本实用新型涉及环境监控领域,更具体地,涉及监控温室中环境参数的装置。
背景技术:
温室中植物赖以生存的环境因子主要包括温湿度、光照强度、CO2浓度和气压等,让植物长期处于最适的环境条件下可以提高植物的质量、加快植物成熟的速度并且增加产量,因此准确测量并便捷获取温室中各个环境参数显得更为重要。
当前,多数采用的是以zigbee、wifi或者蓝牙等方式将数据传输到监控终端完成温室的环境监控。其中,采用zigbee方式缺点是传输速率慢,不能与互联网直接集成,需要相应的网关设备接入到云服务器,增加设备成本,同时通讯组网复杂。采用蓝牙的缺点是受通信距离的限制,成本较高。传统的监控终端的需要投入人力、物力和财力进行架设、维护及看管,智能化程度比较低。
另外,目前采用wifi方式的缺点更多,例如不同商业云平台公司提供的wifi固件各不相同,监控装置中的wifi通常只适合某一种商业云平台公司的wifi固件,大大局限了监控装置的使用范围,并且现有监控装置中用来监控环境参数的监控传感器都是固定不变的,并不能根据实际需求添加、减少特定的监控传感器,也进一步限制了监控装置的使用范围。因此,解决目前温室环境监控中存在的问题已经刻不容缓。
技术实现要素:
本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的温室环境参数监控装置。
根据本实用新型的一个方面,其通过无线网络与云服务平台连接,所述装置包括:
壳体,所述壳体内部具有容纳空间;
传感器板,位于所述容纳空间的上部,所述传感器板上设置至少一个插槽,且每个插槽中可拔插地设置一个温室环境参数的监控传感器;
采集板,位于所述容纳空间的下部,所述采集板上设置与所述每个监控传感器通信连接的微处理器、与所述微处理器通信连接的wifi模块;以及
供电模块,设置在所述容纳空间的所述采集板下方,所述供电模块向所述传感器板和采集板上的电子元件供电;
其中,所述传感器板与所述采集板之间具有不产生干涉的间隔。
根据本实用新型的另一个方面,所述壳体周向设置若干个透气孔。
根据本实用新型的另一个方面,所述监控传感器包括温湿度监控传感器、CO2监控传感器、光照强度监控传感器以及气压监控传感器中的一种或多种。
根据本实用新型的另一个方面,所述壳体的顶部设置通孔,所述光照强度监控传感器水平设置在所述壳体的外部并通过所述通孔与该光照强度监控传感器对应的插槽连接。
根据本实用新型的另一个方面,所述供电模块包括:
锂电池,其向所述传感器板和采集板上的电子元件供电;
第一电压转换器,其设置在所述锂电池与所述wifi模块之间,所述电压转换器设置使能接口,所述使能接口与所述wifi模块连接;以及
第二电压转换器,其设置在所述锂电池与除wifi模块外的电子元件之间。
根据本实用新型的另一个方面,所述wifi模块设置转接板,所述采集板上设置与所述转接板对应的插针。
根据本实用新型的另一个方面,所述壳体的底部设置四个限位槽,所述四个限位槽构成四边形的四个顶点。
根据本实用新型的另一个方面,所述采集板的底部设置与所述四个限位槽对应的支撑杆,所述供电模块卡设在四个所述支撑杆之间。
本申请提出一种温室环境参数监控装置,利用传感器板上的插槽,使监控传感器可拔插地设置在本装置中,使用户能够根据实际需求来利用不同的监控传感器对温室环境进行监控,拓宽了温室监控装置的使用范围,并且用于承载监控传感器的传感器板与所述采集板之间具有不产生干涉的安全距离,保证了监控传感器采集信息的准确度。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的示意图;
图2为根据本实用新型实施例的框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
在一个具体的实施例中,结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
图1给出了温室环境参数监控装置的结构示意图,所述装置包括:壳体1、传感器板2、采集板3和供电模块。
其中,壳体1的内部具有容纳空间,用于容纳其他部件。在一个实施例中,所述壳体为圆柱形、长方体或者其他柱体。
其中,在一个实施例中,以容纳空间高度的1/2为分界线,在该分界线上方的区域称为容纳空间的上部,反之则为下部,传感器板2位于所述容纳空间的上部,且传感器板2可以位于所述容纳空间的上部靠近边界的位置,也可以位于上部的中心,所述传感器板2上设置至少一个插槽,且每个插槽中可拔插地设置一个用于监控温室中环境参数的监控传感器,根据插槽的多少,所述传感器板2占容纳空间的上部体积的1/6-1/3。
其中,采集板3,其位于所述容纳空间中的下部,且采集板3可以位于所述容纳空间的下部靠近边界的位置,也可以位于下部的中心,所述采集板3占容纳空间的下部体积的1/6-1/3,所述采集板3上设置与所述每个监控传感器通信连接的微处理器、与所述微处理器通信连接的wifi模块以及向所述传感器板2和采集板3上的电子元件供电的供电模块,所述wifi模块与所述云服务平台通过接入无线网络的路由器进行连接。
供电模块,其设置在所述采集板的正下方或所述采集板下方的一侧,供电模块既可以与采集板接触,也可以与所述采集板之间设置容纳空间高度的1/10-1/8的间距,所述供电模块向所述传感器板和采集板上的电子元件供电,所述wifi模块与所述云服务平台通过接入无线网络的路由器进行数据传输。
其中,所述传感器板2与所述采集板3之间具有不产生干涉的间距,所述间距可以设置为容纳空间高度的1/3-1/2。
本实施例的工作流程如下:监控传感器将采集到的环境参数传输至微处理器,所述微处理器通过wifi模块将接收到的环境参数发送至云服务器,微处理器与wifi模块完成串口通信时,首先应该定义一种数据点,这些数据点主要是为规范并且简化设备业务逻辑协议的制定,可以更好的用于设备、云端、APP之间的交互。
假设需要获取温湿度、光照、二氧化碳值时就需要定义相应参数的数据点,包括了(名称、标识名、读写类型以及数据类型)。当完成数据点定义以后,wifi模块与微处理器间将采用请求与应答的方式完成数据通信,微处理器向wifi模块发送命令指令,wifi模块返回响应。正常的工作循环状态包括了按键的发生、wifi模块发送查询命令、wifi模块发送控制命令、wifi模块发送心跳命令。约定当微处理器或wifi模块模块向对方发送命令时,另一方必须返回响应指令,若发送方200ms内没有收到响应指令,发送方重新发送。按键事件用来选择入网模式,查询命令用来监测微处理器状态值,控制命令是wifi模块模块发送控制微处理器的指令,心跳命令用来监测wifi模块模块与微处理器通信是否正常,其中规定如果微处理器连续180s未收到心跳则判定通信失败,重新启动wifi模块。
wifi模块和微处理器的串口通信数据格式包括了7项,分别为Header表示包头,Len表示数据传输的长度(从cmd开始到数据包结束),cmd是控制命令指令,包括了wifi模块向微处理器发送查询、心跳、读取信息、更新等。Sn为消息序号,由发送方发出,接收方响应时将Sn返回给发送方。Flags为标志位,默认为0,DATA为传输的数据,checksum为检验和,计算从len到DATA的和。其中最主要的是Wifi模块向微处理器发送控制命令(cmd),下面列举了几个重要的控制命令。
(1)发送获取微处理器信息指令,此时cmd为(0x01),微处理器以数据形式返回微处理器的版本号、产品序列号等,cmd为(0x02)。
(2)发送读取微处理器属性命令,此时cmd为(0x03),而微处理器接收到此命令后返回监控传感器采集到的数据,cmd为(0x04)。
(3)微处理器需要上报当前的最新状态,此时cmd为(0x05),Wifi模块收到后响应,cmd为(0x06)。
(4)当wifi模块模块55秒未收到微处理器数据包时,Wifi模块向微处理器发送心跳,cmd为(0x07),Wifi模块回复心跳,为(0x08),此时Wifi模块如果连续3次或180秒内未收到心跳回复,则自动重启。
(5)wifi模块模块向微处理器上报当前状态,cmd为(0x0D),微处理器收到后返回响应,cmd为(0x0E),Wifi模块模块会定期上报一次Wifi模块的最新状态推送到微处理器。
表1,表2列举了一个WiFi向MCU发送获取状态值得命令以及MCU接收到命令后返回响应的通信例子。
表1 WiFi模块发送获取MCU数据传输格式
表2 微处理器响应wifi模块数据传输格式
其中2512、4013、32、896为MCU向WiFi发送获取的环境参数值,分别表示温度为25.12℃,湿度为40.13%RH,光照度为0.032klux。CO2浓度为896ppm。
利用传感器板上的插槽,使监控传感器可拔插地设置在本装置中,使使用者能够根据实际需求利用不同的监控传感器对温室环境进行监控,拓宽了温室监控装置的使用范围,并且用于承载监控传感器的传感器板与所述采集板之间具有不产生干涉的安全距离,保证了监控传感器采集信息的准确度
在一个具体的实施例中,所述壳体周向设置4个透气孔4,透气孔4的设置能够方便监控传感器采集温室内的环境参数,并且由于透气孔4是设置在壳体周向的,温室中的灰尘和降水更不容易进入到本装置中,增强了本装置的使用寿命。
在一个具体的实施例中,所述插槽的个数为4个,所述监控传感器包括温湿度监控传感器、CO2监控传感器、光照强度监控传感器以及气压监控传感器,当然使用者可以根据自己的需求选择其中的一个或多个的监控传感器。
在一个具体的实施例中,图2给出了温室环境参数监控装置的结构框图,所述微处理器的型号为STM32F103C8T6,所述温湿度监控传感器的型号为SHT25,所述CO2监控传感器的型号为T6713,所述光照强度监控传感器的型号为ISL29013,所述气压监控传感器的型号为SCP1000-D01。
在一个具体的实施例中,所述壳体的顶部设置通孔(图中未示出),该通孔可以设置在所述壳体的顶部的中心,也可以设置在所述壳体的顶部的边缘,所述光照强度监控传感器水平设置在所述壳体的外部,所述光照监控传感器通过一条穿过所述通孔的排线与该光照强度监控传感器对应的插槽连接,所述通孔的直径为所述排线直径的1-3倍,光照强度监控传感器水平设置能够最大限度的接收光照。
在一个实施例中,所述供电模块包括:
锂电池,其向所述传感器板2和采集板3上的电子元件供电;
第一电压转换器,其设置在所述锂电池与所述wifi模块之间,所述第一电压转换器设置使能接口,所述使能接口与所述wifi模块连接,当wifi模块不需要工作时,断开其供电,大大降低了系统功耗,所述第一电压转换器的型号为LTC3531电压转换器;以及
第二电压转换器,其设置在所述锂电池与除wifi模块外的电子元件之间,用于将所述锂电池的输出电压调节为除wifi模块外的电子元件的输入电压,所述第二电压转换器的型号为ADP2503电压转换器。
在一个具体的实施例中,所述锂电池的输出电压为4.2V,SHT25温湿度监控传感器、ISL29013光照强度监控传感器、SCP1000-D01所述气压监控传感器的以及微处理器的工作电压均为3.3V,因此ADP2503电压转换器将4.2V电压降压至3.3V再向上述电子元件供电,而由于T6713CO2监控传感器的工作电压为5V,因此供电模块还包括一个CAT6219电压转换器用于将锂电池的输出电压升压到5V。
在一个具体的实施例中,所述wifi模块设置转接板,所述采集板3上设置与所述转接板对应的插针。由于不同的公司可能具备各自不同的云服务平台,例如阿里云平台、腾讯云平台或者网易云平台,这样设置能够实现通用的监控温室中环境参数的装置,当用户想选用不同wifi模块时,只要将带有转接板的wifi模块写入不同云平台的固件并采用拔下和插上的方式,就能实现随意选择不同WiFi模块接入到不同的云平台的功能。
根据本实用新型的另一个方面,所述壳体的底部设置四个限位槽5,所述四个限位槽构成四边形的四个顶点,四边形可以是正方形、长方形或者不规则的四边形,所述采集板的底部设置与所述四个限位槽对应的支撑杆,所述供电模块卡设在四个所述支撑杆之间,这样设置既能够使采集板处于悬空状态,减少采集板受到壳体底部积累的水份和灰尘污染,同时能够对供电模块进行限位,而供电模块含有电池,作为本装置中最重的部件,对供电模块进行限位固定保证了整个装置的稳定性。
最后,本申请的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。