CN218525016U - 一种基于4g模块的大棚土壤监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，包括主控模块、传感器模块、执行功能模块和数据平台，所述主控模块包括4G LTE开发板、串口屏、电压转换和天线，用于与传感器模块通信获取数据并显示，同时将数据上传至数据平台；所述传感器模块包括土壤检测传感器、太阳能板和RS232转485通信模块，用于检测土壤环境参数，通过485总线将数据传递给主控模块，同时太阳能板为土壤检测传感器及主控模块提供电源；所述执行功能模块包括继电器组和水泵、风扇及肥料泵，由主控模块发送命令控制；所述数据平台包括阿里云平台和智能手机，用于环境参数的存储管理，并使用智能手机展示数据及发送控制命令。本实用新型专利能够实现大棚土壤的环境参数检测，主控模块采用了4G模组开发，省略了嵌入式芯片，系统成本大幅降低，数据传输稳定可靠，太阳能电池板供电，可用于偏远地区，阿里云平台和智能手机使得系统的数据展示及控制更加灵活。

Description

一种基于4G模块的大棚土壤监控系统

技术领域

本实用新型涉及大棚土壤监控系统，特别涉及一种基于4G模块的大棚土壤监控系统。

背景技术

随着科技的不断发展，物联网技术在各行业得到越来越广泛的应用，很多传统行业的管理逐渐采用更加智能和高效的手段取代，智慧农业应运而生。大棚种植不受季节、地域的影响，能够充分发挥经济作物的优势，这也决定了大棚种植有较高的门槛，需要一定经验的人专门管理。传统模式下，由管理者决定何时通风光照，何时灌溉施肥，但这其中的关键环节费时费力，结果也并非理想。因此，借助科技的力量，采用传感器采集土壤数据，数据上传云端，经过专家进行数据分析给出专业建议，之后再进行精确控制。

基于4G网络的大棚监控系统很多，如公开号为CN205721456U的专利一种基于4G网络的温室大棚环境远程监控系统采用主控模块，4G网络和视频监控的方式，这种方法优点较多但成本较高；公开号为 CN109813362A的发明专利一种基于互联网的农业大棚监控系统,由无线通信模块与监控中心模块及各类传感器组成，同样存在成本高，要求网络覆盖全且网络质量稳定的缺陷。

本专利采用4G LTE开发板为核心，实现了二合一功能，取代传统MCU做主控，同时具备数据无线传输功能，设备能够安装到偏远地区，太阳能电池板提供持续电源，保证系统的稳定运行，依附移动网络，抗干扰能力较强，网络维护成本相对较低，通信稳定，系统整体成本大幅降低的同时集成度更高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，以实现大棚土壤参数的采集，通过云平台收集数据并分析，提高大棚控制的准确性，智能手机和串口屏提供灵活的远程或现场控制，保证系统的稳定运行，4G LTE开发板将主控和通信功能二合一，系统的集成度更高，维护成本更低。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，包括主控模块、传感器模块, 执行功能模块和数据平台。

优选的，所述主控模块包括4G LTE开发板、串口屏、电压转换和天线，所述4G LTE开发板选用合宙Air724UG 4G全网通cat1.1模块，通过串口与传感器模块和串口屏连接，通过IO口与执行功能模块连接，通过天线与数据平台通信，用于采集大棚土壤参数，并将数据上传到云平台和串口屏，同时根据数据平台或串口屏发送的命令控制继电器组，实现大棚智能控制；所述串口屏选用大彩串口屏，分辨率可达1024*600，用于显示4G LTE开发板发送的大棚土壤数据，同时可实现控制命令的现场操作；所述电压转换选用DC-DC降压模块，用于将太阳能板产生的24V电压转换为5V电压，为4G LTE开发板提供电源；所述天线选用一代IPEX天线，用于将数据发送到数据平台。

通过上述技术方案，建立系统的核心功能，实时大棚土壤参数的采集、显示，并上传数据平台进一步处理，同时接收数据平台和串口屏的命令用于大棚智能控制。

优选的，所述传感器模块包括土壤检测传感器、太阳能板和RS232转485通信模块，所述土壤检测传感器选用带485总线接口的土壤墒情传感器，用于检测土壤的多项参数，包括土壤温湿度、PH值及微量元素含量，通过RS232转485通信模块将参数发送给4G LTE开发板；所述太阳能板选用24V太阳能电池板，用于为土壤检测传感器提供电源，并通过电压转换为主控模块提供电源；所述RS232转485通信模块负责土壤检测传感器和4G LTE开发板之间的通信。

通过上述技术方案，可将大棚土壤数据实时的发送给主控模块，同时太阳能板为系统的稳定运行提供电源，允许系统在偏远地区使用。

优选的，所述执行功能模块包括继电器组，水泵，风扇及肥料泵，由主控模块根据数据平台或串口屏下发的命令控制继电器组开启或关闭水泵、风扇及肥料泵。

通过上述技术方案，可实现大棚的精确、灵活的控制，即使由于网络原因无法实现远程控制，也可以通过串口屏实现现场控制。

优选的，所述数据平台包括阿里云平台和智能手机。

通过上述技术方案，可实现数据的远程展示及分析，并通过智能手机查看参数或远程控制。

综上所述，本实用新型对比现有技术的有益效果为：系统的设计集成度高，成本低，网络通信质量高，系统运行稳定，操作灵活。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的结构示意图。

附图标记说明：1、主控模块；11、4G LTE开发板；12、电压转换；13、天线；14、串口屏；2、传感器模块； 21、太阳能板；22、土壤检测传感器；23、RS232转485模块；3、执行功能模块；31、继电器组；32、水泵；33、风扇；34、肥料泵；4、数据平台；41、阿里云平台；42、智能手机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例是对本实用新型的解释，在不冲突的情况下，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1所示，一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，主控模块1通过RS232转485模块23通信采集大棚土壤参数；主控模块1通过继电器组31控制执行功能模块3；主控模块1通过天线13将大棚土壤参数上传至数据平台4并接收控制命令。

在本实施例中，4G LTE开发板11通过串口与串口屏14交互数据；电压转换12将太阳能板21产生的24V电压转换为5V电压；天线13采用一代IPEX天线，用于无线数据收发。

在本实施例中，土壤检测传感器22采用485总线接口，用于采集大棚土壤参数；RS232转485模块23用于数据格式转换；太阳能板21产生24V电压，为传感器提供工作电源，并通过电压转换12为主控模块1提供电源。

在本实施例中，继电器组31通过IO口与主控模块1连接，分别控制水泵32，风扇33和肥料泵34。

在本实施例中，数据平台4采用阿里云平台41，4G LTE开发板11通过MQTT协议上传数据到数据平台；智能手机42用于查看数据和发送远程控制命令。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。在本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (4)

1.一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，包括主控模块（1）、传感器模块（2）, 执行功能模块（3）和数据平台（4），其特征在于，所述主控模块（1）包括4G LTE开发板（11）、电压转换（12）、天线（13）和串口屏（14），所述4G LTE开发板（11）采用合宙Air724UG 4G全网通cat1.1模块,用于与传感器模块（2）通信获取数据，根据数据控制执行功能模块（3），并将数据通过天线（13）转发给数据平台（4），同时与串口屏（14）交换数据；所述电压转换（12）是将太阳能板（21）产生的24V电压转换为5V电压的DC-DC降压模块，为主控模块（1）提供电源；所述天线（13）采用一代IPEX天线，用于将数据发送到数据平台（4）；所述串口屏（14）采用大彩串口屏，用于显示检测的环境实时参数，并发送现场控制命令。

2.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，其特征在于，所述传感器模块（2）包括太阳能板（21）、土壤检测传感器（22）、RS232转485模块（23），所述太阳能板（21）采用24V太阳能电池板，用于为土壤检测传感器（22）提供电源，并通过电压转换（12）为主控模块（1）提供电源；所述土壤检测传感器（22）用于收集土壤的温湿度及微量元素参数；所述RS232转485模块（23）将土壤检测传感器（22）的数据转换为232电平后与主控模块（1）通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，其特征在于，所述执行功能模块（3）包括继电器组（31），水泵（32），风扇（33）及肥料泵（34），由主控模块（1）控制继电器组（31）开启或关闭水泵（32）、风扇（33）及肥料泵（34）。

4.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的大棚土壤监控系统，其特征在于，所述数据平台（4）包括阿里云平台（41）和智能手机（42），所述阿里云平台（41）用于接收主控模块（1）的数据，并将数据转发给智能手机（42）。

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