[發明專利]一種氣象檢測機器人控制系統

在審

• 申請號: 201711020862.0
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107831687A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 莊哲明;劉佳偉;張皓;黃睿揚;王星;吳美蓮;王建榮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于物聯網領域，尤其是一種氣象檢測機器人控制系統。

背景技術

傳統的小型氣象站廣泛應用于氣象、農業，檢測氣象變化對農作物的影響，科學管理農田種植，小型氣象站是農業局、中科院、土肥站、高等院校專用的設備，適合標準良田、節水灌溉項目等。采集氣象要素并通過配套的數據采集通訊線與計算機進行連接，將數據傳輸到氣象計算機氣象數據庫中，用于統計分析和處理。這類專用的小型氣象站往往價格不菲，而且數據處理必須使用計算機，配套的專業軟件授權費用也較高，整體方案的成本相當高。另外還有一些小型氣象站提供基本的氣象數據采集和顯示功能，提供給有一定需求的個人用戶，但只有基本的功能，無法進行氣象數據的分析。而且在檢測發生位置的氣象數據，來源于氣象站所在地的氣象數據，這容易造成偏差，如：某氣象站周圍若有灑水，可能造成測量濕度高于實際濕度，測量溫度低于實際溫度等情況。

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種氣象檢測機器人控制系統。本系統涉及傳感器技術、單片機、樹莓派嵌入式Linux系統、串口通信、基于python的數據處理。傳感器采集氣象信號，以電信號的形式反饋到單片機，單片機對電信號做初級處理，將信號整合后通過無線串口發送到樹莓派，樹莓派接收信號并儲存時間及對應氣象信息。用戶可通過APP用藍牙發送指令，獲取當前氣象信息，遠程監控氣象傳感器設置處的狀態。樹莓派可從儲存中加載過往氣象信息，并據此作出簡單預測。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種氣象檢測機器人控制系統，包括一個數據處理節點和至少一個數據采集節點，數據采集節點通過無線與數據處理節點相連；其中數據采集節點包括Arduino電路板及均與Arduino電路板相連的溫濕度模塊、空氣質量模塊、氣壓海拔模塊、光照模塊、土壤濕度模塊、雨量模塊和無線串口模塊，所述數據處理節點為樹莓派單元。

進一步的，所述溫濕度模塊測試環境的溫濕度，并輸出數據給單片機，所述溫濕度模塊的型號為DHT22。

進一步的，所述溫濕度模塊和樹莓派單元之間采取單總線數據格式進行通信。

進一步的，所述氣壓海拔模塊測試環境的氣壓海拔，并輸出數據給單片機，所述氣壓海拔模塊的型號為MPL31152，與單片機之間采用I2C總線進行通信。

進一步的，所述光照模塊采用的是GL5516光敏電阻。

進一步的，所述空氣質量模塊由對空氣質量敏感的電阻元件等組成，檢測環境的空氣質量并通過函數計算對環境質量給出評價系數，并輸出數據給單片機，所述空氣質量模塊的型號為MQ-135。

進一步的，所述土壤濕度模塊測試環境的土壤濕度，并輸出數據給單片機，所述土壤濕度模塊的型號YL-69。

進一步的，所述雨量模塊測試環境的雨量，并輸出雨量數據給單片機，所述雨量模塊的型號為MH-DR。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本系統相對于傳統氣象采集的基站式，更方便，更實時，更準確以及實現遠程監控。

2、由于其體積小、易攜帶，方便裝載到無人機、機器人等移動平臺進行氣象勘探與氣象站的安裝。

3、根據氣象變化的規律性和連續性，提出數據預測數據的數據處理模型。

4、用途包括：室內環境監測(尤指博物館等對環境條件要求嚴格處)、農業大鵬養殖、野外氣象勘探，家用氣象站等。

附圖說明

圖1為本發明中各模塊的連接原理示意圖。

圖2為本發明中數據采集節點的組成，其中接線圖只有數據接口，未標注GND/VCC。

圖3為本發明中數據處理節點的通信示意圖。

圖4為GL5516光敏電阻的光照電阻特性曲線。

具體實施方式

下面結合附圖與具體的實施方式對本發明作進一步詳細描述：

以下實施例中，所使用的系統模塊及各傳感器如下所述：

樹莓派3b:是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內存硬盤，卡片主板周圍有4個USB接口和一個10/100以太網接口，同時擁有視頻模擬信號的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能。其系統基于Linux。