一種一體式作物層氣象溫濕度儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種溫濕度儀，尤其是一種一體式作物層氣象溫濕度儀，屬于作物氣象溫濕度監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)田小氣候環(huán)境下，準(zhǔn)確獲取農(nóng)作物冠層內(nèi)部的溫濕度信息，能夠為有效預(yù)防和管理作物病蟲害、估算作物產(chǎn)量、農(nóng)氣氣象情報和預(yù)報提供重要依據(jù)，進一步鑒定農(nóng)業(yè)氣象條件對作物生長發(fā)育、生理特性和品質(zhì)的影響，也是估算農(nóng)作物因氣象災(zāi)害造成損失的數(shù)據(jù)支撐與科學(xué)依據(jù)，有效的為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)服務(wù)。
[0003]目前，農(nóng)田作物層中的溫濕度信息主要是通過自動氣象站的溫濕度傳感器監(jiān)測得至IJ。而自動觀測站一般選址在固定的田埂或者農(nóng)田邊緣，這樣就產(chǎn)生了以下問題:I)、由于農(nóng)田邊界效應(yīng)，觀測數(shù)據(jù)不具有代表性。2)、由于安裝溫濕度傳感器的橫臂與主立柱之間是鋼性連接，不能靈活移動或迀移，影響農(nóng)田作業(yè)。3)、通常使用的自動觀測站占地面積大，破壞了小氣候環(huán)境。
[0004]也有在農(nóng)田中安裝簡易的溫濕度測量儀，但是仍然存在以下問題:1)、簡易且功耗低的溫濕度測量儀精度不高，不能滿足觀測要求，尤其是科研要求。2)、即便實現(xiàn)多層多路作物冠層內(nèi)部的測量，其結(jié)構(gòu)和布局也很混亂，數(shù)據(jù)傳輸也較復(fù)雜。3)、尤其在一些輪作間作的農(nóng)田中，維護和布局并不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種一體式作物層氣象溫濕度儀，其結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，安裝靈活，維護方便，能滿足不同類型、不同高度作物的多層多路溫濕度觀測的要求，安全可靠。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述一體式作物層氣象溫濕度儀，包括立柱，在所述立柱上設(shè)置若干用于對所需作物層進行溫濕度監(jiān)測的溫濕度監(jiān)測儀，所述溫濕度監(jiān)測儀與立柱上方箱體內(nèi)的控制電路板電連接，所述控制電路板包括用于與溫濕度監(jiān)測儀連接的測量處理板以及與所述測量處理板連接的通信管理板，所述測量處理板采集并處理溫濕度監(jiān)測儀監(jiān)測的溫濕度值，并能將處理得到的作物層溫濕度值通過通信管理板進行所需的傳輸。
[0007]所述溫濕度監(jiān)測儀包括若干用于溫濕度監(jiān)測的溫濕度傳感器以及用于溫度值監(jiān)測的溫度傳感器，所述溫濕度傳感器、溫度傳感器均與測量處理板連接；
所述測量處理板包括用于與溫濕度傳感器、溫度傳感器連接的模擬開關(guān)，所述模擬開關(guān)通過AD轉(zhuǎn)換器與主控芯片連接，主控芯片能對溫濕度傳感器、溫度傳感器監(jiān)測的溫濕度值、溫度值處理后得到作物層溫濕度值通過通信管理板傳輸。
[0008]所述通信管理板包括用于數(shù)據(jù)交互傳輸?shù)耐ㄐ判酒?，所述通信芯片通過UART口與主控芯片連接，所述通信芯片與箱體外用于耦合收發(fā)信號的通信天線電連接。
[0009]所述通信管理板還包括用于供電管理的電源管理模塊，所述電源管理模塊的電源端與箱體內(nèi)的充電電池連接，電源管理模塊與通信芯片的電源端以及測量處理板的供電端連接。
[0010]所述充電電池與箱體上的太陽能板連接，所述電源管理模塊與太陽能板連接；電源管理模塊內(nèi)設(shè)有供電電壓閾值，電源管理模塊采集充電電池的供電電壓，當(dāng)所述供電電壓小于供電電壓閾值時，電源管理模塊關(guān)斷充電電池的供電輸出。
[0011]所述測量處理板還設(shè)有與電源管理模塊連接的DC-DC模塊，所述DC-DC模塊的輸出端與模擬開關(guān)、AD轉(zhuǎn)換器以及主控芯片的電源端連接。
[0012]所述溫濕度監(jiān)測儀通過安裝支架安裝于立柱上，所述箱體包括用于與立柱頂端緊固連接的下體以及位于所述下體上的上體，所述控制電路板位于下體內(nèi)。
[0013]所述立柱的底端設(shè)置用于插拔安裝的支撐腳，所述支撐腳與立柱同軸分布。
[0014]所述支撐腳包括位于下部的支撐安裝端以及位于上部的支撐連接端，支撐腳的支撐連接端能伸入立柱內(nèi)，并與立柱緊固連接。
[0015]所述支撐安裝端呈錐形，在過渡法蘭上還設(shè)置緊固連接的強化板。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:在立柱的頂端設(shè)置箱體，在箱體上設(shè)置用于供電的太陽能板，在箱體內(nèi)設(shè)置控制電路板，控制電路板與立柱上的溫濕度監(jiān)測儀連接，通過測量處理板采集處理后得到作物層溫濕度值，通過通信管理板實現(xiàn)作物層溫濕度值的無線傳輸，通過電源管理模塊能實現(xiàn)供電的有效管理，結(jié)構(gòu)簡單；占地面積?。话惭b靈活;維護簡易；功耗低;外形美觀且經(jīng)濟;能滿足不同類型、不同高度作物的多層多路溫濕度觀測要求，觀測數(shù)據(jù)具有代表性，能夠?qū)崿F(xiàn)不同作物的裸溫測量;通過支撐腳與立柱間的可插拔式設(shè)計能夠靈活應(yīng)用于各種類型農(nóng)田、果園等的維護和布局中。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:1-箱體、1.1-下體、1.2-上體、1.3-通信天線、1.4_充電電池、1.5-控制電路板、1.6-太陽能板、1.7-壓板、2-立柱、3-支撐腳、3.1-支撐安裝端、3.2-過渡法蘭、
3.3-支撐連接端、3.4-強化板、4-安裝支架、5-防輻射罩、6-溫濕度監(jiān)測儀、7-溫濕度傳感器、8-溫度傳感器、9-測量處理板、I O-通信管理板、11 -模擬開關(guān)、12-AD轉(zhuǎn)換器、13-主控芯片、14-DC-DC模塊、15-通信芯片以及16-電源管理模塊。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]如圖1和圖2所示:為了能滿足不同類型、不同高度作物的多層多路溫濕度觀測的要求，同時提高作物層溫濕度傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及可靠性，本發(fā)明包括立柱2，在所述立柱2上設(shè)置若干用于對所需作物層進行溫濕度監(jiān)測的溫濕度監(jiān)測儀6，所述溫濕度監(jiān)測儀6與立柱2上方箱體I內(nèi)的控制電路板1.5電連接，所述控制電路板1.5包括用于與溫濕度監(jiān)測儀6連接的測量處理板9以及與所述測量處理板9連接的通信管理板10，所述測量處理板9采集并處理溫濕度監(jiān)測儀6監(jiān)測的溫濕度值，并能將處理得到的作物層溫濕度值通過通信管理板10進行所需的傳輸。
[0022]具體地，立柱2呈豎直分布，在立柱2上設(shè)置多個溫濕度監(jiān)測儀6，所述多個溫濕度監(jiān)測儀6分別處于立柱2的不同高度或處于同高度的不同位置，以滿足對作物層的不同位置溫濕度監(jiān)測要求。立柱2的高度可以根據(jù)需要進行選擇確定，具體高度與監(jiān)測的農(nóng)作物類型有關(guān)，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。溫濕度監(jiān)測儀6將監(jiān)測所在高度以及相應(yīng)位置的溫濕度值傳輸至控制電路板1.5內(nèi)，由控制電路板1.5存儲記錄以及傳輸至遠程的監(jiān)控中心內(nèi)，其中，控制電路板1.5內(nèi)的測量處理板9主要用于采集溫濕度監(jiān)測儀6監(jiān)測的溫濕度，并對所有的溫濕度監(jiān)測儀6監(jiān)測的溫濕度值進行所需的數(shù)據(jù)以得到作物層溫濕度值，通信管理板10能實現(xiàn)將作物層溫濕度值傳輸至遠程監(jiān)控中心內(nèi)。
[0023]進一步地，所述溫濕度監(jiān)測儀6包括若干用于溫濕度監(jiān)測的溫濕度傳感器7以及用于溫度值監(jiān)測的溫度傳感器8，所述溫濕度傳感器7、溫度傳感器8均與測量處理板9連接；
所述測量處理板9包括用于與溫濕度傳感器7、溫度傳感器8連接的模擬開關(guān)11，所述模擬開關(guān)11通過AD轉(zhuǎn)換器12與主控芯片13連接，主控芯片13能對溫濕度傳感器7、溫度傳感器8監(jiān)測的溫濕度值、溫度值處理后得到作物層溫濕度值通過通信管理板10傳輸。
[0024]本發(fā)明實施例中，通過溫濕度傳感器7主要用于實現(xiàn)所在位置的溫濕度采樣，通過溫度傳感器8主要用于實現(xiàn)對所在位置的溫度值采樣，主控芯片13對溫濕度值、溫度值進行處理主要實現(xiàn)對多個溫濕度值、溫度值間的數(shù)據(jù)融合，以便遠程監(jiān)控中心能夠有效識別以及相應(yīng)的后續(xù)處理。一般地，主控芯片13內(nèi)具有存儲能力，即能實現(xiàn)對作物層溫濕度值的有效存儲記錄。通過模擬開關(guān)11能實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器12的時分多路復(fù)用，以便能同時接入多組溫濕度傳感器7以及溫度傳感器8，實現(xiàn)多組溫濕度值以及多組溫度值的采樣。具體實施時，模擬開關(guān)11采用型號為HC4051的芯片，AD轉(zhuǎn)換器12采用AD公司的24位ADC AD7793，所述AD轉(zhuǎn)換器12帶有兩路差分功能輸入的24位AD轉(zhuǎn)換芯片，主控芯片13采用型號為ARM Cortex M4STM32F411的芯片。當(dāng)然，模擬開關(guān)11、AD轉(zhuǎn)換器12以及主控芯片13還可以采用其他常用的芯片類型，只要能實現(xiàn)上述說明的能力即可，具體類型的選擇可以根據(jù)需要進行確定，具體不再贅述。
[0025]進一步地，所述通信管理板10包括用于數(shù)據(jù)交互傳輸?shù)耐ㄐ判酒?5，所述通信芯片15通過UART 口與主控芯片13連接，所述通信芯片15與箱體I外用于耦合收發(fā)信號的通信天線1.3電連接。
[0026]本發(fā)明實施例中，通信芯片15可以采用型號為ZigBeeCC2530的芯片，通信管理板10與測量處理板9分別位于兩個不同的PCB板上，通信管理板10內(nèi)的通信芯片15與測量處理板9內(nèi)的主控芯片13間形成雙M⑶的機構(gòu)，主控芯片13負責(zé)對溫濕度監(jiān)測儀6監(jiān)測的溫濕度數(shù)據(jù)進行采集與分析的計算，通信芯片15負責(zé)搭建ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)，與散布在農(nóng)田中的其他溫濕度儀進行自適應(yīng)組網(wǎng)，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)作物溫濕度數(shù)據(jù)的交互、匯總與上傳。主控芯片13與通信芯片15的雙MCU架構(gòu)具有架構(gòu)靈活、性能可靠、集成度高、功耗低等優(yōu)勢，是實現(xiàn)農(nóng)作物冠層內(nèi)部的溫濕度測量分析的理想結(jié)構(gòu)。
[0027]此外，所述通信管理板10還包括