式参数的设置、设备运行时间参数的设置、系统连接参数、牧场设备数量、系统时间重置等，能有效的进行人机交互，动态式操作、实时监测。

如图2所示，旋转驱动机构13包括承载环座1304和正反转电机1301，倾斜板架16与承载环座1304相固接，传感器模块8安装于承载环座1304的底部远离倾斜板架16的一侧，承载环座1304转动连接在承载板11的外部，承载环座1304的内侧壁固接有环齿轮1303，且环齿轮1303位于承载板11的顶部，正反转电机1301安装在承载板11底部贴近倾斜板架16的一侧，正反转电机1301与CPU模块1电性输入连接，正反转电机1301的顶部动力输出端固接有主动齿轮1302，主动齿轮1302与环齿轮1303的内腔圆周侧壁相啮合，通过CPU模块1控制正反转电机1301主动，通过正反转电机1301提供驱动力带动主动齿轮1302转动，通过主动齿轮1302与环齿轮1303的啮合传动带动承载环座1304在承载板11上转动，从而便于带动倾斜板架16和风机 14一起转动，使得风机14能够全方位的向牛体吹送流动风。

如图3所示，喷淋机构15包括四方环管1504，四方环管1504的内侧前后两侧壁之间均匀连通有第一分流管1506，四方环管1504和第一分流管1506 的底部分别均匀连通有喷头1505，四方环管1504的外侧壁连通有第二分流管 1502，第二分流管1502的输入端贯穿承载板11的顶部，第二分流管1502的输入端通过导管与外部输水设备相连通，第二分流管1502上设置有电磁阀1501，电磁阀1501与CPU模块1电性输入连接，四方环管1504的顶部四角均固接有支撑柱1503，且支撑柱1503的顶部与承载板11相固接，便于对喷淋机构15在承载板11底部的安装固定。

CPU模块1、存储模块2、控制接口模块3、电源模块4、通讯模块5、指示模块6、显示模块7和按键模块9的安装位置根据实际需要进行选择，本实施例中，参看图1和图2，CPU模块1和存储模块2安装在箱体17的内腔左侧，CPU模块1位于存储模块2的上方，控制接口模块3安装在箱体17的内腔底部后侧，且控制接口模块3的后端贯穿箱体17的后侧壁，电源模块4和通讯模块5安装在箱体17的内腔右侧，电源模块4位于通讯模块5的上方，指示模块6安装在箱体17的顶部，显示模块7中的7寸的液晶显示屏嵌合安装在箱体17的前侧壁，按键模块9安装在箱体17的前侧壁，按键模块9位于液晶显示屏的下方；箱体17的安装位置也根据实际需要进行选择，本实施例中，箱体17安装在承载板11的顶部。

工作原理

将降温装置通过安装板10安装固定在牛舍中，可以对降温装置安装若干组，使整个牛舍中的每个牛活动区都有，通过电源模块4为装置进行供电，通过传感器模块8中的温湿度传感器实时感应牛活动区的空气温度和湿度，在夏季温度高、湿度低时，通过温湿度传感器将感应的信号输送到CPU模块1 中，通过CPU模块1控制风机14、正反转电机1301和电磁阀1501开启，电磁阀1501打开后，外部输水设备通过第二分流管1502向四方环管1504和第一分流管1506中输入高压水源，然后高压水源从所有喷头1505向下喷洒出，实现对牛体的喷淋，同时风机14开启后向牛体上吹送流动风，使得空气流通，从而使得奶牛皮肤上的水蒸气汽化，达到给牛体降温的效果，通过正反转电机1301工作，使得旋转驱动机构13带动风机14旋转，改变风机14的方位，便于风机14全方位对牛体进行降温，并且可以在输入的水源中加入消毒液，使得消毒液随水源一起喷洒在牛舍中，对牛舍环境进行消毒，可以保持畜牧场区清洁，提高环境对奶牛的疾病控制，通过温湿度传感器感应到温度湿度降下后，将感应的信号输送到CPU模块1中，再过CPU模块1控制风机14、正反转电机1301和电磁阀1501关闭，从而便于精确控制风机14的工作和喷淋机构15的喷淋，节约人力物力，避免产生极大的浪费。

以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于牧场的智能环境监控系统，包括降温装置，其特征在于：所述降温装置包括CPU模块(1)、存储模块(2)、控制接口模块(3)、电源模块(4)、通讯模块(5)、指示模块(6)、显示模块(7)、传感器模块(8)、按键模块(9)和安装板(10)，所述安装板(10)的底部设置有承载板(11)，所述安装板(10)与承载板(11)之间的四角均固接有承载柱(12)，所述承载板(11)的顶部中心处设置有箱体(17)，所述承载板(11)的底部设置有喷淋机构(15)，所述承载板(11)的外部设置有旋转驱动机构(13)，所述旋转驱动机构(13)的外侧连接有倾斜板架(16)，所述倾斜板架(16)贴近喷淋机构(15)的一侧壁固定安装有风机(14)；

所述CPU模块(1)分别与存储模块(2)、通讯模块(5)、显示模块(7)、传感器模块(8)、按键模块(9)电性双向连接，所述CPU模块(1)分别与控制接口模块(3)、指示模块(6)和风机(14)电性输出连接；

所述电源模块(4)分别与CPU模块(1)、存储模块(2)、控制接口模块(3)、通讯模块(5)、指示模块(6)、显示模块(7)、传感器模块(8)、按键模块(9)、旋转驱动机构(13)和喷淋机构(15)电连接。

2.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述喷淋机构(15)包括四方环管(1504)，所述四方环管(1504)的内侧前后两侧壁之间均匀连通有第一分流管(1506)，所述四方环管(1504)和第一分流管(1506)的底部分别均匀连通有喷头(1505)，所述四方环管(1504)的外侧壁连通有第二分流管(1502)，所述第二分流管(1502)的输入端贯穿承载板(11)的顶部，所述第二分流管(1502)的输入端通过导管与外部输水设备相连通，所述第二分流管(1502)上设置有电磁阀(1501)，所述电磁阀(1501)与CPU模块(1)电性输入连接，所述四方环管(1504)的顶部四角均固接有支撑柱(1503)，且支撑柱(1503)的顶部与承载板(11)相固接。

3.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述旋转驱动机构(13)包括承载环座(1304)和正反转电机(1301)，所述倾斜板架(16)与承载环座(1304)相固接，所述传感器模块(8)安装于承载环座(1304)的底部远离倾斜板架(16)的一侧，所述承载环座(1304)转动连接在承载板(11)的外部，所述承载环座(1304)的内侧壁固接有环齿轮(1303)，且环齿轮(1303)位于承载板(11)的顶部，所述正反转电机(1301)安装在承载板(11)底部贴近倾斜板架(16)的一侧，所述正反转电机(1301)与CPU模块(1)电性输入连接，所述正反转电机(1301)的顶部动力输出端固接有主动齿轮(1302)，所述主动齿轮(1302)与环齿轮(1303)的内腔圆周侧壁相啮合。

4.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述CPU模块(1)由主控芯片和外围电路组成，所述CPU模块(1)包括晶振部分、复位部分和电源部分，所述主控芯片为STM32芯片。

5.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述控制接口模块(3)包括CAN接口、12V电源接口、程序下载口、串口和液晶屏显示接口，所述存储模块(2)由存储芯片及外围电路组成，所述存储芯片为FLASH存储芯片。

6.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述电源模块(4)采用12V直流电进行外部供电，电源包括12V，5V，3.3V电源信号，12V转5V的电源部分和5V转3.3V的电源部分；所述12V转5V的电源部分，电路采用DC-DC降压型电路设计；所述5V转3.3V的电源部分，电路采用LDO电路设计；所述5V电源采用隔离设计，电路板的地采用数字地和模拟地进行有效隔离。

7.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述通讯模块(5)包括无线网关通信部分，所述指示模块(6)包括电源指示灯、无线网关通讯指示灯、系统工作模式指示灯、控制接口指示灯和系统故障预警指示灯。

8.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述显示模块(7)由驱动电路和7寸的液晶显示屏组成，所述液晶显示屏嵌合安装在箱体(17)的前侧壁。

9.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述传感器模块(8)为温湿度传感器。

10.根据权利要求1所述一种应用于牧场的智能环境监控系统，其特征在于：所述按键模块(9)为触摸按键，触摸电路设计由触摸芯片及外围电路组成。

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