[实用新型]基于LoRa的长距离农业环境参数采集终端系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及农业生产环境数据终端采集设备领域，更具体地说，涉及一种基于LoRa的长距离农业环境参数采集终端系统。

背景技术

近年来，随着设施农业及物联网技术的发展，农业生产逐渐从机械化转向智能化。在现代智能农业生产管理中，环境数据监测传感器的使用范围越来越广，而且农用传感器经常是在地势多样、环境复杂的野外部署。面对农业大规模田间采集数据多，传感器节点数量多，覆盖面积广的特点，传统的通过人工采集的方式获取的农业信息很有限，获取过程需要消耗大量的人力。因此，传感器监测数据的采集成为系统建设的基础。

随着世界农业技术的巨大变革，以传感器与通信网络相结合的全方位环境监测系统在设施农业中逐渐发展，尤其是基于无线通信技术的环境监测网络更是得到迅速发展。然而，面对地势多样、环境复杂、大规模野外部署的传感器数据的采集，电能供应和长距离通信成为系统设计的关键点，如何降低传感器采集节点的功耗及局域网内长距离通信，有时决定着数据采集终端系统方案的成败。

现有的数据采集终端应用在环境条件复杂的农业生产中显现出了各自的不足。对于大规模数据的终端采集设备，由于采集的参数多，采集节点数量大，电池定期更换频繁，工作量非常大，大多数情况下，为了解决电能供应的问题，不得不通过物理布线方式；为了解决长距离通信不得不增加数据采集设备，这都大大增加了建设成本。除了观光、科研用的农业设施，国内还没有一款简单的应用于大规模数据终端采集的百姓生产用得上的农业环境数据检测终端采集设备。

如公告号为CN 204535755 U的实用新型专利，公开了一种基于物联网的农业果蔬种植环境监测无线数据采集终端，其特征在于：包括MCU、模拟量输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、数字量输出模块、SRAM模块、RTC模块、看门狗模块、RS232/RS485/RS422模块、无线模块以及电源模块。本实用新型可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的温度、湿度、风速、二氧化碳、光照、空气洁净度、供电电压电流等各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，由无线信号收发模块传输数据，实现对农业果蔬大棚温湿度的远程控制。虽然该终端解决了农业生产中数据的无线接收及远程控制，但是该数据采集终端的功耗较大，在无外接电源的农业生产环境中无法实现数据信息的采集任务。

又如公告号CN 205785321 U的实用新型专利，公开了基于ZigBee的农业设施环境监测系统，涉及农业设施环境监测领域。本系统包括主控电路、环境参数采集模块、RF无线收发匹配电路和电源模块，主控电路的第一控制输出端连接环境参数采集模块的控制输入端；环境参数采集模块的采集数据输出端连接主控电路的采集数据输入端；主控电路的数据发送端将数据经RF无线收发匹配电路进行发射；主控电路的电源输入端连接电源模块的电源输出端；所述的环境参数采集模块包括多个采集模块和多个备用采集模块插座。本实用新型实现了多种参数的实时采集，同时利用光伏电池板供电，低功耗不需要更换电池。但该ZigBee局域网协议是一种近距离无线组网通讯技术，在农业生产规模较大、传感器部署范围较广的局域网环境中无法实现数据信息的采集任务。

综上所述，在环境条件复杂多变的农业大规模生产中，现有终端采集设备均不能同时满足长距离通信和电能低功耗的环境参数监测数据采集无线通讯设备的设计要求。

实用新型内容

为了解决目前农业环境数据采集参数众多，节点数量大，通用性不强，现有网络系统近距离通信、能耗高、成本大、定期更换电池的缺点，不适用于农业大规模田间信息采集等问题。本实用新型提供一种基于LoRa的长距离农业环境参数采集终端系统，其具有支持长距离通信、可适配多类型传感器，能够采集参数的种类多、数量大，低功耗，无需更换电池，同时满足农业生产测控系统改造升级，系统的安装位置灵活，移动方便，不需要重新布线的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：一种基于LoRa的长距离农业环境参数采集终端系统，包括传感器、微功耗主控CPU、用于收发指令的时钟模块、用于供电的电源模块、用于长距离收发信号的LoRa通信模块、用于连接传感器的RS485/232接口。