一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測(cè)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]茶葉種植過程中，土壤的溫度、濕度及酸堿度等對(duì)茶樹生長和茶葉品質(zhì)有重要影響，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取土壤環(huán)境參數(shù)變化，并有針對(duì)性的采取調(diào)節(jié)措施，是有效維護(hù)茶樹健康生長、保證茶葉高產(chǎn)、提高茶葉品質(zhì)的重要保障。傳統(tǒng)的茶葉種植過程中，茶農(nóng)主要依靠長期積累的種植經(jīng)驗(yàn)，通過觀察茶樹生長狀態(tài)來分析判定土壤環(huán)境是否符合茶樹的生長要求，這種方式工作效率低，人力成本投入高，分析過程受人為因素影響大，難以獲得精確的分析結(jié)果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)既能以單節(jié)點(diǎn)方式獨(dú)立完成茶葉種植土壤酸堿度及溫濕度的自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)顯示、異常狀態(tài)告警指示、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，還可實(shí)現(xiàn)基于2.4G ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)監(jiān)測(cè)功能，具有定時(shí)/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模式、協(xié)調(diào)器/終端節(jié)點(diǎn)模式、啟動(dòng)/停止GPRS功能等的手動(dòng)選擇設(shè)置功能；采用太陽能與蓄電池相結(jié)合的供電模式，利用太陽能為蓄電池充電，蓄電池輸出經(jīng)多路DC-DC變換后為各用電單元提供所需工作電源；節(jié)點(diǎn)功能全面、操作使用方便，可實(shí)現(xiàn)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)精準(zhǔn)檢測(cè)，對(duì)于促進(jìn)茶葉種植環(huán)境監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、精細(xì)化具有重要意義。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括控制模塊、設(shè)置模塊、土壤酸堿度檢測(cè)模塊、土壤溫濕度檢測(cè)模塊、GPRS模塊、燈光指示模塊、顯示模塊、供電模塊，所述控制模塊由CC2530模塊、射頻功率放大及天線組成，所述供電模塊由太陽能電池板，充電控制模塊、蓄電池、多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊組成；所述設(shè)置模塊與控制模塊中CC2530模塊的信號(hào)輸入端相連，所述土壤酸堿度檢測(cè)模塊與控制模塊中CC2530模塊的一個(gè)ADC信號(hào)輸入端相連，所述土壤溫濕度檢測(cè)模塊與控制模塊中CC2530模塊的信號(hào)輸入端相連，所述GPRS模塊與控制模塊中CC2530模塊的I/O端口相連，所述燈光指示模塊與控制模塊中CC2530模塊的信號(hào)輸出端口相連，所述顯示模塊與控制模塊中CC2530模塊的信號(hào)輸出端口相連；所述控制模塊中的CC2530模塊的射頻收發(fā)端口連接有射頻功率放大，射頻功率放大的信號(hào)收發(fā)端口與天線相連；所述供電模塊中太陽能電池板的電源輸出端與充電控制模塊的輸入端相連，充電控制模塊輸出端與蓄電池的電源端相連，蓄電池的電源輸出端與多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊相連。
[0005]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述控制模塊中的CC2530模塊以ZigBee射頻芯片CC2530-F256為核心，片上集成高性能低功耗8051內(nèi)核，具有8路輸入和可配置分辨率的12位ADC，2個(gè)支持多種串行通信協(xié)議的USART，21個(gè)通用I/O端口 ;所述射頻功率放大為2.4GHz射頻前端CC2591，其最高輸出功率可達(dá)22dBm ;所述天線為2.4Ghz全向天線。
[0006]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述設(shè)置模塊為4*4矩陣鍵盤。
[0007]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述土壤酸堿度檢測(cè)模塊由土壤PH值檢測(cè)電極及信號(hào)調(diào)理電路組成；所述土壤溫濕度檢測(cè)模塊是以數(shù)字式溫濕度檢測(cè)傳感器SHTlO為核心的土壤溫濕度檢測(cè)探頭。
[0008]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述GPRS模塊為雙頻GSM/GPRS模塊SIM900。
[0009]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述顯示模塊為液晶顯示模塊IXD12864。
[0010]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述燈光指示模塊為三個(gè)紅綠雙色LED發(fā)光二極管，分別用于指示土壤酸堿度、溫度、濕度檢測(cè)狀態(tài)，綠色指示正常狀態(tài)，紅色指示異常狀態(tài)。
[0011]上述一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述太陽能電池板為18V/10W多晶硅太陽能光伏電池板，所述充電控制模塊為12V蓄電池專用太陽能充電控制器；所述蓄電池為12V/2.6AH鉛酸蓄電池；所述多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊由三路DC-DC變換電路組成，將12V蓄電池輸出分別轉(zhuǎn)換為5V、3.3V和一路電壓范圍在0-15V可調(diào)的電源。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1、本實(shí)用新型既能獨(dú)立完成茶園土壤酸堿度及溫濕度等參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)分析、數(shù)據(jù)顯示、異常狀態(tài)燈光告警及基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，同時(shí)還具有基于2.4Ghz射頻通信的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)功能，能夠以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方式完成茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)與分析功能，功能全面、適用性強(qiáng)。
[0014]2、本實(shí)用新型中的節(jié)點(diǎn)模式、數(shù)據(jù)采集模式、閾值設(shè)定、GPRS功能等均由用戶根據(jù)實(shí)際需要手動(dòng)選擇設(shè)置，操作使用方便。
[0015]3、本實(shí)用新型的供電系統(tǒng)采用太陽能電池板和蓄電池相結(jié)合的模式，利用太陽能電池為蓄電池充電，利用多路DC-DC變換將蓄電池輸出轉(zhuǎn)換為5V、3.3V和0-15V可調(diào)電源，供電過程無需人工干預(yù)，可為系統(tǒng)提供長期穩(wěn)定的工作電源供給。
[0016]綜上所述，本實(shí)用新型功能全面、操作使用方便，自動(dòng)化程度高，可對(duì)茶葉種植土壤環(huán)境中的酸堿度、溫濕度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)持續(xù)精準(zhǔn)檢測(cè)，適于在一般的茶葉種植園區(qū)中推廣使用。
[0017]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型中控制模塊原理框圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型中供電模塊原理框圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]I一控制模塊；2—設(shè)置模塊；3—土壤酸堿度檢測(cè)模塊；4一土壤溫濕度檢測(cè)模塊；5—GPRS模塊；6—燈光指示模塊；7—顯示模塊；8—供電模塊；
[0023]1-1—CC2530模塊；1-2—射頻功率放大；1-3—天線；
[0024]8-1—太陽能電池板；8_2—充電控制模塊；8_3—蓄電池；8_4—多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖所示的一種用于檢測(cè)茶葉種植土壤環(huán)境參數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，由控制模塊(I)、設(shè)置模塊⑵、土壤酸堿度檢測(cè)模塊⑶、土壤溫濕度檢測(cè)模塊⑷、GPRS模塊(5)、燈光指示模塊(6)、顯示模塊(7)、供電模塊(8)組成；所述控制模塊(I)由CC2530模塊(1-1),射頻功率放大(1-2)、天線(1-3)組成；所述供電模塊⑶由太陽能電池板(8-1)、充電控制模塊(8-2)、蓄電池(8-3)、多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊(8-4)組成；所述設(shè)置模塊(2)與控制模塊(I)中CC2530模塊(1-1)的信號(hào)輸入端相連，所述土壤酸堿度檢測(cè)模塊(3)與控制模塊
(I)中CC2530模塊(1-1)的一個(gè)ADC信號(hào)輸入端相連，所述土壤溫濕度檢測(cè)模塊(4)與控制模塊⑴中CC2530模塊(1-1)的信號(hào)輸入端相連，所述GPRS模塊(5)與控制模塊⑴中CC2530模塊(1-1)的I/O端口相連，所述燈光指示模塊(6)與控制模塊(I)中CC2530模塊(1-1)的信號(hào)輸出端口相連，所述顯示模塊(7)與控制模塊(I)中CC2530模塊(1_1)的信號(hào)輸出端口相連；所述控制模塊(I)中的CC2530模塊(1-1)射頻收發(fā)端口連接有射頻功率放大(1-2)，射頻功率放大(1-2)的信號(hào)收發(fā)端口與天線(1-3)相連；所述供電模塊(8)中太陽能電池板(8-1)的電源輸出端與充電控制模塊(8-2)的輸入端相連，充電控制模塊(8-2)輸出端與蓄電池(8-3)的電源端相連，蓄電池(8-3)的電源輸出端與多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊(8-4)相連，利用多路輸出電壓轉(zhuǎn)換模塊(8-4)將蓄電池12V輸出轉(zhuǎn)換