农业传感器的制作方法

1.本技术涉及农业传感器技术领域，具体而言，涉及一种农业传感器。


背景技术：

2.在现代化农业管理过程中，为获取植物的生长信息，需要对环境二氧化碳浓度、光照强度、温湿度、等参数进行有效的监控。而当下农业传感器市场，由于目前国内用于农业领域的传感器大多沿用原本面向工业、消费、汽车电子、手机等领域的传感器，这些传感器在设计过程中并没有充分考虑农业用途上的某些关键问题。因此，很难找到能兼顾实时获取和监控农作物的环境信息，且做到多功能控制一体化、数据传递精准高效化、农业数据测量专业化的农业传感器。
3.在农业管理的过程中，农业传感器的使用者非常在意数据传输的时效性，比如某农作物在高温度、高太阳辐射强度的环境下，短时间内进行的蒸腾作用总量，超过了某个阈值，亟需灌溉浇水和其他生长资料控制。而市面上的很多农业传感器，线路传输冗长，散热处理不佳，无法实时准确地测量数据并传输到客户端，因此无法满足客户对于数据传输时效性的需求。
4.不仅如此，农业传感器的使用者还非常在意测量数据的有机整体性，对于不同种类、处于不同生长阶段的农作物，关注的生长参数具有动态变化、互相影响、系统综合的特性。比如太阳辐射会同时影响植物光合作用、影响温度、进而影响不同材料的热胀冷缩。市面上很难找到一套理想的农业传感器，能充分考虑植物生长的各种内外部制约因素，在控制自身体积与成本的前提下，准确而系统化地监控农作物的生长状况。
5.此外，现有的适合我国国情和生产特点的的农业传感器较少，无线传感网络拓扑大多数基于基站星型拓扑结构而实现，并不是真正意义的无线传感器网络，因此，现有的农业传感器的无线可感知化和无线传输水平不高。
6.在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。


技术实现要素：

7.本技术提出一种农业传感器，适用于复杂农业环境下的数据监控，本技术的农业传感器具有尺寸小、可靠性高、低功耗、低成本、使用寿命长的优点。
8.本技术提出了一种农业传感器，包括：壳体，所述壳体围绕形成第一容置空间，所述第一容置空间连通于外部空气；传感器组件，设置于所述第一容置空间内；风扇，设置于所述第一容置空间内，所述风扇的出风方向面向所述传感器组件；通风底盖，所述通风底盖与所述风扇相对地，设置于所述壳体底部；防尘棉，填充于所述通风底盖。
9.根据本技术的一些实施例，所述壳体具有百叶窗状结构。
10.根据本技术的一些实施例，所述通风底盖呈栅栏状或网格状。
11.根据本技术的一些实施例，所述传感器组件的设置方向平行于所述风扇的出风方
向。
12.根据本技术的一些实施例，所述风扇的出风方向平行于所述通风底盖的入风方向。
13.根据本技术的一些实施例，所述壳体还具有排水槽，所述排水槽设置于所述壳体的底部。
14.根据本技术的一些实施例，所述防尘棉为合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉、玻璃纤维过滤棉和活性炭过滤棉中的一种或多种。
15.根据本技术的一些实施例，所述壳体还具有台阶部，所述台阶部设置于所述壳体的底部，所述壳体通过所述台阶部支承于地面。
16.根据本技术的一些实施例，所述传感器组件包括：主电路板；电源模块，电性连接于所述主电路板；多种传感器，电性连接于所述主电路板。
17.根据本技术的一些实施例，所述风扇电性连接于所述电源模块。
18.根据本技术的一些实施例，所述传感器组件还包括：控制模块，电性连接于所述主电路板；通信模块，电性连接于所述主电路板。
19.本技术的农业传感器，精心设计多重吸热、隔热、散热结构，加强通风换气，加强对综合传感器热量的整体控制，同时具有独特的排水槽设计，避免雨水对传感器组件造成影响，从而保证各项检测数据的精准性。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
22.图1示出根据本技术示例实施例的农业传感器的结构示意图。
23.图2示出根据本技术一些实施例的农业传感器的结构示意图。
24.图3示出根据本技术一些实施例的农业传感器其他视角的结构示意图。
25.图4示出根据本技术一些实施例的农业传感器其他视角的结构示意图。
26.图5示出根据本技术一些实施例的通风底盖的结构示意图。
27.图6示出根据本技术示例实施例的农业传感器的结构示意图。
28.图7示出根据本技术示例实施例的农业传感器的爆炸图。
29.图8示出根据本技术一些实施例的农业传感器装配太阳能板后的结构示意图。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
31.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
32.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
33.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
34.本技术的农业传感器，精心设计多重吸热、隔热、散热结构，加强通风换气，加强对综合传感器热量的整体控制，同时具有独特的排水槽设计，避免雨水对传感器组件造成影响，从而保证各项检测数据的精准性。
35.下面将参照附图，对根据本技术实施例的农业传感器进行详细说明。
36.图1示出根据本技术示例实施例的农业传感器的结构示意图。
37.参见图1，示例实施例的农业传感器100包括壳体101和挡板103。
38.如图1所示，壳体101具有通风口1011和排水槽1013，壳体101围绕形成第一容置空间10；挡板103设置于壳体101的内部，挡板103的高度不低于通风口1011的高度，挡板103将第一容置空间10隔离，形成连通的第二容置空间20和第三容置空间30；其中，第二容置空间20用于容置传感器组件200，排水槽1013设置于第三容置空间30底部。
39.根据本技术的示例实施例，壳体101整体呈长方体、正方体或圆柱体中的一种用于适配不同的工作环境，在一些极端情况下，壳体101也可以呈三面体、球体、半球体、多面体等非常规传感器外壳形状，本技术不局限于特定的外壳形状设计状态。
40.根据传感器内部的通风需求，通风口1011可设置于壳体的一个或多个侧面上，也能以环状的形式沿着壳体的周向进行设置。
41.通风口1011的形式为百叶窗式，百叶窗式造型能保证气体流通顺畅的同时，基于自身的造型，避免大颗粒物、昆虫、落叶等杂物通过通风口1011进入农业传感器100内部，通风口1011的设置形式也可以根据具体需求、使用环境灵活调整。
42.相对应的，挡板103的高度不低于通风口1011的高度，从而避免外部的水分、颗粒物等会对传感器组件200的检测精度造成不良影响的物质通过通风口1011进入到第二容置空间20内，从而使得传感器组件200有着相对稳定、可靠的检测环境。
43.当通风口1011设置于壳体101的多个侧面上或呈环状设计时，挡板103的数量、选型也应灵活选配，以适配通风口1011不同的设计状态。
44.挡板103将第一容置空间10隔离，形成连通的第二容置空间20和第三容置空间30，其中，第二容置空间20可以是由挡板103和壳体101的任意面围绕形成。而当挡板103是由多块板材共同作用时，第二容置空间20也可以是由挡板103之间自围绕形成，然后再连接至壳
体101，从而给传感器组件200提供相对独立的容置空间。
45.挡板103可通过卡槽连接、螺栓螺接等连接方式固定于壳体101上，也可以是在最初加工的过程中便于壳体101一体成型，以保证安装精度的同时节约制造成本。
46.其中，挡板103未连接至壳体101的顶部，两者之间形成开口端，使得第二容置空间20连通于第三容置空间30，而本技术一些未示出的实施例中，也可以通过在挡板103的顶部设置孔、槽或是安装气体流通装置来保证第二容置空间20与第三容置空间30的连通关系，本技术不局限于现有的结构。
47.第三容置空间30覆盖挡板103和通风口1011之间，从而使得通过通风口1011的空气可以流通于第三容置空间30内，进而通过第二容置空间20和第三容置空间30的连通段流通于第二容置空间20，使得传感器组件200具有良好的通风、散热环境。
48.排水槽1013位于第三容置空间30的底部，通过通风口1011进入第三容置空间30的水分、颗粒物等杂物、以及传感器组件200在工作过程中产生的水分、废气能通过排水槽1013排出农业传感器100之外，使得传感器组件200有的相对干燥、稳定的工作环境。
49.根据本技术的实施例，排水槽1013为楔形滑槽，排水槽1013的出水端位于楔形滑槽的最低点，第三容置空间30中的水分可沿着楔形滑槽向下滑出农业传感器，避免传感器内部产生雨水堆积。
50.图2示出根据本技术一些实施例的农业传感器的结构示意图。
51.图3和图4示出根据本技术一些实施例的农业传感器其他视角的结构示意图。
52.图5示出根据本技术一些实施例的通风底盖的结构示意图。
53.参见图2、图3和图4，一些实施例的农业传感器100包括壳体101、挡板103、通光孔105、透光罩107、风扇109、通风底盖111、防尘棉113和太阳能接口115。
54.如图2、图3、图4和图5所示，壳体101具有通风口1011和排水槽1013，壳体101围绕形成第一容置空间10；挡板103设置于壳体101的内部，挡板103的高度不低于通风口1011的高度，挡板103将第一容置空间10隔离，形成连通的第二容置空间20和第三容置空间30；其中，第二容置空间20用于容置传感器组件200，第三容置空间30覆盖挡板103和通风口1011之间，排水槽1013设置于第三容置空间30底部。
55.通光孔105贯通于壳体101的顶部，当设置于农业传感器100内的传感器组件200需要采集光照强度等信号时，外部阳光能通过通光孔105照射入农业传感器100内部。
56.透光罩107设置于壳体101的顶部，且覆盖通光孔105，透光罩107由透光材料制成，用于在保证光线通透性的同时将外部杂物、雨水隔离出通光孔105。可选地，透光罩107为双层石英玻璃半球罩，双层石英玻璃半球罩通过玻璃胶固定在壳体101上，除了隔离杂物和雨水外，双层石英玻璃半球罩还能用来隔绝热对流，降低热传导效率，同时还能保证传感器对外界的辐射量，避免影响传感器的检测精度。
57.风扇109设置于第二容置空间20内，风扇109和通风口1011的散热设计，可保证第二容置空间20的气体流通顺畅，避免因为传感器温度的上升而影响检测灵敏度。
58.通风底盖111具有通风口，通风底盖111与风扇109相对地，设置于壳体101底部，防尘棉113填充于通风底盖111的通风口，用于防止土壤中颗粒物、昆虫通过通风底盖111进入农业传感器100内部，并对内部电子元器件的进行破坏，在使用过程中，通过旋转通风底盖111可以更换防尘棉113。
59.通风口呈栅栏状或网格状，在保证入风量的同时，通风口呈栅栏状或网格状可以便于设置防尘棉113，避免土壤中的尘土、杂物、昆虫通过通风口进入传感器内部。
60.防尘棉113为合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉、玻璃纤维过滤棉和活性炭过滤棉中的一种或多种，可根据使用环境、成本管控需求灵活配置。
61.壳体101的底端有一定的台阶部117，壳体101通过台阶部117支承于地面，从而使得通风底盖111悬空于底面，防止底面上的水渍浸泡通风底盖111，同时也防止下雨天雨滴进入农业传感器100的内部，影响传感器的检测精度。
62.壳体101上设置有太阳能接口115，用于连接太阳能板，太阳能板通过太阳能接口115电性连接于传感器组件200，从而实现通过太阳能板给传感器组件200供电。
63.可选地，太阳能接口115可设置于壳体101的任意表面，太阳能板的数量和选型不做具体限制，针对不同的工作环境和光照强度，灵活配置太阳能板的安装角度和采光面积。
64.图6示出根据本技术示例实施例的农业传感器的结构示意图。
65.图7示出根据本技术示例实施例的农业传感器的爆炸图。
66.图8示出根据本技术一些实施例的农业传感器装配太阳能板后的结构示意图。
67.参见图1～图8，传感器组件200包括主电路板201、电源模块203和多种传感器205。
68.其中电源模块203电性连接于主电路板201，用于给主电路板201供电，多种传感器205设置于主电路板201。
69.电源模块203包括锂离子电池2031和太阳能板2033，锂离子电池2031设置于第二容置空间20内，且电性连接于主电路板201，实现给主电路板201供电。传感器壳体101的底端还设置有多个接线座，用来通过太阳能接口115电性连接于太阳能板2033，实现通过太阳能板2033给传感器组件200供电。
70.锂离子电池2031和太阳能板2033的主备供电模式可以保证在一套供电模式失效的情况下，另一套供电模式仍然能最低限度的维持农业传感器的工作状态，避免因为一套供电模式失效导致的农业传感器断电。
71.可选地，除了锂离子电池2031外，设置于第二容置空间20内的供电元件可以被配置为任意形式的电源，如铅酸蓄电池、纽扣电池等，本技术不局限于采用锂离子电池2031供电的技术方案。
72.主电路板201、电源模块203、多种传感器205安装在第二容置空间20内的支架上，支架下端安装有风扇109，用来加强主电路板201、电源模块203、多种传感器205散热；进风口至风扇109管道设计为封闭，确保通风集中散热。
73.其中，支架与壳体101既可以通过卡槽限位、螺丝固定等连接方式固定，也可以直接与壳体101一体成型。
74.传感器组件200的设置方向平行于风扇109的出风方向，从而减少传感器组件200对风扇109产生的风的阻力，使得风扇109产生的风能顺畅的流通于农业传感器内。
75.传感器壳体101的底端设置有通风底盖111，通风底盖111上放有防尘棉113，防止土壤中颗粒物进入控制器内部并对内部电子元器件的进行破坏，通过旋转通风底盖111可以更换防尘棉113。
76.风扇109的出风方向平行于通风口的入风方向，进而增加风扇109的迎风面，从而可以增加风扇109的出风量。
77.壳体101的底端有一定的台阶部117，防止下雨天雨滴进入综合传感器的内部。
78.根据本技术的一些实施例，壳体101通过挡板103分成了内外两层，内层安装多种传感器205、锂离子电池2031以及主电路板201，外层用来气体流通。
79.壳体101的四周设有通风口1011，用来散热的同时，也可以形成内外空气循环，测量空气中的温湿度更加准确。
80.内外层隔离还可以减少阳光直射外壳导致的内部升温，降低由外至内的热传导，热对流；内层能隔离外部雨水飘落到传感器内层，被内层隔离后的雨水会直接从设计好的排水槽1013流出，确保传感器内部元器件不受雨水的侵蚀。
81.根据本技术的一些实施例，多种传感器205按照功能种类可以被划分为温度传感器、湿度传感器、气体成分传感器、光合有效辐射传感器(par传感器)和太阳总辐射传感器等。
82.其中，气体成分传感器包括二氧化碳传感器、氧传感器、氮传感器等，用于检测农作物周边的空气成分。
83.相应的，传感器组件200还包括温湿度芯片207、二氧化碳芯片209、光敏二极管211、余弦矫正器213、滤光片215、铂电阻217、铝基板219等传感器配件。
84.铝基板219安装于半球玻璃罩的下方，既可以吸收太阳辐射并提升温度，内部又集成了太阳总辐射的测量电路，铂电阻217由于贴在铝基板219表面，可在热量损耗极小的情况下测量铝基板219受太阳总辐射加热的温度，由于铝基板219表面具有良好的散热特性，加上风扇109和通风口1011的散热设计，保证了铝基板219温度随辐射变化的温度升降灵敏度。
85.铝基板219表面具有吸收广谱光的特殊涂层，以确保对0-3000nm各个波长光谱的太阳光具有高响应性。
86.余弦矫正器213和滤光片215从上往下依次安装在铝合金块的中部；余弦矫正器213是一种用于光谱辐射取样的光学元件,用于收集180
°
立体角内的辐射；滤光片215允许400-700nm的太阳光透过。
87.光敏二极管211安装在余弦矫正器213和滤光片215的下面。当光线经过余弦矫正器213后，再经过可见光滤光片215，后使用光敏二极管211接收将光信号转变电信号，并通过一定算法解出光合有效辐射数值。
88.二氧化碳芯片209直接安装在主电路板201上，其用来测出检测温室中二氧化碳浓度，来决定是否需要增施化肥或者是通风换气。
89.温湿度芯片207直接安装在主电路板201上，其用来测量空气温湿度。
90.铂电阻217测得铝基板219上表面的温度，即热端温度；温湿度芯片207测得空气的温度，即冷端温度；热端温度和冷端温度形成的温度差经过算法和校正后解出全波段太阳总辐射。
91.根据本技术的另一实施例，铂电阻217也可以替换成温差发电片。温差发电片安装在铝基板219上表面。采用温差发电片，热端通过真空双层玻璃，减少分子热传递(散热)，冷端使用铝合金块快速散热，温差发电片吸收辐射后产生热量，进而由于冷热温差产生微弱电压，读取电压后经过算法和校正后解出全波段太阳总辐射。
92.根据本技术的一些实施例，主电路板201上安装有mcu(控制单元)、sram(存储器)、
4g module(4g模块)和通讯组线。通讯组线将传感器数据连接到主电路板201。
93.可选地，通讯方式既可以采用rs485总线作为载体，基于modbus协议，又可以采用基于lte载体的无线通讯。
94.以上对本技术实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本技术描述了如何形成和使用特定示例，但本技术不限于这些示例的任何细节。相反，基于本技术公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
95.本技术的农业传感器，内层安装传感器、锂离子电池以及主电路板等传感器组件，外层用来气体流通。外壳的四周设有通风窗，用来散热的同时，也可以形成内外空气循环。使得测量空气中的温湿度更加准确。
96.本技术的农业传感器的内外层隔离设计还可以减少阳光直射外壳导致的内部升温，降低由外至内的热传导，热对流。
97.本技术的农业传感器的挡板能隔离外部雨水飘落到传感器内层，被内层隔离后的雨水会直接从设计好的排水槽流出，确保传感器内部元器件不受雨水的侵蚀。
98.以上具体地示出和描述了本技术的示例性实施例。应可理解的是，本技术不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本技术意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。