一种农业环境信息采集装置

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1.本实用新型涉及一种农业环境信息采集装置，属于农业环境监测的技术领域。

背景技术：

2.随着农业的不断发展，我国的农业正由传统农业向着现代农业转变，农业信息化也经历了数字农业、精准农业、智慧农业三个发展过程。智慧农业就是把农业视为一个有机联系的整体，透彻的感知技术、广泛的互联技术和深入的智能化技术可使得农业系统的运转更加有效、更加智慧和更加智能。为了在实际的农业生产中，提高农作物的产量和品质，对农作物进行合理的灌溉，就必须要对农作物的生长需求有一个清楚地认识，然而在实际的农业生产中，人们往往一味地追求农作物的产量而使用大量的化肥农药，这不仅仅使得生产成本增加，而且还造成了环境的污染。
3.为了解决上述存在的问题，物联网在农业方面的运用就油然而生，物联网在农业方面的应用对农业的发展起到了至关重要的作用。目前针对农业方面与本技术最相关的现有技术主要考虑的是通过温湿度及电导率检测装置进行检测土壤的温湿度及电导率检测，缺乏同时获得其它农业环境信息的不足；再者，现有技术中主要只考虑了需要获取土壤的温湿度及电导率数据，但是并没有考虑设备的能耗等。

技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种农业环境信息采集装置，一方面可以用于获取土壤温湿度及电导率信息，还可以获取空气温湿度和光照强度信息；另一方面，采用继电器控制主要耗能设备的通断。
5.本实用新型的技术方案是：一种农业环境信息采集装置，包括土壤数据采集装置2，还包括空气数据采集装置1、上位机3；其中，土壤数据采集装置2、空气数据采集装置1均与上位机3连接；所述土壤数据采集装置2包括土壤温湿度及电导率三合一传感器24、继电器ⅰ14、单片机ⅰ15、蓝牙模块ⅰ18、rs485转ttl模块ⅰ21、供电装置ⅰ；其中，供电装置ⅰ用于供电，通过继电器ⅰ14控制rs485转ttl模块ⅰ21、土壤温湿度及电导率三合一传感器24的通断，单片机ⅰ15通过rs485转ttl模块ⅰ21与土壤温湿度及电导率三合一传感器24连接，单片机ⅰ15通过蓝牙模块ⅰ18与上位机连接；所述空气数据采集装置1包括光照温湿度测试仪44、继电器ⅱ34、单片机ⅱ35、蓝牙模块ⅱ38、rs485转ttl模块ⅱ41、供电装置ⅱ；其中，供电装置ⅱ用于供电，通过继电器ⅱ35控制rs485转ttl模块ⅱ41、光照温湿度测试仪44的通断，单片机ⅱ35通过rs485转ttl模块ⅱ41与光照温湿度测试仪44连接，单片机ⅱ35通过蓝牙模块ⅱ38与上位机连接。
6.所述供电装置ⅰ、供电装置ⅱ结构相同，包括锂电池电源管理芯片、直流充电接口、太阳能板接口、太阳能充电管理芯片、锂电池接口、锂电池、稳压模块；外部电源通过直流充电接口给锂电池电源管理芯片供电，通过直流充电指示灯进行亮灯指示；太阳能电池板通过太阳能板接口给太阳能充电管理芯片供电，通过太阳能电池板充电指示灯进行亮灯指
示；锂电池电源管理芯片、太阳能充电管理芯片通过锂电池接口与锂电池连接，为锂电池充电；锂电池经锂电池电源管理芯片供电，且能通过稳压模块进行降压供电。
7.所述上位机包括单片机ⅲ58、蓝牙模块ⅲ55、4g模块60、供电装置ⅲ；其中，供电装置ⅲ用于供电，土壤数据采集装置、空气数据采集装置均与蓝牙模块ⅲ55连接，通过蓝牙模块ⅲ55与单片机ⅲ58连接，单片机ⅲ58通过4g模块60与阿里云平台4连接。
8.所述单片机ⅰ15通过高低电平触发标识控制继电器14的吸合。
9.本实用新型的有益效果是：本实用新型可以实现多节点，跨区域测量，能够提高土壤和空气温湿度和光照强度的检测效率，数据采集装置可以根据需求自行添加或减少，操作便捷；采用的是独立供电方式，可以实现电池和太阳能板两种供电方式，便于携带，并且通过控制传感器的通断电来有效的降低设备的功率，可实现设备的长时间工作；能将实时采集数据通过云端进行存储，减少了人工记录数据花费的时间，能够有效提升数据记录的效率；采用外壳封装，可以实现装置在户外和室内的使用，能够适用于多种场景，并且具有便于携带和安装方便等特点。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构框图；
11.图2为本实用新型的土壤数据采集装置流程图；
12.图3为本实用新型的空气数据采集装置流程图；
13.图4为本实用新型的上位机数据传递流程图；
14.图5为本实用新型的土壤数据采集装置结构图；
15.图6为本实用新型的空气数据采集装置结构图；
16.图7为本实用新型的上位机结构图；
17.图中各标号为：1-空气数据采集装置、2-土壤数据采集装置、3-上位机、4-阿里云平台、5-锂电池电源管理芯片ⅰ、6-直流充电接口ⅰ、7-直流充电指示灯ⅰ、8-太阳能电池板充电指示灯ⅰ、9-太阳能板接口ⅰ、10-太阳能充电管理芯片ⅰ、11-pcb板ⅰ、12-电源开关ⅰ、13-稳压模块ⅰ、14-继电器ⅰ、15-单片机ⅰ、16-晶振ⅰ、17-复位按键ⅰ、18-蓝牙模块ⅰ、19-程序下载接口ⅰ、20-锂电池接口ⅰ、21-rs485转ttl模块ⅰ、22-蓝牙模块调试接口ⅰ、23-传感器连接端口ⅰ、24-土壤温湿度及电导率三合一传感器、25-锂电池电源管理芯片ⅱ、26-直流充电接口ⅱ、27-直流充电指示灯ⅱ、28-太阳能电池板充电指示灯ⅱ、29-太阳能板接口ⅱ、30-太阳能充电管理芯片ⅱ、31-pcb板ⅱ、32-电源开关ⅱ、33-稳压模块ⅱ、34-继电器ⅱ、35-单片机ⅱ、36-晶振ⅱ、37-复位按键ⅱ、38-蓝牙模块ⅱ、39-程序下载接口ⅱ、40-锂电池接口ⅱ、41-rs485转ttl模块ⅱ、42-蓝牙模块调试接口ⅱ、43-传感器连接端口ⅱ、44-空气温湿度和光照强度测试仪、45-锂电池电源管理芯片ⅲ、46-直流充电接口ⅲ、47-直流充电指示灯ⅲ、48-太阳能电池板充电指示灯ⅲ、49-太阳能板接口ⅲ、50-太阳能充电管理芯片ⅲ、51-锂电池接口ⅲ、52-电源开关ⅲ、53-稳压模块ⅲ、54-蓝牙模块调试端口ⅲ、55-蓝牙模块ⅲ、56-晶振ⅲ、57-复位按键ⅲ、58-单片机ⅲ、59-4g模块、60-程序下载接口ⅲ。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对实用新型做进一步的说明，但本实用新型的内容并不
限于所述范围。
19.实施例1：如图1、图5-图7所示，一种农业环境信息采集装置，包括土壤数据采集装置2，还包括空气数据采集装置1、上位机3；其中，土壤数据采集装置2、空气数据采集装置1均与上位机3连接；所述土壤数据采集装置2包括土壤温湿度及电导率三合一传感器24、继电器ⅰ14、单片机ⅰ15、蓝牙模块ⅰ18、rs485转ttl模块ⅰ21、供电装置ⅰ；其中，供电装置ⅰ用于供电，通过继电器ⅰ14控制rs485转ttl模块ⅰ21、土壤温湿度及电导率三合一传感器24的通断，单片机ⅰ15通过rs485转ttl模块ⅰ21与土壤温湿度及电导率三合一传感器24连接，单片机ⅰ15通过蓝牙模块ⅰ18与上位机连接；所述空气数据采集装置1包括光照温湿度测试仪44、继电器ⅱ34、单片机ⅱ35、蓝牙模块ⅱ38、rs485转ttl模块ⅱ41、供电装置ⅱ；其中，供电装置ⅱ用于供电，通过继电器ⅱ35控制rs485转ttl模块ⅱ41、光照温湿度测试仪44的通断，单片机ⅱ35通过rs485转ttl模块ⅱ41与光照温湿度测试仪44连接，单片机ⅱ35通过蓝牙模块ⅱ38与上位机连接。
20.上述技术方案中，通过土壤数据采集装置用于采集各点处土壤的温度、湿度以及电导率，根据具体的需求灵活选择土壤数据传感器在农田里的放置位置，传感器可水平埋置与土壤中实现长期监测；通过空气数据采集装置用于采集各点处空气的温度、湿度和光照强度，强度，传感器的放置要保持水平，放置在无遮挡的位置；通过单片机控制继电器的通/断，实现对传感器的上电和断电，从而降低设备的功耗，提高设备在野外恶劣条件下的待机时间。
21.进一步地，所述供电装置ⅰ、供电装置ⅱ结构相同，包括锂电池电源管理芯片、直流充电接口、太阳能板接口、太阳能充电管理芯片、锂电池接口、锂电池、稳压模块；外部电源通过直流充电接口给锂电池电源管理芯片供电，通过直流充电指示灯进行亮灯指示；太阳能电池板通过太阳能板接口给太阳能充电管理芯片供电，通过太阳能电池板充电指示灯进行亮灯指示；锂电池电源管理芯片、太阳能充电管理芯片通过锂电池接口与锂电池连接，为锂电池充电；锂电池经锂电池电源管理芯片供电，且能通过稳压模块进行降压供电。本实用新型考虑到实际作业需要，将太阳能供电与直充相结合；一方面将太阳能电池板的能量进行转换，将能量储存在锂电池中，用于夜晚设备的供电，太阳能电池板应放置于光照条件较好的位置；另一方面，可以通过外接电源给锂电池供电；进而可以将锂电池的电压转化为设备所需的电压，给设备供电。
22.进一步地，所述上位机包括单片机ⅲ58、蓝牙模块ⅲ55、4g模块60、供电装置ⅲ；其中，供电装置ⅲ用于供电，土壤数据采集装置、空气数据采集装置均与蓝牙模块ⅲ55连接，通过蓝牙模块ⅲ55与单片机ⅲ58连接，单片机ⅲ58通过4g模块60与阿里云平台4连接。供电装置ⅲ的结构与土壤数据采集装置、空气数据采集装置中供电装置结构相同。
23.进一步地，所述单片机ⅰ15通过高/低电平触发标识控制继电器14的吸合，可以避免单片机高电平与继电器之间电压不同导致无法有效吸合的不足。
24.进一步地，可以设置温湿度及电导率三合一传感器24为rs-ecth-n01-tr-1，单片机ⅰ15、单片机ⅱ35、单片机ⅲ58为stm32l011k4t6，蓝牙模块ⅰ18、蓝牙模块ⅱ38、蓝牙模块ⅲ55为e104-bt12nsp，光照温湿度测试仪44为rs-gzws-n01-2-20w，4g模块60为wh-lte-7s4 v2。
25.具体而言，所述土壤数据采集装置包括密封外壳ⅰ、太阳能电池板ⅰ、土壤温湿度及
电导率三合一传感器24，还包括密封外壳ⅰ封装的锂电池电源管理芯片ⅰ5、直流充电接口ⅰ6、直流充电指示灯ⅰ7、太阳能电池板充电指示灯ⅰ8、太阳能板接口ⅰ9、太阳能充电管理芯片ⅰ10、pcb板ⅰ11、电源开关ⅰ12、稳压模块ⅰ13、继电器ⅰ14、单片机ⅰ15、晶振ⅰ16、复位按键ⅰ17、蓝牙模块ⅰ18、程序下载接口ⅰ19、锂电池接口ⅰ20、rs485转ttl模块ⅰ21、蓝牙模块调试端口ⅰ22、传感器连接端口ⅰ23、锂电池ⅰ；其中，锂电池电源管理芯片ⅰ5、直流充电接口ⅰ6、直流充电指示灯ⅰ7、太阳能电池板充电指示灯ⅰ8、太阳能板接口ⅰ9、太阳能充电管理芯片ⅰ10、电源开关ⅰ12、稳压模块ⅰ13、继电器ⅰ14、单片机ⅰ15、晶振ⅰ16、复位按键ⅰ17、蓝牙模块ⅰ18、程序下载接口ⅰ19、锂电池接口ⅰ20、rs485转ttl模块ⅰ21、蓝牙模块调试端口ⅰ22、传感器连接端口ⅰ23通过pcb板ⅰ11进行连接，土壤温湿度及电导率三合一传感器24通过四芯信号屏蔽线连接至装置外壳预留的传感器连接端口ⅰ23，锂电池ⅰ与锂电池接口ⅰ20连接，太阳能电池板ⅰ与太阳能板接口ⅰ9连接；通过继电器ⅰ14控制rs485转ttl模块ⅰ21、土壤温湿度及电导率三合一传感器ⅰ24的通断；电源开关ⅰ12控制土壤数据采集装置的供电通断；锂电池电源管理芯片ⅰ5、太阳能充电管理芯片ⅰ10通过锂电池接口ⅰ20与锂电池ⅰ连接，为锂电池ⅰ充电；锂电池ⅰ经锂电池电源管理芯片ⅰ5对所需设备进行5v供电，5v电源通过稳压模块ⅰ13进行降压进行3.3v供电，以此通过3.3v来给单片机ⅰ和蓝牙模块ⅰ供电；单片机ⅰ的usart1-rx引脚和usart1-tx引脚与rs485转ttl模块相连接，以此来接收传感器的数据，单片机ⅰ对数据进行简单处理后，通过usart1-r引脚和usart1-tx引脚与蓝牙模块ⅰ连接，单片机ⅰ通过蓝牙模块ⅰ将数据发送至上位机，单片机ⅰ通过改变pa4引脚的电平来控制继电器ⅰ的吸合和断开，以此来实现对传感器和rs485转ttl模块ⅰ的电源控制；如图5所示为土壤数据采集装置结构图。
26.所述空气数据采集装置包括密封外壳ⅱ、太阳能电池板ⅱ、光照温湿度测试仪44，还包括密封外壳ⅱ封装的锂电池电源管理芯片ⅱ25、直流充电接口ⅱ26、直流充电指示灯ⅱ27、太阳能电池板充电指示灯ⅱ28、太阳能板接口ⅱ29、太阳能充电管理芯片ⅱ30、pcb板ⅱ31、电源开关ⅱ32、稳压模块ⅱ33、继电器ⅱ34、单片机ⅱ35、晶振ⅱ36、复位按键ⅱ37、蓝牙模块ⅱ38、程序下载接口ⅱ39、锂电池接口ⅱ40、rs485转ttl模块ⅱ41、蓝牙模块调试端口ⅱ42、传感器连接端口ⅱ43、锂电池ⅱ；其中，锂电池电源管理芯片ⅱ25、直流充电接口ⅱ26、直流充电指示灯ⅱ27、太阳能电池板充电指示灯ⅱ28、太阳能板接口ⅱ29、太阳能充电管理芯片ⅱ30、电源开关ⅱ32、稳压模块ⅱ33、继电器ⅱ34、单片机ⅱ35、晶振ⅱ36、复位按键ⅱ37、蓝牙模块ⅱ38、程序下载接口ⅱ39、锂电池接口ⅱ40、rs485转ttl模块ⅱ41、蓝牙模块调试端口ⅱ42、传感器连接端口ⅱ43通过pcb板ⅱ31进行连接，光照温湿度测试仪44通过四芯信号屏蔽线连接至装置外壳预留的传感器连接端口ⅱ43，锂电池ⅱ与锂电池接口ⅱ40连接，太阳能电池板ⅱ与太阳能板接口ⅱ29连接；通过继电器ⅱ34控制rs485转ttl模块ⅱ41、光照温湿度测试仪44的通断；电源开关ⅱ32控制空气数据采集装置的供电通断；锂电池电源管理芯片ⅱ25、太阳能充电管理芯片ⅱ30通过锂电池接口ⅱ40与锂电池ⅱ连接，为锂电池ⅱ充电；锂电池ⅱ经锂电池电源管理芯片ⅱ25对设备进行5v供电，5v电源通过稳压模块ⅱ33进行降压进行3.3v供电，以此通过3.3v来给单片机ⅱ和蓝牙模块ⅱ供电；单片机ⅱ的usart1-rx引脚和usart1-tx引脚与rs485转ttl模块相连接，以此来接收光照温湿度测试仪的数据，单片机ⅱ对数据进行简单处理后，通过usart1-r引脚和usart1-tx引脚与蓝牙模块ⅱ连接，单片机ⅱ通过蓝牙模块ⅱ将数据发送至上位机，单片机ⅱ通过改变pa4引脚的电
平来控制继电器ⅱ的吸合和断开，以此来实现对传感器和rs485转ttl模块ⅱ的电源控制；如图6所示为空气数据采集装置结构图。
27.所述上位机包括密封外壳ⅲ、太阳能电池板ⅲ，还包括密封外壳ⅲ封装的锂电池电源管理芯片ⅲ45、直流充电接口ⅲ46、直流充电指示灯ⅲ47、太阳能电池板充电指示灯ⅲ48、太阳能板接口ⅲ49、太阳能充电管理芯片ⅲ50、锂电池接口ⅲ51、电源开关ⅲ52、稳压模块ⅲ53、蓝牙模块调试端口ⅲ54、蓝牙模块ⅲ55、晶振ⅲ56、复位按键ⅲ57、单片机ⅲ58、pcbⅲ59、4g模块60、程序下载接口ⅲ61；其中，锂电池电源管理芯片ⅲ45、直流充电接口ⅲ46、直流充电指示灯ⅲ47、太阳能电池板充电指示灯ⅲ48、太阳能板接口ⅲ49、太阳能充电管理芯片ⅲ50、锂电池接口ⅲ51、电源开关ⅲ52、稳压模块ⅲ53、蓝牙模块调试端口ⅲ54、蓝牙模块ⅲ55、晶振ⅲ56、复位按键ⅲ57、单片机ⅲ58、4g模块60、程序下载接口ⅲ61通过pcbⅲ59进行连接，锂电池ⅲ与锂电池接口ⅲ51连接，太阳能电池板ⅲ与太阳能板接口ⅲ49连接。在上位机装置的蓝牙模块ⅲ将各个数据采集装置的数据传输给主机上的单片机ⅲ之后，单片机ⅲ将接收到的数据进行整合，对多个数据采集装置发送过来的数据进行整理和分析，其中单片机ⅲ通过pcb板ⅲ电源引脚进行供电，其中通过连接线为单片机ⅲ提供电源。然后单片机ⅲ上usart2-tx引脚通过连接线连接到4g模块3rxd0引脚；单片机ⅲ上usart2-rxd引脚通过连接线连接到4g模块txd0引脚。按照操作连接完毕后，经过单片机ⅲ实现数据整合完毕传输给4g模块，4g模块进一步的会将数据发送至阿里云平台；如图7所示为上位机结构图。
28.以下详细描述基于云平台的便携式农业环境信息采集装置的工作原理：
29.如图1所示，图1揭示了本技术一种应用于农业生产的土壤和空气温湿度以及光照强度检测装置的原理图，其中2是土壤数据采集装置，1是空气数据采集装置，3为上位机，4为阿里云平台，其中农业环境信息采集装置至少包括一个土壤数据采集装置2、一个空气数据采集装置1、一个上位机3和阿里云平台4，其中土壤温湿度及电导率传感器和空气温湿度及光照强度测量装置要放置在制定的测量位置。为了保护设备和便于安装，自行设计密封外壳对土壤数据采集装置和空气数据采集装置进行封装，只漏出太阳能电池板和传感器。该套系统具有便于携带，安装方便，操作简单，可靠性高的特点，可以根据实际生产要求进行布置。
30.土壤数据采集装置、空气数据采集装置和上位机之间在预设距离内通过蓝牙mesh组网的方式进行通信，上位机的蓝牙模块通过mesh组网的方式可以和多个传感器节点实现一对多的通信。传感器节点在采集到土壤和空气的相关信息后，数据采集装置会通过蓝牙模块将采集到的数据发送至上位机，上位机接收到数据采集装置的信号后，将收到的数据进行解析，然后通过4g模块上传至阿里云平台，阿里云平台会对上传的数据进行存储。进一步地，可以在计算机通过登录阿里云平台实时检测各个节点的数据，根据数据的实时变化作出合理的决策，以此来保证农业生产的正常进行，提高农产品的质量和产量。也可以通过对数据的分析来寻农作物出现异常的原因。
31.本技术在实际的应用中不会受到地形和土壤成分的影响，只需要将土壤温湿度及电导率传感器正确的埋入土壤中即可，空气温湿度及光照强度测试仪只需要根据安装要求安装在测试点即可。本技术所采用的是密封外壳进行封装，能够有效的保护设备，在实际的安装过程中无需考虑降雨等因素的影响，为了起到防盗的效果，也可以将土壤数据采集装
置埋置在土壤中。数据采集装置和上位机之间采用的是蓝牙无线传输的模式，省去了复杂的布线环节，其该设备内置有太阳能充电模块，可以根据需求加装太阳能电池板来实现电量的供给。
32.如图2所示，土壤数据采集装置的控制：所述单片机ⅰ15通过改变引脚的电平来实现继电器ⅰ14的吸合，继电器ⅰ14吸合后土壤温湿度及电导率三合一传感器24、485转ttl模块ⅰ21处于通电状态，通电10秒后(一方面为了节能，另一方面为了确保土壤温湿度及电导率三合一传感器24能有效地发送应答帧，即单片机i能接收到土壤温湿度及电导率三合一传感器24发送的数据)，单片机ⅰ15经485转ttl模块ⅰ21向土壤温湿度及电导率三合一传感器24发送问询帧，土壤温湿度及电导率三合一传感器24在接收到单片机ⅰ15的问询帧后，将数据经485转ttl模块ⅰ21返回给单片机ⅰ15，单片机ⅰ15经蓝牙模块ⅰ18将数据传输给上位机的蓝牙模块ⅲ55，在数据发送完成后延迟3秒(再进一步确保单片机ⅰ15能经蓝牙模块ⅰ18有效传输数据至上位机)，单片机ⅰ15通过改变引脚的电平实现继电器ⅰ14的断开，此时土壤温湿度及电导率三合一传感器24、485转ttl模块ⅰ21处于断电状态；当设备到达设定的唤醒时间时，单片机ⅰ又会控制各个单元重复执行上述操作；
33.如图3所示，空气数据采集装置的控制：所述单片机ⅱ35通过改变引脚的电平来实现继电器ⅱ34的吸合，继电器ⅱ34吸合后光照温湿度测试仪44、485转ttl模块ⅱ41处于通电状态，通电10秒后，单片机ⅱ35经485转ttl模块ⅱ41向光照温湿度测试仪44发送问询帧，光照温湿度测试仪44在接收到单片机ⅱ35的问询帧后，将数据经485转ttl模块ⅱ41返回给单片机ⅱ35，单片机ⅱ35经蓝牙模块ⅱ38传输给上位机的蓝牙模块ⅲ55，在数据发送完成后延迟3秒，单片机ⅱ35通过改变引脚的电平实现继电器ⅱ34的断开，此时光照温湿度测试仪44、485转ttl模块ⅱ41处于断电状态；当设备到达设定的唤醒时间时，单片机ⅱ又会控制各个单元重复执行上述操作；
34.上位机的蓝牙模块ⅲ55在接收到其他蓝牙模块发送过来的数据后，蓝牙模块ⅲ55将数据传输给单片机ⅲ58，单片机ⅲ58在对接收到的数据进行解析后，通过4g模块60将数据上传至阿里云平台4进行存储。
35.如图4所示为上位机数据传递流程图。首先上位机在开机后会对单片机和蓝牙模块进行初始化操作，在初始化完成后，蓝牙模块会与各个数据采集装置的蓝牙模块进行组网，组网完成后上位机进入沉默状态，当接收到数据采集装置发送过来的信号后，蓝牙模块将接收到的数据传递给单片机，单片机会对接收到的数据进行解析，将十六进制转换为十进制，转换完成后，单片机会通过4g模块将数据上传至阿里云平台进行存储。
36.通过上述技术方案，可以确保设备能以最短的时间进行有效工作。一个采样周期内，仅仅13秒的通电时间就可以确保设备能有效工作，最大程度地降低设备的能耗。土壤数据采集装置、空气数据采集装置的采样周期相同。根据工作场景布设多个土壤数据采集装置、空气数据采集装置，以能实现所有土壤数据采集装置、空气数据采集装置发送一条数据作为一个采样周期。对于布设的多个土壤数据采集装置、空气数据采集装置可以依次有先后的上电。
37.进一步地，在一个上传周期内，上位机将最新更新的一条有效数据上传至阿里云平台(4)。
38.进一步地，获取最新更新的一条有效数据的方式为：在一个上传周期内，利用第n
个采样周期内土壤数据采集装置、空气数据采集装置传送至上位机的有效数据去更新第n-1个采样周期内传送至上位机的数据；多个采样周期构建一个上传周期。
39.在实施过程中，将上位机的上传周期取土壤数据采集装置/空气数据采集装置采样周期的5倍，上位机在一个上传周期内能接收最多5条有效数据，在一个上传周期内，上位机将最近/新接收的一条有效数据上传至阿里云平台4。通过上述技术方案，在一个上传周期内，有选择地对获取的有效数据进行上传，一方面可以防止丢包，另一方面可以避免信息冗余。其中，获取最新更新的一条有效数据的方式进行举例说明：一个上传周期内有3个采样周期，存在1个土壤数据采集装置(编号为1)、2个空气数据采集装置(编号为2,3)；第1个采样周期内，编号1、2是有效数据，编号3是无效数据；第2个采样周期内，接收到编号1、2、3的是有效数据，则第2个采样周期的数据成为最新更新的有效数据；第3个采样周期内，编号1、3是有效数据，编号2是无效数据，则仅仅将第3个采样周期内的编号1、3的有效数据去更新第2个采样周期内编号1、3的有效数据，至此，最新更新的有效数据为，第3个采样周期内的编号1、3的有效数据+第2个采样周期内的编号2的有效数据；即在一个上传周期内，如果当前接收的最新数据有接收到同一编号的节点有效数据，则更新为最新接收的该节点编号的有效数据；否则，不更新。土壤数据采集装置/空气数据采集装置传送至上位机的数据包括有效数据和无效数据，如果对应采集装置的数据为0，则为无效数据。
40.本实用新型的使用步骤为：
41.第一步，在采集装置放置之前，将需要放置的节点进行蓝牙模块组网，单片机程序下载，确定数据采集节点的放置位置，在蓝牙模块的有效传输距离之内，合理放置数据采集节点；节点即土壤数据采集装置、空气数据采集装置；
42.第二步，将土壤数传感器垂直插入或者是水平埋置于需要进行监测的区域，将土压实；空气传感器悬空于农作物上方，避免农作物遮挡；对于农作物上部有遮挡物的情况，将空气数据采集装置置于农作物上方，且介于农作物上方与遮挡物之间。以现场三七作物的工作场景为例，遮挡物位于农作物上方2m左右，以距离农作物顶部上方垂线1m为宜实现传感器放置在无遮挡的位置。
43.第三部，传感器放置完毕后，将太阳能电池板、传感器连接到密封外壳的防水接口，连接完成后，按两下电源按键，设备上电，开始工作；
44.第四步，上位机在放置时要尽可能将其放置于试验区域的中间位置，且以不妨碍田间劳作为宜，按两下电源按键，上位机上电，开始工作，要避免障碍物影响蓝牙的有效传输距离；先布置节点，再布置上位机，可以确保所有土壤数据采集装置、空气数据采集装置均处于工作状态，以确保上电后上位机接收的数据为有效数据。
45.第五步，传感器会在按照预先设定的程序，按照设定的采样周期进行数据的采集，在不进行数据采集时，数据采集设备处于低功耗模式。上位机为能够接收数据采集节点的数据，不会进入低功耗模式，上位机上传数据也是按照预先设定的上传周期对数据进行上传；
46.第六步，上位机对数据进行上传后，阿里云平台会对每一条上传的数据添加时间标签进行存储，在pc端可通过linux指令操作阿里云平台进行数据的展示和数据的下载；便于及时清晰的发现数据变化的规律，及早的发现数据的异常。
47.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不
限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：

1.一种农业环境信息采集装置，包括土壤数据采集装置（2），其特征在于，还包括空气数据采集装置（1）、上位机（3）；其中，土壤数据采集装置（2）、空气数据采集装置（1）均与上位机（3）连接；所述土壤数据采集装置（2）包括土壤温湿度及电导率三合一传感器（24）、继电器ⅰ（14）、单片机ⅰ（15）、蓝牙模块ⅰ（18）、rs485转ttl模块ⅰ（21）、供电装置ⅰ；其中，供电装置ⅰ用于供电，通过继电器ⅰ（14）控制rs485转ttl模块ⅰ（21）、土壤温湿度及电导率三合一传感器（24）的通断，单片机ⅰ（15）通过rs485转ttl模块ⅰ（21）与土壤温湿度及电导率三合一传感器（24）连接，单片机ⅰ（15）通过蓝牙模块ⅰ（18）与上位机连接；所述空气数据采集装置（1）包括光照温湿度测试仪（44）、继电器ⅱ（34）、单片机ⅱ（35）、蓝牙模块ⅱ（38）、rs485转ttl模块ⅱ（41）、供电装置ⅱ；其中，供电装置ⅱ用于供电，通过继电器ⅱ（34）控制rs485转ttl模块ⅱ（41）、光照温湿度测试仪（44）的通断，单片机ⅱ（35）通过rs485转ttl模块ⅱ（41）与光照温湿度测试仪（44）连接，单片机ⅱ（35）通过蓝牙模块ⅱ（38）与上位机连接。2.根据权利要求1所述的农业环境信息采集装置，其特征在于，所述供电装置ⅰ、供电装置ⅱ结构相同，包括锂电池电源管理芯片、直流充电接口、太阳能板接口、太阳能充电管理芯片、锂电池接口、锂电池、稳压模块；外部电源通过直流充电接口给锂电池电源管理芯片供电，通过直流充电指示灯进行亮灯指示；太阳能电池板通过太阳能板接口给太阳能充电管理芯片供电，通过太阳能电池板充电指示灯进行亮灯指示；锂电池电源管理芯片、太阳能充电管理芯片通过锂电池接口与锂电池连接，为锂电池充电；锂电池经锂电池电源管理芯片供电，且能通过稳压模块进行降压供电。3.根据权利要求1所述的农业环境信息采集装置，其特征在于，所述上位机包括单片机ⅲ（58）、蓝牙模块ⅲ（55）、4g模块（60）、供电装置ⅲ；其中，供电装置ⅲ用于供电，土壤数据采集装置、空气数据采集装置均与蓝牙模块ⅲ（55）连接，通过蓝牙模块ⅲ（55）与单片机ⅲ（58）连接，单片机ⅲ（58）通过4g模块（60）与阿里云平台（4）连接。4.根据权利要求1所述的农业环境信息采集装置，其特征在于：所述单片机ⅰ（15）通过高低电平触发标识控制继电器ⅰ（14）的吸合。

技术总结

本实用新型公开了一种农业环境信息采集装置，装置包括土壤数据采集装置，还包括空气数据采集装置、上位机；其中，土壤数据采集装置、空气数据采集装置均与上位机连接。本实用新型可以实现多节点，跨区域测量，能够提高土壤和空气温湿度和光照强度的检测效率，数据采集装置可以根据需求自行添加或减少，操作便捷；采用的是独立供电方式，可以实现电池和太阳能板两种供电方式，便于携带，并且通过控制传感器的通断电来有效的降低设备的功率，可实现设备的长时间工作；能将实时采集数据通过云端进行存储，减少了人工记录数据花费的时间，能够有效提升数据记录的效率；采用外壳封装，可以实现装置在户外和室内的使用，能够适用于多种场景。多种场景。多种场景。