一种寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统

摘要

本发明公开了一种寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统，其包括：多个传感器、外壳、外壳内部的AD转换模块、ARM数据采集板、通讯模块及供电模块、外壳表面的显示模块、数据库服务器和终端设备，多个传感器均与AD转换模块连接，用于采集堆肥的环境参数数据并以模拟信号形式输出；AD转换模块用于将多个传感器输出的模拟信号形式的环境参数数据转换为数字信号形式的环境参数数据；ARM数据采集板用于将AD转换模块输出的多个数字信号形式的环境参数数据发送至显示模块和通讯模块；显示模块用于实时显示多个环境参数数据；通讯模块与数据库服务器连接，数据库服务器与终端设备连接；供电模块分别与AD转换模块、ARM数据采集板、显示模块和通讯模块连接。

说明书

技术领域

本发明涉及堆肥过程中的环境监测技术领域，具体而言，涉及一种测试 人员不必亲临堆肥所在位置，并能够远程传输数据的寒地好氧堆肥发酵环境 因子远程监控系统。

背景技术

随着环境监测技术的快速发展，对监测点的环境因子的数量以及质量的 要求均在不断提高，信息技术、电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应 用，为环境因子的自动化监测提供了有力的技术支持。但是，目前国内用于 堆肥发酵过程的远程监控系统仍不常见，堆肥环境数据的采集大多需要测试 人员进入被测试环境中才能进行，如此一来将会导致测试人员吸入有害气体 并对身体造成一定影响；另外，目前也有单独功能的NH3测定仪等设备或装 置，但该类装置和仪器的综合处理能力较差。

发明内容

本发明提供一种寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统，以使得测试 人员不必亲临堆肥所在位置，由远程即可获知堆肥处的环境参数。

为了达到上述目的，本发明提供了一种寒地好氧堆肥发酵环境因子远程 监控系统，其包括：多个传感器、外壳、外壳内部的AD转换模块、ARM数 据采集板、通讯模块及供电模块、外壳表面的显示模块、数据库服务器和终 端设备，其中：

多个所述传感器用于采集堆肥的环境参数数据并以模拟信号形式输出， 包括设置于堆肥内部的内部传感器组和设置于堆肥外部的外部传感器组，其 中，所述内部传感器组包括温度传感器、水分含量传感器、pH值传感器和 O₂浓度传感器，所述外部传感器组包括空气温度传感器、空气湿度传感器和 NH3浓度传感器；

所述AD转换模块与多个所述传感器连接，用于将多个所述传感器输出 的模拟信号形式的环境参数数据转换为数字信号形式的环境参数数据；

所述ARM数据采集板用于将所述AD转换模块输出的多个数字信号形 式的环境参数数据发送至所述显示模块和所述通讯模块；

所述显示模块用于实时显示多个环境参数数据；

所述通讯模块与所述数据库服务器连接以将多个环境参数数据上传至所 述数据库服务器，所述数据库服务器与所述终端设备连接；

所述供电模块分别与所述AD转换模块、所述ARM数据采集板、所述 显示模块和所述通讯模块连接。

在本发明的一实施例中，每一堆肥体的上层和下层分别设有一个内部传 感器组。

在本发明的一实施例中，所述内部传感器组中的每一传感器均深入堆肥 内部20cm。

在本发明的一实施例中，所述外部传感器组中的每一传感器的安装高度 均为1.5m。

在本发明的一实施例中，所述终端设备为计算机或手机。

在本发明的一实施例中，所述外壳为一次性注塑成型，所述外壳背面设 有壁挂孔。

在本发明的一实施例中，所述显示模块为LCD显示设备。

在本发明的一实施例中，所述ARM数据采集板采用嵌入式系统。

在本发明的一实施例中，所述通讯模块为3G通讯模块、4G通讯模块或 无线路由器。

在本发明的一实施例中，所述ARM数据采集板内设有GPS时钟模块。

本发明提供的寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统具有以下优点：

(1)外壳为一次注塑成型，具有防水及防雷的功能，外壳背面的壁挂孔 可挂置于墙上，便于安装；

(2)本发明结构简单、造价低廉、功耗较低且稳定性好；

(3)本发明实现了环境参数数据的自动采集和处理，通过网络将采集的 环境参数数据发送至远程监控设备或手持设备，便于精确的指导生产以及及 时管理，有利于缩短好氧堆肥的发酵周期，对寒地畜禽粪便无害化处理和高 效利用具有重要意义；

(4)本发明中的ARM数据采集板采用嵌入式系统，嵌入式系统资源丰 富，带有成熟操作系统，具有网络通信、触摸屏的功能，可提高传感器的可 靠性和应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统的结构示 意图；

图2为本发明中的内部传感器组和外部传感器组的设置示意图。

附图标记说明：1-传感器；11-内部传感器组；12-外部传感器组；2-外壳； 3-AD转换模块；4-ARM数据采集板；5-通讯模块；6-供电模块；7-显示模块； 8-数据库服务器；9-终端设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统的结构示 意图，如图所示，本发明提供的寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统包 括：多个传感器1、外壳2、外壳2内部的AD转换模块3、ARM数据采集 板4、通讯模块5及供电模块6、外壳2表面的显示模块7、数据库服务器8 和终端设备9，其中：

多个传感器1用于采集堆肥的环境参数数据并以模拟信号形式输出，包 括设置于堆肥内部的内部传感器组11和设置于堆肥外部的外部传感器组12， 其中，内部传感器组11包括温度传感器、水分含量传感器、pH值传感器和 O₂浓度传感器，外部传感器组12包括空气温度传感器、空气湿度传感器和 NH3浓度传感器。

下表为本发明可以采用的传感器的型号，在具体实施时，内部传感器组 11和外部传感器组12均可根据需要增加或减少传感器的种类及数量，且传 感器种类不限于以上所提出的几种传感器。

另外，内部传感器组11中的每一传感器可设置为深入堆肥内部20cm， 并在每一堆肥体的上层和下层分别设置一个内部传感器组11，外部传感器组 12中的每一传感器的安装高度可以设置为1.5m。如图2所示为本发明中的内 部传感器组11和外部传感器组12的设置示意图，当然，在具体实施时，内 部传感器组11中的传感器的深度和外部传感器组12中的传感器的高度均可 以根据具体需要进行调节，而不以上述举例为限。

AD转换模块3与多个传感器1连接，用于将多个传感器1输出的模拟信 号形式的环境参数数据转换为数字信号形式的环境参数数据。

ARM数据采集板4用于将AD转换模块3输出的多个数字信号形式的环 境参数数据发送至显示模块7和通讯模块5，ARM数据采集板4可以采用嵌 入式系统，包括单片机和系统运行软件。嵌入式单片机的型号为：KL-STM， 该单片机的主控制芯片为STM32F103系列，属于32位基于ARM核心的带 128K字节闪存的微控制器。核心处理器Cortex-M3，32位，速度 72MHz，存储容量128KB，ARM数据采集板4内部还可以设置GPS时钟模 块，GPS时钟模块用于授时，对寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统进 行时间校正。

显示模块7用于实时显示多个环境参数数据，显示模块7可以采用LCD 显示设备，采用基于HD44780液晶芯片的LCD1602。1602液晶也叫1602字 符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，它是一种专门用来显示字母、 数字、符号等的点阵型液晶模块，由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组 成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每 行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。

通讯模块5与数据库服务器8连接以将多个环境参数数据上传至数据库 服务器8，通讯模块5可以为3G通讯模块、4G通讯模块或无线路由器，以 高速、稳定的传输数据，如果为4G通讯模块，其型号可以采用ME909u-521 MiniPCIe。

数据库服务器8与终端设备9连接，终端设备9可以为计算机、手机或 PAD等，以实时获取堆肥的多个环境参数数据，便于及时采取相应措施。

供电模块6分别与AD转换模块3、ARM数据采集板4、显示模块7和 通讯模块5连接。

本发明可以采用关系型数据库SQLServer对数据组织存储，实现数据的 更新、查找和分析功能。该数据库具有良好的图形化管理界面，可有效提高 开发人员的开发效率，缩短开发周期，同时还具有良好的安全性和支持并发 等优势，能够保证系统的高效、稳定。为接收处理发送来的环境因子数据， 应用.NET和ADO技术开发数据库管理软件，该软件的功能是在启动之后监 听用户指定的端口，如果有远程IP请求建立TCP连接，则接受请求并建立 连接，并在数据库中建立数据表，然后把得到的数据存储到数据库中。

本发明中的外壳2可以为一次性注塑成型，以便于防水，保护内部元件， 外壳2的背面可以设有壁挂孔，以方便挂置于墙上。

本发明提供的寒地好氧堆肥发酵环境因子远程监控系统具有以下优点：

(1)外壳为一次注塑成型，具有防水及防雷的功能，外壳背面的壁挂孔 可挂置于墙上，便于安装；

(2)本发明结构简单、造价低廉、功耗较低且稳定性好；

(3)本发明实现了环境参数数据的自动采集和处理，通过网络将采集的 环境参数数据发送至远程监控设备或手持设备，便于精确的指导生产以及及 时管理，有利于缩短好氧堆肥的发酵周期，对寒地畜禽粪便无害化处理和高 效利用具有重要意义；

(4)本发明中的ARM数据采集板采用嵌入式系统，嵌入式系统资源丰 富，带有成熟操作系统，具有网络通信、触摸屏的功能，可提高传感器的可 靠性和应用范围。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中 的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施 例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的 一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步 拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术 方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。