【技术实现步骤摘要】
智慧农业高可用性环境感知调节控制器
[0001]本专利技术属于智慧农业环境感知调控领域，尤其涉及一种智慧农业高可用性环境感知调节控制器。
技术介绍
[0002]在热带地区设施农业种植领域，尤其是高附加值作物的栽培(例如热带花卉、药用植物、无公害农产品等)，其标准化工艺参数缺乏，生产管理过程数字化程度薄弱，尚未实现全流程的标准化与智慧化，设施管理粗放，环境感知不全面、不及时，环境调控精度差、滞后性大，相关产业面临着产品质量不稳定、生产效率低、能耗及物料消耗大、自然灾害抵御能力低下等困境。造成集约化智慧农业难以发展，优质热带品种资源难以得到充分利用等问题。
[0003]要突破上述困境，就需要研发应用环境感知精度高、调控过程准确、通用化程度高、性能稳定的环境感知调节控制器。然而，目前国内市场上专用于智慧农业的传感环控装置相对较少，常以工控设备加以改造，存在综合成本高、现场安装调试困难，布线复杂影响农技活动等弊端，给相关领域带来不利影响。
[0004]目前常见的农业用环控感知系统自动化水平较低，环控稳定性较差，操作方面人工依赖严重，常规的环控装置作用范围有限，存在较多测控死角，调节作用分布不均匀，且多采用单一的控制模型，其水肥管理、设施温湿度控制、设施气体环境控制、光照控制等核心功能在精确度、调节速度方面不尽人意。设备智能化、自动化程度较低，对人工操作管理依赖程度高，易受到人为因素、环境因素的干扰，极大地影响了高效集约型智慧农业的进展。此外，传统型设备安全性较差，在环境强干扰、操作失误、控制失灵等异常情况下易...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种智慧农业高可用性环境感知调节控制器，其特征在于，所述控制器包括：系统核心板(1)、高精度传感器扩展模块(41)、低速ADC(66)、高速ADC(67)、高速DAC(68)、近场毫米波通讯芯片(69)、高可用存储器子系统(70)和电源子系统(74)；所述系统核心板(1)的上表面设有集成天线(2)、物联网主处理器(3)、二氧化碳传感器(4)、传感器滤波芯片(5)、触控检测芯片(6)、非接触式开关按钮(7)、空气污染物传感器(8)、功能按钮(9)、备用电源充能开关(10)、GPIO接口(11)、OLED主屏幕(12)、OLED副屏幕(13)、USB调试接口(14)、USB通讯接口(15)、USB转Debug芯片(16)、USB转USART芯片(17)、物联网备份处理器(18)、传感器信号插座(19)、DAC输出增益电位器(20)、第一智能调速接口(21)、第二智能调速接口(22)、低速ADC信号输入接口(23)、主电源接口(24)、滤波电感(25)、MEBUS扩展接口(26)、高速ADC输入接口(27)、DAC输出接口(28)、第一差分信号通道接口(29)、第二差分信号通道接口(30)、第一变送器芯片(31)、第二变送器芯片(32)、系统状态指示灯(33)和电源继电器(34)；所述系统核心板(1)的背面设有存储卡连接器(35)、二氧化碳传感器供电芯片(36)、RTC芯片(37)和IO芯片(38)；所述物联网主处理器(3)与物联网备份处理器(18)互为备用，共同构成物联网处理核心(63)；所述近场毫米波通讯芯片(69)分别与物联网处理核心(63)和集成天线(2)电气连接，用于环境数据的信号调制，并通过集成天线(2)发射和接收无线电信号，实现多个不同系统核心板(1)之间的相互通信；所述二氧化碳传感器(4)、空气污染物传感器(8)和高精度传感器扩展模块(41)共同构成传感器子系统(64)；所述传感器滤波芯片(5)串联在主电源接口(24)和传感器子系统(64)之间形成电气连接，用于降低传感器子系统(64)的电源输入噪声；所述二氧化碳传感器供电芯片(36)采用超低纹波LDO器件，通过滤波电感(25)向所述二氧化碳传感器(4)供电；所述非接触式开关按钮(7)与所述电源子系统(74)电气连接，用于手动控制系统核心板(1)的启动和停止，非接触式开关按钮(7)通过触控检测芯片(6)感知用户触摸动作；所述功能按钮(9)与物联网处理核心(63)电气连接，用于调整设定物联网处理核心(63)的运行参数；所述GPIO接口(11)和IO芯片(38)共同构成IO扩展子系统(62)，所述IO芯片(38)分别与物联网处理核心(63)和GPIO接口(11)电气连接，所述GPIO接口(11)用于输出数字控制信号；所述IO芯片(38)将物联网处理核心(63)的串行信号转换为开关量信号或(8)位并行信号，并对所述开关量信号或(8)位并行信号进行放大，通过GPIO接口(11)输出；所述OLED主屏幕(12)和OLED副屏幕(13)共同构成显示屏子系统(65)，OLED主屏幕(12)用于显示环境检测数据，OLED副屏幕(13)用于显示系统运行状态和用户设置参数；所述USB调试接口(14)与USB转Debug芯片(16)电气连接；所述USB通讯接口(15)与USB转USART芯片(17)电气连接；所述USB转USART芯片(17)和USB转Debug芯片(16)与物联网处理核心(63)电气连接；所述高速DAC(68)分别与DAC输出增益电位器(20)、DAC输出接口(28)和物联网处理核心(63)电气连接，用于将物联网处理核心(63)输出的数字控制信号转换为模拟控制信号；
所述DAC输出接口(28)输出模拟电压信号，通过DAC输出增益电位器(20)调节增益放大和偏置；所述第一智能调速接口(21)和第二智能调速接口(22)输出PWM信号，通过物联网处理核心(63)反馈控制信号占空比；所述低速ADC(66)分别与低速ADC信号输入口(23)和物联网处理核心(63)电气连接，用于将低频模拟信号转换为数字信号并输入物联网处理核心(63)进行运算处理；所述电源子系统(74)通过主电源接口(24)与系统核心板(1)实现电气连接；所述电源继电器(34)与电源子系统(74)串联；所述高速ADC(67)分别与高速ADC输入口(27)、第一变送器芯片(31)、第二变送器芯片(32)和物联网处理核心(63)电气连接，用于将高频模拟信号转换为数字信号并输入物联网处理核心(63)进行运算处理；所述第一变送器芯片(31)与第一差分信号通道接口(29)电气连接；所述第二变送器芯片(32)与第二差分信号通道接口(30)电气连接；所述第一变送器芯片(31)与第二变送器芯片(32)彼此独立，分别将第一差分信号通道接口(29)和第二差分信号通道接口(30)输入的差分信号转换为共模信号；所述系统状态指示灯(33)根据物联网处理核心(63)运行状态显示颜色不同的灯光；所述存储卡连接器(35)与物联网处理核心(63)电气连接，所述高可用存储器子系统(70)通过存储卡连接器(35)与系统核心板(1)实现电气连接；所述RTC芯片(37)与物联网处理核心(63)电气连接，用于向系统核心板(1)提供实时时钟；所述物联网模组滤波电容(39)与物联网处理核心(63)呈并联关系，用于物联网处理核心(63)的解耦合；所述高精度传感器扩展模块(41)的上表面设有热传递隔离岛(40)、外层隔离槽(42)、第一内层隔离槽(43)、第二内层隔离槽(44)、第三内层隔离槽(45)、第四内层隔离槽(46)、高精度温度传感器(51)、宽量程数字气压计(52)、高精度绝对压强传感器(53)、高精度数字光强传感器(54)、宽量程数字温湿度传感器(55)、高精度数字温湿度传感器(56)和模块参考温度传感器(57)；所述热传递隔离岛(40)呈正方形，布置在高精度传感器扩展模块(41)的中心；多个间隔布置的外层隔离槽(42)围绕热传递隔离岛(40)形成一正八边形外层隔离区；所述第一内层隔离槽(43)、第二内层隔离槽(44)、第三内层隔离槽(45)和第四内层隔离槽(46)位于所述外层隔离区内，并分别与热传递隔离岛(40)的四条边平行，形成一内层隔离区域；所述第一内层隔离槽(43)、第二内层隔离槽(44)、第三内层隔离槽(45)和第四内层隔离槽(46)的宽度相等；所述高精度温度传感器(51)、宽量程数字气压计(52)、高精度绝对压强传感器(53)、高精度数字光强传感器(54)、宽量程数字温湿度传感器(55)、高精度数字温湿度传感器(56)和模块参考温度传感器(57)均布置在所述内层隔离区域内；所述高精度传感器扩展模块(41)通过模块参考温度传感器(57)测量自身温度；所述高精度温度传感器(51)、宽量程数字温湿度传感器(55)和高精度数字温湿度传感器(56)用于测定被测环境中的温度和相对空气湿度；所述宽量程数字气压计(52)和高精度绝对压强传感器(53)用于检测被测环境的大气相对压强与绝对压强数值；所述高精度数字光强传感器(54)用于检测环境光的光照强
度；所述高精度传感器扩展模块(41)的背面设有传感器信号插头(59)；所述高精度传感器扩展模块(41)通过传感器信号插头(59)插入传感器信号插座(19)，实现与系统核心板(1)的电气连接；并通过第一安装孔(47)、第二安装孔(48)、第三安装孔(49)和第四安装孔(50)，实现与系统核心板(1)的机械连接；所述高可用存储器子系统(70)由数据存储卡(71)、PSRAM缓存(72)和FRAM暂存器(73)组成；所述数据存储卡(71)通过插入存储卡连接器(35)与系统核心板(1)实现电气连接；所述数据存储卡(71)用于存储物联网处理核心(63)的控制程序并暂时储存环境检测数据；所述PSRAM缓存(72)用于控制程序的运行空间；所述FRAM暂存器(73)用于数据存储卡(71)写入数据的缓存；...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞真真，殷浩然，周晖雨，张涵莹，倪思睿，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
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