一種基于Android智能設(shè)備的溫室多點(diǎn)多參數(shù)檢測(cè)儀及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)設(shè)施領(lǐng)域，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)及無線通信等技術(shù)的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)逐漸取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用基質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)液種植作物的一種栽培技術(shù)，通過協(xié)調(diào)植物與環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)液及植物根系間的相互作用來滿足植物生長(zhǎng)需要的溫光水肥氣條件，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。其特點(diǎn)是人工為作物創(chuàng)造植物根系環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)和水分條件，這就要求獲得栽培基質(zhì)及環(huán)境的參數(shù)值來調(diào)節(jié)這些條件，以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育。
[0003]在龐大的溫室環(huán)境栽培系統(tǒng)中，空氣溫濕度、光照度、C02濃度、基質(zhì)EC、含水量及溫度等對(duì)植物生長(zhǎng)具有至關(guān)重要的作用，目前關(guān)于這方面的研宄較多，但大多存在系統(tǒng)建設(shè)維護(hù)成本高，使用不方便等問題。國(guó)外對(duì)于溫室環(huán)境的研宄起步較早，相比國(guó)內(nèi)也較為先進(jìn)。2002年英特爾公司在美國(guó)俄勒R州建立了世界上第一個(gè)無線葡萄園，在園中分布著大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，每隔一分鐘檢測(cè)一次土壤溫度、濕度等指數(shù)的變化，來監(jiān)測(cè)葡萄健康的生長(zhǎng)，2010年Jeongh Wan用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組建了溫室紅辣椒管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境信息的自動(dòng)檢測(cè)和控制，可以對(duì)環(huán)境溫度、濕度、光照度、C02濃度、土壤電導(dǎo)率、PH值等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并設(shè)計(jì)了溫度、光照度、土壤水分和C02的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。而在國(guó)內(nèi)，2011年王新忠等利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、匯聚節(jié)點(diǎn)RS232傳輸?shù)燃夹g(shù)，以Amegall28L微處理器和CC2420芯片為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，2012年路順濤等研宄了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在溫室環(huán)境中的應(yīng)用，自主設(shè)計(jì)了射頻模塊，但傳感器類型單一，所選用傳感器精度不高，其傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議路由選擇模型計(jì)算過于復(fù)雜。在儀器方面，日本SK-300便攜式土壤水分檢測(cè)儀，采用高頻電磁感應(yīng)式測(cè)量原理，其測(cè)量范圍為0-40%，測(cè)量探頭長(zhǎng)度為600mm，無法滿足便攜式的要求，意大利HI98331手持式土壤電導(dǎo)率測(cè)定儀，內(nèi)置不可更換的EC/TDS電極，測(cè)量溶液電導(dǎo)率精度較高，而在土壤測(cè)量中存在較大的誤差；北京林芝寶世紀(jì)科技有限公司生產(chǎn)的LZB-DCSW多參數(shù)土壤水分、溫度速測(cè)儀可測(cè)量多個(gè)參數(shù)，但采用有線連接，且需要上位機(jī)軟件，不利于隨身攜帶，北京精誠(chéng)華泰儀表有限公司生產(chǎn)的HT-BTffS多路土壤水分溫度檢測(cè)系統(tǒng)/ 土壤溫度水分記錄儀同樣采用有線連接，體積較大，功耗尚。
[0004]綜上所述，目前溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器及方法還存在校準(zhǔn)不方便，適應(yīng)性差等問題，并且有些傳感器體積較大，價(jià)格較高且測(cè)量參數(shù)較少。傳感器與儀器間大多通過有線相連，安裝、攜帶較不方便，不能很好地滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求。
[0005]而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及Android平臺(tái)的迅速普及，開發(fā)一款基于Android智能手機(jī)的溫室環(huán)境多點(diǎn)多參數(shù)檢測(cè)儀具有廣闊的前景。Android是以Google為首的開放手機(jī)聯(lián)盟(Open Handset Alliance-OHA)于2007年推出的基于Linux平臺(tái)的開源操作系統(tǒng)，Android采用了軟件層疊的架構(gòu)，包括以Linux為核心的底層、以函數(shù)庫(kù)和虛擬機(jī)為主的中間層以及應(yīng)用為主的上層；底層和中間層主要由C或C++開發(fā)，上層應(yīng)用主要由Java編寫，Android優(yōu)于其他嵌入式軟件平臺(tái)的一個(gè)方面就是方便地支持多種集成傳感器，Android平臺(tái)的應(yīng)用軟件采用Java語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，應(yīng)用軟件具有軟件平臺(tái)無關(guān)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀功能單一、體積大、功耗高和不便于攜帶等問題，提供了一種新的溫室環(huán)境多點(diǎn)多參數(shù)檢測(cè)方法，該方法能充分利用普及率較高的Android平臺(tái)設(shè)備，及時(shí)準(zhǔn)確獲取溫室環(huán)境的參數(shù)，且傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)與Android智能手機(jī)采用無線連接，使其不受連接線的限制。具體技術(shù)方案為:
[0007]—種基于Android智能設(shè)備的溫室多點(diǎn)多參數(shù)檢測(cè)儀，包括Android智能設(shè)備和若干個(gè)無線傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)；
[0008]所述無線傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)包括單片機(jī)、復(fù)合傳感器一、復(fù)合傳感器二、WiFi模塊；所述復(fù)合傳感器一的輸出連接所述單片機(jī)的輸入、所述復(fù)合傳感器二的輸出連接所述單片機(jī)的輸入，所述單片機(jī)采集所述復(fù)合傳感器一和復(fù)合傳感器二的數(shù)據(jù)信息，所述單片機(jī)連接所述WiFi模塊，所述單片機(jī)控制WiFi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；
[0009]所述Android智能設(shè)備與所述無線傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)之間為WiFi無線連接；所述Android智能設(shè)備安裝App應(yīng)用程序，所述APP應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)、清空數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、斷開接收；
[0010]所述復(fù)合傳感器一包括:電容含水量檢測(cè)電路、電流-電壓四端法電導(dǎo)率檢測(cè)電路、以熱敏電阻為敏感元件的溫度檢測(cè)電路，所述復(fù)合傳感器一用于測(cè)量基質(zhì)含水量、電導(dǎo)率以及溫度；
[0011]所述復(fù)合傳感器二包括空氣溫濕度檢測(cè)電路、光照度檢測(cè)電路，所述復(fù)合傳感器二用于測(cè)量空氣溫度、濕度和光照度；
[0012]進(jìn)一步，所述Android智能設(shè)備為Android智能手機(jī)或Android平板電腦。
[0013]進(jìn)一步，
[0014]所述電容含水量檢測(cè)電路包括壓控振蕩電路、分頻電路和F/V轉(zhuǎn)換電路，所述壓控振蕩電路、所述分頻電路和所述F/V轉(zhuǎn)換電路依次相連接；所述分頻電路包括一級(jí)分頻電路和二級(jí)分頻電路；所述壓控振蕩器輸出高頻正弦波信號(hào)，所述正弦波信號(hào)經(jīng)過分頻電路處理后轉(zhuǎn)換為中低頻方波信號(hào)，所述中低頻方波信號(hào)經(jīng)F/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為直流電壓；
[0015]所述電流-電壓四端法電導(dǎo)率檢測(cè)電路包括RC橋式振蕩電路、精密電阻、雙通道差動(dòng)放大器、真有效值轉(zhuǎn)換電路以及雙通道運(yùn)算放大器；所述RC橋式振蕩電路產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過精密電阻后進(jìn)入電流-電壓四端法電導(dǎo)率傳感器的四探針中傳播，所述精密電阻兩端的電壓Vol、Vo2，以及所述四探針內(nèi)部?jī)筛结槂啥说碾妷篤o3、Vo4分別連接雙通道差動(dòng)放大器的輸入端，所述雙通道差動(dòng)放大器輸出兩路交流電壓差信號(hào)，所述兩路交流電壓差信號(hào)分別經(jīng)過真有效值轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為兩路直流電壓，所述兩路直流電壓信號(hào)經(jīng)雙通道運(yùn)算放大器放大后輸入至單片機(jī)；
[0016]所述溫度檢測(cè)電路包括熱敏電阻和比例放大電路；所述熱敏電阻接入所述比例放大電路的反饋回路。
[0017]進(jìn)一步，所述單片機(jī)采用STC12C2052AD，所述WiFi模塊采用ST-MW-09S。
[0018]進(jìn)一步，所述單片機(jī)的P3.2?P3.5分別連接復(fù)合傳感器一的含水量電壓輸出Vwtl、電導(dǎo)率1、2路電壓輸出Vtjut2和V 、溫度電壓輸出Vtjut4, Pl.4連接空氣溫濕度檢測(cè)電路時(shí)鐘信號(hào)SCK，P1.3連接空氣溫濕度檢測(cè)電路輸出溫濕度電壓信號(hào)DAT，Pl.1連接光照度檢測(cè)電路輸出電壓SDA，Pl.0連接光照度檢測(cè)電路時(shí)鐘SCL，單片機(jī)與WiFi模塊之間采用串口通信，單片機(jī)的P3.0與WiFi模塊的RX相連，單片機(jī)P3.1與WiFi模塊的TX相連。
[0019]進(jìn)一步，所述App應(yīng)用程序采用Java語(yǔ)言編寫，App界面包括參數(shù)框和功能鍵；所述參數(shù)框包括含水量、電導(dǎo)率、溫度一、溫度二、濕度