本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的傳感器裝置，具體的說是一種測量參數(shù)可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器裝置，屬于物聯(lián)網(wǎng)感知層的傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和高新科技在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生巨大變化。其中以蔬菜產(chǎn)業(yè)為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已成為極其重要的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中的地位日漸提升。設(shè)施農(nóng)業(yè)是對作物栽培環(huán)境能有效控制 , 運(yùn)用先進(jìn)工程技術(shù)與種植管理技術(shù)的高投入、高產(chǎn)出的集約化農(nóng)業(yè)，是確保農(nóng)產(chǎn)品淡季供應(yīng)，調(diào)節(jié)市場供求季節(jié)性波動(dòng)、增加農(nóng)民收入、提高人們生活水平的有效途徑。

而傳感器是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層中的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可以感知?jiǎng)又参锏纳L環(huán)境條件，并將采集到的信息轉(zhuǎn)換成電信號或其他形式，最終將數(shù)字化的信號上傳至管理端以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的遠(yuǎn)程控制，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的適宜的生長環(huán)境。

目前，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中大多數(shù)環(huán)境參數(shù)都可以通過傳感器進(jìn)行采集，最常用的是用于采集大氣環(huán)境和土壤墑情這些基礎(chǔ)參數(shù)，包括環(huán)境溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、土壤溫度、水分含量等等。

而目前市場上的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)品中，溫濕度、二氧化碳、光照度、土壤溫濕度檢測是分開獨(dú)立存在的傳感器設(shè)備，完成這些參數(shù)的檢測需4種以上的傳感器設(shè)備，這種分立式產(chǎn)品應(yīng)用方式導(dǎo)致系統(tǒng)的信息采集硬件成本較高、安裝維護(hù)不便，限制了傳感器的推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就是要克服這些技術(shù)缺陷，提供一種可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，可以針對不同的使用需求配置不同的參數(shù)，有效提高測量精度，增加穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，包括殼體，殼體內(nèi)部通過固定件設(shè)置具有采集傳輸功能的電路板，電路板上集成有處理器模塊、電源管理模塊、通信模塊及傳感器采集模塊；電路板還配置有4路對外模擬信號采集通路；殼體上設(shè)有與各模塊相對應(yīng)的外部接口。

進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，傳感器采集模塊包括插接式的空氣溫濕度模塊、光照度模塊、二氧化碳濃度模塊中的至少一種，所述傳感器采集模塊通過12C接口與處理器模塊相連接?？刹褰邮降膫鞲衅髂K可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行安裝，并通過12C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，通信模塊包括ZigBee無線通信模塊及串口通信模塊，串口通信模塊為RS232通信模塊及RS485通信模塊。

進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，處理器模塊為具有信號采集通信功能的MCU模塊， MCU模塊通過數(shù)字接口及AD變換通道進(jìn)行信號采集，通過三路UART端口分別與ZigBee無線通信模塊、RS232通信模塊、RS485通信模塊相連，將采集數(shù)據(jù)向外發(fā)送出去，進(jìn)行全雙工通信。

進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，各路對外模擬信號采集通道均具有對應(yīng)的撥碼開關(guān)，撥碼開關(guān)控制電流電壓信號類型；電流電壓為4~20mA及0~5V、0~10V的模擬電壓電流信號。

進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，傳感器裝置的對外模擬信號采集通道通過線路連接有土壤溫濕度傳感器及氮?dú)鉂舛葌鞲衅?。進(jìn)一步的，前述的可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，殼體上設(shè)有至少一個(gè)防水透氣閥 。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供的一種可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，可以針對不同的使用需求，配置不同的傳感器，測量不同的參數(shù)，使得采集傳輸節(jié)點(diǎn)具有極強(qiáng)的通用，不僅降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)的傳感器裝置安裝維護(hù)不便的問題，既可以用在農(nóng)業(yè)溫室大棚種植，也可以用在畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有廣闊的市場前景。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、布局合理、使用方便且制作成本低，能夠滿足需要開展此項(xiàng)工作的市場需求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為電路板功能示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的接口關(guān)系圖。

圖4為通信協(xié)議數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例所用空氣溫濕度、光照度及二氧化碳濃度模塊為市售，但不限于下述型號：AM2322B數(shù)字空氣溫濕度模塊，BH1750光照度模塊，M1501二氧化碳濃度模塊。

本實(shí)用新型提供了一種可配置的多通道農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，如圖1至圖4所示：包括傳感器殼體1，該殼體的內(nèi)部通過螺栓固定安裝有實(shí)現(xiàn)采集傳輸功能的電路板2。該電路板上分別集成有處理器模塊、電源管理模塊、通信模塊及傳感器采集模塊。

其中，處理器模塊為一塊MCU，通過安裝此MCU以實(shí)現(xiàn)信號的采集及通信功能。而通信模塊則包括ZigBee無線通信模塊、RS232通信模塊及RS485通信模塊4。傳感器采集模塊至少包括插接式的空氣溫濕度模塊5、光照度模塊6、二氧化碳濃度模塊中的一種，根據(jù)客戶需要進(jìn)行安裝。同時(shí)，電路板還配備了4路模擬信號采集通道7，各通道均可采集電流信號和電壓信號，兼容4~20mA/0~5V/0~10V模擬電壓電流信號；且每一路采集通道有相應(yīng)的撥碼開關(guān)，通過撥碼開關(guān)來選擇電流電壓信號類型。

MCU通過各種數(shù)字接口及AD變換通道進(jìn)行信號采集；信號傳輸時(shí)，則通過三路UART端口分別與ZigBee模塊、RS485通信模塊和RS232通信模塊相連接，進(jìn)行全雙工通信，將采集的數(shù)據(jù)向外發(fā)送出去。同時(shí)，MCU還通過12C接口與空氣溫濕度模塊、光照度模塊、二氧化碳濃度模塊相連接。

而在殼體上也設(shè)有與各模塊相對應(yīng)的外部接口。其中，在殼體的上部設(shè)有與光照度模塊相對應(yīng)的光照強(qiáng)度外部接口，在殼體的一側(cè)設(shè)有與ZigBee模塊相對應(yīng)的ZigBee天線3，而在殼體的兩側(cè)則分別設(shè)有一個(gè)防水透氣閥7。同時(shí)，在殼體下部分別設(shè)有與空氣溫濕度模塊相對應(yīng)的空氣溫濕度外部接口、與電源管理模塊相對應(yīng)的電源外部接口、與RS485通信模塊相對應(yīng)的RS485通信模塊外部接口以及四路對外模擬信號采集通道的外部接口10。并且，根據(jù)實(shí)際需要，對外模擬信號采集通道的外部接口上還可以連接有土壤溫濕度傳感器8、氮?dú)鉂舛葌鞲衅?或其他傳感器。

為了自適應(yīng)測量值計(jì)算實(shí)現(xiàn)，對于每種確定的測量參數(shù)組合設(shè)定一個(gè)與之對應(yīng)的十六進(jìn)制編碼作為傳感器型號標(biāo)識，通過嵌入式程序在并在MOBUS-RTU數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)區(qū)第一個(gè)寄存器位置寫入此代表傳感器型號標(biāo)識的十六進(jìn)制數(shù)，供中間件或上位軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算時(shí)使用。

在中間件或上位軟件機(jī)中首先對傳感器節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)幀按照協(xié)議進(jìn)行解包，從其中讀取產(chǎn)品型號，獲得了產(chǎn)品型號后便可以確定每個(gè)通道的傳感器類型，進(jìn)一步可以確定每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而可以正確計(jì)算出相應(yīng)的測量參數(shù)。

使用時(shí)，根據(jù)客戶需求安裝相應(yīng)的傳感器模塊，模擬信號采集電路中將外部傳感器的模擬輸入信號與調(diào)理電路中運(yùn)算放大器的正極輸入相連，同時(shí)通過一個(gè)撥碼開關(guān)和250Ω采樣電阻接地。撥碼開關(guān)接通狀態(tài)下采集電流信號，撥碼開關(guān)斷開狀態(tài)下采集電壓信號。

一次采集完成之后，MCU將各通道采集數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理，按照MODBUS-RTU協(xié)議，將各個(gè)通道采樣數(shù)據(jù)順序?qū)懭雽?yīng)的寄存器中去，并在MOBUS-RTU數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)區(qū)第一個(gè)寄存器位置寫入傳感器型號標(biāo)識數(shù)據(jù)，最后加上地址碼、功能碼、CRC校驗(yàn)以及幀頭幀尾形成一幀完整的數(shù)據(jù)進(jìn)行上發(fā)。

中間件或上位軟件機(jī)在收到傳感器采集數(shù)據(jù)之后，按照協(xié)議規(guī)定對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理。首先取得傳感器型號標(biāo)識，確定每一路采集通道的采集內(nèi)容和量程，進(jìn)一步確定每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的物理量。

除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。