專利名稱：基于gprs的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及溫室精細作物生長環(huán)境監(jiān)測及無線通信領域，特別涉及一種具有現(xiàn)場環(huán)境土壤水分溫度、空氣溫濕度及C02濃度和光照度測量功能的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，大多溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用有線通信技術，由于溫室內環(huán)境長期高溫、潮濕且土壤及空氣具有較高的酸性，極容易導致通信電纜老化，從而降低系統(tǒng)的可靠 性；另外，在生產實際中，由于需要密布監(jiān)測節(jié)點，才能實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的有效覆蓋，這將導致溫室內線纜縱橫交錯。監(jiān)測系統(tǒng)施工難度大，安裝及維護成本增加，從而導致監(jiān)測節(jié)點無法密集部署在監(jiān)測區(qū)域，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域任何時空尺度的監(jiān)測。

實用新型內容針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種利用無線數(shù)據(jù)采集技術監(jiān)測溫室環(huán)境、集成化程度高，便攜安裝的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機。本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的—種基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，包括電源管理模塊、微處理器、傳感器模塊和GPRS無線通信模塊，所述電源管理模塊分別為所述微處理器、所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊供電，所述微處理器分別與所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括傳感器模擬量通道選擇板，所述傳感器模塊通過所述傳感器模擬量通道選擇板與所述微處理器連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，所述電源管理模塊包括電源管理PCB和電池組，所述電池組設置在所述電源管理PCB上，所述傳感器模擬量通道選擇板和所述微處理器均嵌插到所述電源管理PCB上，所述電源管理PCB包括穩(wěn)壓模塊和升壓模塊，所述電池組分別與所述穩(wěn)壓模塊和所述升壓模塊連接，所述穩(wěn)壓模塊與所述微處理器和所述傳感器模塊連接，所述升壓模塊和所述GPRS無線通信模塊連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，所述的傳感器模塊包括土壤溫度水分傳感器、空氣溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光照度傳感器，所述土壤溫度水分傳感器、所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳濃度傳感器和所述光照度傳感器分別與所述傳感器模擬量通道選擇板連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括土壤溫度水分PCB，所述土壤溫度水分傳感器包括測量土壤中水分的水分電極A和水分電極B以及測量土壤溫度的溫度電極，所述水分電極A、水分電極B和水分電極C均設置在所述土壤溫度水分PCB上，所述土壤溫度水分PCB與所述電源管理PCB連接在一起。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括空氣溫濕度及二氧化碳PCB，所述二氧化碳濃度傳感器和所述空氣溫濕度傳感器均與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB連接，所述土壤溫度水分PCB通過所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB與所述電源管理PCB
連接在一起。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括高增益天線，所述高增益天線與所述GPRS無線通信模塊連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括防水外殼，所述防水外殼包括頂蓋、中上層、中下層和底層四部分，所述頂蓋、所述中上層、所述中下層、所述底層從上至下依次堆疊在一起，相鄰兩部分插入式連接，在所述插入部套有密封圈，相鄰兩部分通過螺絲固定在一起，相鄰兩層間通過穿線孔連通，所述土壤溫度水分PCB設置在所述底層內，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB設置在所述中下層內，所述中下層上開有通氣孔，所述電源管理PCB設置在所述中上層，所述土壤溫度水分PCB與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB通過穿過所述底層和所述中下層之間穿線孔的線纜連接，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB 和所述電源管理PCB通過穿過所述中下層和所述中上層之間穿線孔的線纜連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，還包括航空接頭和SMA接頭，所述航空接頭和所述SMA接頭均設置在所述防水外殼的頂端，所述所述光照度傳感器插入到所述航空接頭內與所述電源管理PCB連接，所述高增益天線插入到所述SMA接頭內與所述GPRS無線通信模塊連接。上述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，在所述底層內設有一卡槽，所述土壤溫度水分PCB設置在所述卡槽內，所述水分電極A、水分電極B和溫度電極穿過所述防水外殼的底面。本實用新型的有益效果是基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機采用了結構一體化的設計，集成化程度高，便攜安裝，在減小傳感器節(jié)點的同時，盡量把元器件做在同一塊板上，在實際實用中便于布設，符合電子監(jiān)測系統(tǒng)無線化、微型化的發(fā)展趨勢，滿足大量的小規(guī)模個體經營農戶對低成本的要求，推廣價值高并且對溫室精細作物的生長具有重要的意義。

圖I為本實用新型基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機的結構示意圖。圖中I-水分電極A，2-溫度電極，3-水分電極B，4_ 土壤溫度水分PCB，501-頂蓋，502-中上層，503-中下層，504-底層，6-密封圈，7-緊固螺絲，8-光照傳感器，9-高增益天線，10-SMA接頭，11-航空接頭，12-GPRS無線通信模塊，13-微處理器，14-傳感器模擬量通道選擇板，15-電池組，16- 二氧化碳濃度傳感器，17-空氣溫濕度傳感器，18-方形插槽，19-通氣孔，20-電源管理PCB，21-空氣溫濕度及二氧化碳PCB。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型做進一步的說明如圖I所示，一種基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，包括電源管理模塊、MSP430F 149微處理器13、傳感器模塊和GPRS無線通信模塊12，所述電源管理模塊分別為所述MSP430F149微處理器13、所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊12供電，所述MSP430F149微處理器13分別與所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊12連接，MSP430F149微處理器13支持多種休眠模式，可以在各種模式下切換，可以使得整個一體機達到最低功耗，耗電量最多的GPRS無線通信模塊12選用支持低電平模式的無線發(fā)送芯片，傳感器模塊負責檢測溫室內的各種被測量的信息，然后傳到MSP430F149微處理器13內完成摸出轉換和數(shù)據(jù)量的計算與存儲，最后通過GPRS無線通信模塊12向外發(fā)送數(shù)據(jù)。還包括傳感器模擬量通道選擇板14，所述傳感器模塊通過所述傳感器模擬量通道選擇板14與所述MSP430F149微處理器13連接，MSP430F149微處理器13通過控制傳感器模擬量通道選擇板14來采集相應的電壓量。所述電源管理模塊包括電源管理PCB20和電池組，所述電池組設置在所述電源管理PCB20上，所述傳感器模擬量通道選擇板14和所述MSP430F149微處理器13均嵌插到所述電源管理PCB20上，所述電源管理PCB20包括穩(wěn)壓模塊和升壓模塊，所述電池組分別與所述穩(wěn)壓模塊和所述升壓模塊連接，所述穩(wěn)壓模塊與所述MSP430F149微 處理器13和所述傳感器模塊連接，所述升壓模塊和所述GPRS無線通信模塊12連接，電池組采用充電電池組15，電池組內的電池選用7. 2V, 3700mAh的鎳氫電池工作；穩(wěn)壓模塊為MSP430F149微處理器13提供3. 3V的供電電壓，同時為傳感器模塊提供3. 3V和5V的供電電壓；升壓模塊為GPRS無線通信模塊12提供12V的正常工作電壓。所述的傳感器模塊包括土壤溫度水分傳感器、空氣溫濕度傳感器17、二氧化碳濃度傳感器16和光照度傳感器8，所述土壤溫度水分傳感器、所述空氣溫濕度傳感器17、所述二氧化碳濃度傳感器16和所述光照度傳感器8分別與所述傳感器模擬量通道選擇板14連接，各傳感器均尋用低電壓、低功耗，小體積、工作溫度范圍寬的傳感器，并且傳感器的電源線和信號線通過傳感器模擬量通道選擇板14與MSP430F149微處理器13連接，不采集數(shù)據(jù)時關閉相應的通道，傳感器完全斷電，從而達到極低的功耗。還包括土壤溫度水分PCB4，所述土壤溫度水分傳感器包括測量土壤中水分的水分電極Al和水分電極B3以及測量土壤溫度的溫度電極2，所述水分電極Al、水分電極B3和水分電極C均設置在所述土壤溫度水分PCB4上，所述土壤溫度水分PCB4與所述電源管理PCB20連接在一起。還包括空氣溫濕度及二氧化碳PCB21，所述二氧化碳濃度傳感器16和所述空氣溫濕度傳感器17均與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB21連接，所述土壤溫度水分PCB4通過所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB21與所述電源管理PCB20連接在一起。還包括高增益天線9，所述高增益天線9與所述GPRS無線通信模塊12連接。還包括POM防水外殼，所述POM防水外殼包括頂蓋501、中上層502、中下層503和底層504，所述頂蓋501、所述中上層502、所述中下層503、所述底層504從上至下依次堆疊在一起，相鄰兩部分插入式連接，在所述插入部套有密封圈6，相鄰兩部分通過螺絲固定在一起，相鄰兩層間通過穿線孔連通，所述土壤溫度水分PCB4設置在所述底層504內，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB21設置在所述中下層503內，所述中下層503上開有通氣孔19，所述電源管理PCB20設置在所述中上層502，所述土壤溫度水分PCB4與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB21通過穿過所述底層504和所述中下層503之間穿線孔的線纜連接，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB21和所述電源管理PCB20通過穿過所述中下層503和所述中上層502之間穿線孔的線纜連接，溫室內的空氣通過通氣孔19進入到POM防水外殼的中下層503內，采用緊固螺絲7擠壓密封圈6可以起到很好的防水效果。還包括航空接頭11和SMA接頭10，所述航空接頭11和所述SMA接頭10均設置在所述POM防水外殼的頂端，所述所述光照度傳感器8插入到所述航空接頭11內與所述電源管理PCB20連接，所述高增益天線9插入到所述SMA接頭10內與所述GPRS無線通信模塊12連接。在所述底層504內設有--^槽，所述卡槽為一個方形卡槽18,所述土壤溫度水分
PCB4設置在所述方形卡槽18內，所述水分電極Al、水分電極B3和溫度電極2穿過所述POM防水外殼的底面，三個電機不僅用以測量土壤的水分含量和溫度指標等，還作為整個一體機的固定腳插入到土壤中。在土壤溫度水分PCB4、電源管理PCB20和空氣溫濕度及二氧化碳PCB21上均涂有三防漆可以保證在溫室內溫度濕度比較大的情況下仍能工作。 上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本實用新型創(chuàng)造具體實施方式
的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造權利要求的保護范圍之中。
權利要求1.一種基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，包括電源管理模塊、微處理器、傳感器模塊和GPRS無線通信模塊，所述電源管理模塊分別為所述微處理器、所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊供電，所述微處理器分別與所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括傳感器模擬量通道選擇板，所述傳感器模塊通過所述傳感器模擬量通道選擇板與所述微處理器連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，所述電源管理模塊包括電源管理PCB和電池組，所述電池組設置在所述電源管理PCB上，所述傳感器模擬量通道選擇板和所述微處理器均嵌插到所述電源管理PCB上，所述電源管理PCB包括穩(wěn)壓模塊和升壓模塊，所述電池組分別與所述穩(wěn)壓模塊和所述升壓模塊連接，所述穩(wěn)壓模塊與所述微處理器和所述傳感器模塊連接，所述升壓模塊和所述GPRS無線通信模塊連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，所述的傳感器模塊包括土壤溫度水分傳感器、空氣溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光照度傳感器，所述土壤溫度水分傳感器、所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳濃度傳感器和所述光照度傳感器分別與所述傳感器模擬量通道選擇板連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括土壤溫度水分PCB，所述土壤溫度水分傳感器包括測量土壤中水分的水分電極A和水分電極B以及測量土壤溫度的溫度電極，所述水分電極A、水分電極B和水分電極C均設置在所述土壤溫度水分PCB上，所述土壤溫度水分PCB與所述電源管理PCB連接在一起。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括空氣溫濕度及二氧化碳PCB，所述二氧化碳濃度傳感器和所述空氣溫濕度傳感器均與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB連接，所述土壤溫度水分PCB通過所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB與所述電源管理PCB連接在一起。
7.根據(jù)權利要求1-6任一所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括高增益天線，所述高增益天線與所述GPRS無線通信模塊連接。
8.根據(jù)權利要求6所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括防水外殼，所述防水外殼包括頂蓋、中上層、中下層和底層四部分，所述頂蓋、所述中上層、所述中下層、所述底層從上至下依次堆疊在一起，相鄰兩部分插入式連接，在所述插入部套有密封圈，相鄰兩部分通過螺絲固定在一起，相鄰兩層間通過穿線孔連通，所述土壤溫度水分PCB設置在所述底層內，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB設置在所述中下層內，所述中下層上開有通氣孔，所述電源管理PCB設置在所述中上層，所述土壤溫度水分PCB與所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB通過穿過所述底層和所述中下層之間穿線孔的線纜連接，所述空氣溫濕度及二氧化碳PCB和所述電源管理PCB通過穿過所述中下層和所述中上層之間穿線孔的線纜連接。
9.根據(jù)權利要求7所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，還包括航空接頭和SMA接頭，所述航空接頭和所述SMA接頭均設置在所述防水外殼的頂端，所述所述光照度傳感器插入到所述航空接頭內與所述電源管理PCB連接，所述高增益天線插入到所述SMA接頭內與所述GPRS無線通信模塊連接。
10.根據(jù)權利要求8所述的基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，其特征在于，在所述底層內設有一卡槽，所述土壤溫度水分PCB設置在所述卡槽內，所述水分電極A、水分電極B和溫度電極穿過所述防水外殼的底面。
專利摘要本實用新型公開一種基于GPRS的無線溫室環(huán)境監(jiān)測一體機，包括電源管理模塊、微處理器、傳感器模塊和GPRS無線通信模塊，所述電源管理模塊分別為所述微處理器、所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊供電，所述微處理器分別與所述傳感器模塊和所述GPRS無線通信模塊連接。本實用新型采用了結構一體化的設計，集成化程度高，便攜安裝，在減小傳感器節(jié)點的同時，盡量把元器件做在同一塊板上，在實際實用中便于布設，符合電子監(jiān)測系統(tǒng)無線化、微型化的發(fā)展趨勢，滿足大量的小規(guī)模個體經營農戶對低成本的要求，推廣價值高并且對溫室精細作物的生長具有重要的意義。
文檔編號G08C17/02GK202736281SQ201220417368
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權日2012年8月22日
發(fā)明者李道亮, 王聰, 丁啟勝, 張佳然, 鮑峰 申請人:北京中農信聯(lián)科技有限公司