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基于EFISH-SBC-RK3576的環(huán)境監(jiān)測(cè)智能傳感方案
一、方案背景
在智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)安全、城市管網(wǎng)等領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需滿足多類型傳感器融合、惡劣環(huán)境適應(yīng)性、實(shí)時(shí)預(yù)警決策三大核心需求。傳統(tǒng)方案常面臨I2C設(shè)備地址沖突、小信號(hào)采集失真、現(xiàn)場(chǎng)部署供電不穩(wěn)定等痛點(diǎn)。
電魚(yú)智能推出EFISH-SBC-RK3576，可擴(kuò)展集成8路I2C擴(kuò)展+24位高精度ADC，支持主流環(huán)境傳感器即插即用，打造工業(yè)級(jí)多參數(shù)監(jiān)測(cè)邊緣平臺(tái)。
二、核心功能模塊
1. 智能傳感接口集群
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傳感器類型 |
典型器件 |
技術(shù)特性 |
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溫濕度 |
BME680 |
I2C多路復(fù)用，支持-40~120℃寬溫檢測(cè) |
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氣體檢測(cè) |
SGP30 |
雙通道I2C，CO₂量程400-60000ppm |
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壓力/液位 |
擴(kuò)散硅壓力芯體 |
24位ADC，支持4-20mA/0-5V信號(hào)調(diào)理 |
接口增強(qiáng)設(shè)計(jì)：
- I2C地址擴(kuò)展器（支持16路設(shè)備級(jí)聯(lián)）
- 抗混疊濾波器（ADC輸入端50Hz工頻抑制>40dB）
2. 工業(yè)級(jí)防護(hù)系統(tǒng)
- 三防涂層工藝：
- 電路板納米涂層，通過(guò)IP67防護(hù)認(rèn)證
- 鹽霧測(cè)試>96h（GB/T 2423.17）
- 寬壓電源系統(tǒng)：
- 9-36V直流輸入，支持太陽(yáng)能供電
- 超級(jí)電容斷電保護(hù)（數(shù)據(jù)保持>72h）
三、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
mermaidCopy Code
graph TB
A[BME680] -->|I2C| B{I2C Hub}
C[SGP30] -->|I2C| B
D[壓力變送器] -->|4-20mA| E[24位ADC]
B & E --> F[EFISH-SBC-RK3576]
F --> G[邊緣計(jì)算引擎]
G --> H[數(shù)據(jù)預(yù)處理]
H --> I[異常預(yù)警]
H --> J[數(shù)據(jù)存儲(chǔ)]
I --> K[聲光報(bào)警/繼電器]
J --> L[4G/LoRa上傳]
關(guān)鍵技術(shù)特性
- 智能漂移補(bǔ)償：
- BME680溫度自校準(zhǔn)算法（±0.5℃精度保持）
- SGP30基線自動(dòng)校正（VOC長(zhǎng)期穩(wěn)定性提升3倍）
- 多級(jí)電源管理：
- 動(dòng)態(tài)功耗調(diào)節(jié)：休眠模式功耗<2mW
- 傳感器供電獨(dú)立控制（異常設(shè)備自動(dòng)斷電）
四、典型應(yīng)用場(chǎng)景
1. 智慧農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控
- 多點(diǎn)溫濕度監(jiān)測(cè)（支持ZigBee無(wú)線組網(wǎng)）
- CO₂濃度聯(lián)動(dòng)控制（自動(dòng)啟閉通風(fēng)系統(tǒng)）
- 數(shù)據(jù)異常閾值（如高溫>45℃觸發(fā)噴淋）
2. 工業(yè)安全氣體監(jiān)測(cè)
- VOC濃度梯度分析（泄露源定位）
- 本安型防爆設(shè)計(jì)（符合GB 3836.1-2010）
- 聯(lián)動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)（濃度超限自動(dòng)啟動(dòng)）
3. 城市管網(wǎng)水位監(jiān)測(cè)
- 4通道液位同步采集（0-10m量程）
- 暴雨積水預(yù)警模型（歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)）
- 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（陰雨天續(xù)航>30天）
五、核心性能指標(biāo)
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參數(shù) |
技術(shù)規(guī)格 |
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I2C擴(kuò)展能力 |
8主16從設(shè)備 |
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ADC有效分辨率 |
21.5位（ENOB） |
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信號(hào)采樣率 |
1SPS-10kSPS可調(diào) |
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電磁兼容性 |
通過(guò)IEC 61000-4-4 Level 4 |
六、開(kāi)發(fā)者支持體系
1. 硬件參考設(shè)計(jì)
- 提供傳感器接口轉(zhuǎn)接板（含ESD防護(hù)電路）
- 開(kāi)源PCB庫(kù)（Altium/KiCad格式）
2. 軟件資源包
- 預(yù)集成Modbus RTU/TCP協(xié)議棧
- 開(kāi)源邊緣計(jì)算框架（含數(shù)據(jù)清洗/壓縮算法）
3. 合規(guī)認(rèn)證支持
- 協(xié)助完成防爆認(rèn)證（Ex ib IIC T4 Gb）
- EMC預(yù)測(cè)試服務(wù)（輻射/傳導(dǎo)/浪涌）
