便携式农业物联网环境检测终端制造技术

本实用新型专利技术针对现有产品和技术存在的缺陷与不足，利用嵌入式系统、无线通信、光照、温湿度、二氧化碳、粉尘传感器以及自主研发的有害气体传感器模组等，设计了一款便携式农业物联网环境检测终端。该检测终端采用模块化结构，可以进行不同的传感器组合，能同时检测绝大部分常用的农业环境参数指标，并且具有寿命长、价格低、可以在线上报检测结果等优势。

Portable agricultural Internet of things environment detection terminal

The utility model aims at the defects of existing products and technologies and the lack of the use of embedded systems, wireless communication, illumination, temperature and humidity, carbon dioxide, dust sensor and self-developed harmful gas sensor module, the design of a portable agricultural IOT environment detection terminal. The detection terminal adopts modular structure, which can make different sensor combinations. It can detect most of the common agricultural environmental parameters at the same time, and has the advantages of long life, low price, and online reporting of test results.

【技术实现步骤摘要】
便携式农业物联网环境检测终端
本技术涉及农业物联网应用和农业环境检测领域，具体是一种便携式农业物联网环境检测终端。
技术介绍
在农牧业尤其是养殖领域，通常需要检测光照、温湿度、氧含量等环境指标以及二氧化碳、粉尘、氨气、硫化氢等有害气体的浓度，有时还需要把这些检测数据汇总分析，以科学指导农牧业生产活动。在现有技术中，用于农牧业环境检测的设备存在四个方面的缺陷和不足：一是现有检测设备多为单一功能的，当需要同时检测多种环境指标时，往往需要使用多个检测设备，给使用者带来许多不便和很高的使用成本；二是检测的指标数据不能自动汇总和分析，只能即时检测和人工汇总；三是检测氨气和硫化氢等有害气体的设备往往使用电化学传感器，这种传感器价格一般在数百元至几千元，而使用寿命不足一年：四是在进行环境检测时，不能同时附加和上报位置信息。总之，现有的农牧业环境检测设备在技术和功能上还存在许多缺陷和不足，给农牧业环境监测工作带来诸多不便和较高的使用成本。因此，研发一款多种功能、便于携带、可确定位置信息、寿命长、价格低、能在线上传和汇总数据且有大数据支持的环境检测设备就具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有产品和技术存在的缺陷与不足，本技术利用嵌入式系统、无线通信、卫星定位、多种传感器以及液晶显示器等，设计了一款便携式农业物联网环境监测终端。该检测终端可以同时检测几乎所有的农业环境参数，并且具有寿命长、价格低、可以在线上报检测结果等优势。本技术的技术方案是：通过光照、温湿度、二氧化碳、粉尘、氨气、硫化氢等传感器检测各种环境参数，并把检测结果通过数字或模拟信号传送给中央处理器，中央处理器接收到传感器传送来的信号后，通过运算分析还原成直观的可读量并在液晶屏上显示出来，通过上传操作可以把检测结果上传到大数据支持系统，利用卫星定位，还可以在上传数据中附加位置信息。各部分的组成和原理如下：供电部分：由可充电锂电池和稳压电路组成，当锂电池在充满电电压达到最高以及放电至电压最低时，稳压电路保证以稳定的电压分别给各个传感器、中央处理器等电路提供所需的电压，电量显示通过LED不同的颜色表示锂电池所剩余电量多少。温湿度和光照检测部分：由温湿度和光照传感器以及相应的外围电路组成，温湿度传感器把空气温度和相对湿度的变化转换成相应变化规律的电信号，光照传感器把光照度的强弱变化以电信号反应出来，外围电路将温湿度和光照传感器输出的模拟电平信号处理和转换成数字信号并发送给中央处理器。二氧化碳和粉尘检测部分：由二氧化碳、粉尘传感器及外围电路组成，二氧化碳传感器负责检测空气中二氧化碳的浓度含量，粉尘传感器检测空气中悬浮颗粒物的质量浓度，外围电路负责将这些传感器检测到的结果以数字信号发送给中央处理器。氨气和硫化氢检测部分：氨气和硫化氢是广泛存在于养殖场舍内的有害气体，对畜禽养殖和食品安全构成很大危害。在现有技术中，通常用来检测氨气和硫化氢等有害气体的传感器主要有两类：第一类是电化学传感器，这种传感器的原理是通过与被测气体发生化学反应并产生与气体浓度成正比的电信号来检测有害气体的浓度，他的电信号输出与被测气体的浓度成正比，所以检测的准确度较高，可以用作定量分析。但是电化学传感器的致命弱点是价格昂贵，寿命很短，往往不足一年；第二类是半导体气体传感器，这一类传感器是利用被检测气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件的导电率发生变化来工作的。半导体气体传感器的优点是寿命长、价格低、灵敏度高，但不足之处是他的电信号输出与气体浓度呈非线性关系且分散性大、没有确定的规律，一般只能用作定性分析。为了解决价格和寿命的难题，本技术利用自主研发的传感器模组来解决定量检测的难题，即利用具备寿命长和价格低特点的传感器，通过补偿矫正电路和运算程序的分析和矫正，使测量结果与气体浓度呈现基本固定的函数关系，从而解决用非电化学传感器定量检测的难题。显示与人机交互部分：由液晶显示器和触摸屏组成，中央处理器把传感器检测到的数据进行分析处理后在液晶屏上显示出来，通过触摸屏可以选择不同的检测和显示内容。中央处理器和无线通信部分：由嵌入式系统和通信模块组成，嵌入式系统的任务是分析计算传感器传送的检测数据，经过运算分析后以可读模式在显示屏上显示出来。无线通信模块是把嵌入式系统发送的检测结果上报到大数据支持系统进行综合分析。卫星定位部分：利用北斗卫星定位或GPS，确定检测位置的具体坐标，并把位置信息附加在检测结果中。知识宝典：可点击查阅养殖场舍有关的环境指标要求以及养殖方面的基本知识，帮助使用者更好的做好养殖工作通过以上设计，本技术所述便携式农业物联网环境监测终端具有十分明显的技术和功能优势：一是功能强大、使用方便，可同时检测空气温湿度、光照强度以及二氧化碳、粉尘、氨气、硫化氢等有害气体和有害物质的浓度；二是寿命长价格低，使用寿命可达5—10年，价格不及单一功能电化学检测设备的一半；三是具有大数据支持系统，扩展了使用范围和功能，还可以把检测数据实时上报分析；四是检测结果中可以附加位置信息，尤其适合环境保护和大气分析。附图说明构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1表示本技术所述便携式农业物联网环境监测终端的电路组成方框图；其中，上述附图包括以下附图标记：1、中央处理器；2、光照检测单元；3、温湿度检测单元；4、二氧化碳检测单元；5、粉尘检测单元；6、氨气检测单元；7、硫化氢检测单元；8、卫星定位单元；9、无线通信单元；10、人机交互及显示单元；11、供电单元。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步的说明。图1是本技术所述便携式农业物联网环境检测终端的电路组成方框图，光照检测单元2、温湿度检测单元3、二氧化碳检测单元4、粉尘检测单元5、氨气检测单元6、硫化氢检测单元7等传感器的信号输出分别与中央处理器的数字输入端口连接，液晶显示器、通信单元、卫星定位单元等分别与中央处理器的串口连接，电源分别给各个单元提供所需的稳定电压。光照检测单元：采用BH1750FVI传感器芯片，可检测光照数据范围0～65535LUX,传感器内置16bitAD转换器直接输出数字信号，通过外围电路将数字信号发送中央处理器。温湿度检测单元：采用SHT30温湿度传感器芯片，湿度测量范围0～100％RH，测量精度达到±3％RH；温度测量范围-40～125℃，测量精度可达±0.3℃。检测信号通过I2C接口输送给中央处理器。二氧化碳检测单元：利用非色散红外原理对空气中的二氧化碳进行探测，检测范围0～5000ppm,通过串口将检测信号传送中央处理器。粉尘检测单元：利用激光粉尘传感器检测空气中的悬浮颗粒，最小分辨粒径0.3μm，可检测范围0.3～1.0μm；1.0～2.5μm；2.5～10μm。氨气、硫化氢有害气体检测单元：通过自主研发的传感器模组，解决了电化学传感器寿命短价格高和半导体传感器不能定量分析的缺陷，通过补偿电路和数据的分析矫正，使最终显示的检测结果和有害气体的浓度之间符合固定的函数关系。卫星定位、通信单元：采用成熟的卫星定位模块和无线通信模块，将位置信息附加在检测结果中，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式农业物联网环境检测终端，包括中央处理器单元(1)、光照强度检测单元(2)、温湿度检测单元(3)、二氧化碳检测单元(4)、粉尘检测单元(5)、人机交互单元(10)、供电单元(11)，其特征是还包括氨气检测单元(6)和硫化氢检测单元(7)，所述氨气和硫化氢检测单元包括非电化学传感器和补偿矫正电路，补偿矫正电路把非线性输出转化为线性输出。

【技术特征摘要】
1.一种便携式农业物联网环境检测终端，包括中央处理器单元(1)、光照强度检测单元(2)、温湿度检测单元(3)、二氧化碳检测单元(4)、粉尘检测单元(5)、人机交互单元(10)、供电单元(11)，其特征是还包括氨气检测单元(6)和硫化氢检测单元(7)，所述氨气和硫化氢检测单元包括非电化学传感器和补偿矫正电路，补偿矫正电路把非线性输出转化为线性输出。2.根据权利要求1所述便携式农业物联网环境检测终端，其特征是：所述非电化学传感器是指半导体传感器、固体电解质传感器、平面型半导体传感器以及其他传感器的一种。3.根据权利要求1所述便携式农业物联网环境检测终端，其特征是：所述补偿矫正电路是指温度补偿、信号补...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦鉴，焦臻桢，
申请(专利权)人：河南省神桥科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河南,41