本发明涉及户外农作物监测领域，特别涉及一种基于sigfox技术的新型户外农作物监测装置。
背景技术：
户外农作物对土壤环境及气候的要求非常严苛，特别是在其生长初期，气候的些许变化都很容易导致农作物死亡，造成不可避免的损失。为提高户外尤其是环境波动较大地区的农作物的存活率，可对农作物的生长环境进行监测，并对监测结果进行有效分析，进而对农作物的种植进行科学的指导。
目前针对户外农作物的生长环境进行分析的方法有很多，其中最备受关注的是大数据分析方法。大数据分析方法目前已经渗入到各行各业，包括交通、医疗、饮食、家居、物流、农业等等。但大数据分析通常要以海量的数据为基础，海量数据的收集、传输决定了后续的数据分析应用的经济性、有效性。因此，对户外农作物生长环境的精准监测、收集与传输是进行大数据分析的前提和关键，对于科学指导户外农作物种植，提高作物存活率有着重要的意义。
户外农作物生长环境监测通常分为传统方法和自动化方法两种。传统方法主要依靠人工完成，观察周期长，操作复杂，准确度得不到保证，监测记录数据质量较差，所能采集的数据量也较少，容易造成资源的浪费和经济的损失。因此传统监测方法已难以适应农业机械化和自动化发展的要求。目前国内逐渐兴起自动化监测方法，通常采用有线传输如因特网，或传统无线传输如gsm、wifi、蓝牙等通信方式将户外监测数据自动传输到后台进行分析处理。但这些方法都有较为明显的缺陷：1)有线传输布线麻烦，经济成本较高；2)wifi、蓝牙等无线传输方式传输距离较小，覆盖面窄，无法大规模应用；3)gsm传输对通信基站要求较高，无法覆盖部分偏远山区农作物生长环境的监测，无法适应不同作物的生长环境；4)功耗较高，后期运维成本较高。
为了克服传统远程抄表系统的以上缺陷，适应智慧农业发展的需要，本发明提出了一种基于sigfox技术的新型户外农作物监测装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种测量精度高，户外环境变量监测齐全，通信可靠，布置操作简单，续航能力强、传输距离长的户外农作物监测装置。
为了实现上述目的，本发明具有如下构成：
该基于sigfox技术的新型户外农作物监测装置，包括电池模块、传感器模块、存储器模块、中央处理器(cpu)模块、北斗模块、显示模块以及数据通信模块。
其中，可选地，电池模块为太阳能电池电，主要为包括cpu、传感器模块、显示模块、存储器模块、数据通信模块等系统主要模块进行供电。
可选地，传感器模块包括有湿度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤传感器等。该模块主要用于对户外农作物生长环境敏感变量，包括温度、湿度、光照、土壤水势、土壤水分、土壤ph、土壤钙、纳等离子进行监测，并将相应传感器测量值转化为数字量送至cpu。
可选地，所述装置统包括存储器模块，该模块与cpu相连，为可拓展装载的sd卡等闪存模块，可用于存储重要的历史数据。
可选地，所述cpu为armcortex-m系列单片机，主要负责户外农作物监测装置的数据采集、计算、存储、显示、传输的全过程的控制。
可选地，所述装置包含有北斗系统模块，该模块与cpu直接相连，主要用于故障定位。
可选地，所述装置的显示模块为低功耗led显示屏，该模块与cpu相连，可实时显示用户的用电情况、费用等一些重要信息。
可选地，所述装置包括存储器模块，该模块与cpu相连，为可拓展装载的sd卡等闪存模块，可用于存储重要的历史数据。
可选地，所述装置包括数据通信模块，该模块与cpu相连，为sigfox模块。该模块使用sigfox技术进行数据通信，通过采用sigfox组网的方式进行数据传输，使得接入网络无需配置、配对、等待和检测，数据传输过程得到极大简化，同时采用非授权ism频段，成本得到进一步降低，同时使用sub-1ghz技术降低功耗，增强传输距离，使得传输距离最长可达100km。这也使得相关sigfox基站能仅靠少量网络传送器即可支持数百万设备接入，大大提高了用户接入容量。
该装置解决了现有户外农作物监测装置布线麻烦、数据传输距离短、覆盖面小、功耗高、用户容量低等问题，具有测量精度高、户外环境变量监测齐全、通信可靠、布置操作简单、续航能力强、可拓展性强等优点。该装置很好地适应了目前智慧农业的发展需求，可采集户外农作物的生长环境信息并传送至数据后台中心进行大数据分析，然后再将分析结果用于农作物的科学种植。
附图说明
图1为本发明的新型户外农作物监测装置的结构框图。
图2为本发明的新型户外农作物监测装置实施例示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
如图2所示，本发明提供了一种新型的户外农作物监测装置。在该实施例中，该新型的户外农作物监测装置包括该基于sigfox技术的户外农作物监测装置，包括电源模块、传感器模块、存储器模块、中央处理器(cpu)模块、北斗模块、显示模块以及数据通信模块，而配合该装置的使用还应具备sigfox基站、和远程数据管理中心。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中的电源模块为太阳能电池电，主要为包括cpu、传感器模块、显示模块、存储器模块、数据通信模块等系统主要模块进行供电。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的传感器模块包括有湿度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤传感器等。该模块主要用于对户外农作物生长环境敏感变量，包括温度、湿度、光照、土壤水势、土壤水分、土壤ph、土壤钙、纳等离子进行监测，并将相应传感器测量值转化为数字量送至cpu。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的中央处理器模块为armcortex-m系列类型单片机，主要负责户外农作物监测装置的数据采集、计算、存储、显示、传输的全过程的控制，是整个监测装置的计算和控制中心。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的北斗模块主要为系统提供故障定位信息，且可校准系统的时钟信号，提高系统可靠性。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的显示模块主要为低功耗型led显示屏，可受中央处理器模块控制，实时显示当前所监测的农作物生长环境参数。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的存储器模块主要为可拓展装载的sd卡等闪存，可存储一定时间范围内的环境监测数据，然后可根据cpu的指令信息传送至cpu进行简单数据处理，或按预设的周期通过数据通信模块发送至远程数据管理中心进行详尽的分析。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其中包含的数据通信模块为tisi868-25mw系列芯片，该模块可将存储器中的数据通过868mhz的频段发送至远端基站，传输距离可达100km，且信号稳定、功耗低。且可校准系统的时钟信号，提高系统可靠性。
上述的一种新型户外农作物监测装置，其所包含的基站主要通过sigfox组网接收来自数据通信模块的数据，并通过以太网将数据传输至数据管理中心。数据管理中心收集并存储来自各基站中的各监测装置的监测数据，然后进一步进行大数据分析。
在本发明的新型户外农作物监测装置的技术方案中，所采用的各个组件均为现有技术中已有的硬件设备，其中的各个功能模块均为市售产品，通过本发明的巧妙的组合可以得到本发明的技术效果，因此，本发明的技术方案中不包含任何对于方法的改进。
综上所述，与现有技术相比，该装置解决了现有户外农作物监测装置布线麻烦、数据传输距离短、覆盖面小、功耗高、用户容量低等问题，具有测量精度高、户外环境变量监测齐全、通信可靠、布置操作简单、续航能力强、可拓展性强等优点。该方案很好地满足了智慧农业对农业物联网需求，且具备大面积推广使用的条件，对科学指导农作物种植，提高户外农作物存活率，达到“降本增效”的目的有着重要的意义。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但本领域的技术人员仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种新型的户外农作物监测装置，其特征在于，包括电源模块、传感器模块、存储器模块、中央处理器(cpu)模块、北斗模块、显示模块以及数据通信模块，所述传感器模块、存储器模块、北斗模块、显示模块、数据通信模块分别与所述中央处理器模块相连接，所述电源模块则为上述所有模块进行供电，所述数据通信模块为基于sigfox技术的通信模块，所述数据通信模块使用时与sigfox基站通过sub-1ghz的频段进行通信，所述基站则再通过以太网与数据管理中心进行数据传输，远程数据管理中心再对相关数据作进一步分析。
2.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述电源模块供电方式为太阳能电池供电。
3.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述中央处理器模块为armcortex-m系列单片机。
4.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述传感器模块包括有湿度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤传感器。
5.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述数据存储模块为闪存存储器。
6.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述显示模块为低功耗型led显示屏。
7.根据权利要求1所述的新型户外农作物监测装置，其特征在于，所述数通信模块为sigfox通信模块。
技术总结