CN102539646A - 一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪 - Google Patents

一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪 Download PDF

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蒙海英
杨金铭
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Abstract

本发明公开了一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,包括微处理器电路和给各用电单元供电的电源电路,微处理器电路的输入端接参数输入电路和信号调理电路,信号调理电路的输入端接多个传感器,信号调理电路对传感器所采样温室土壤水分信号进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给微处理器电路,微处理器电路对信号调理电路处理后的信号进行分析计算并输出相应的控制信号给接在其输出端的液晶显示电路、指示灯及鸣笛报警电路以及通信电路,通信电路接收微处理器电路处理后的信息并传输给接在其输出端对信息进行实时保存及显示的上位机在线分析系统。本发明结构简单、设计合理、使用方便,自动化程度高,精度高,成本低,适应性强。

Description

一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪技术领域[0001] 本发明属于温室土壤水分监测技术领域,尤其是涉及一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪。背景技术[0002] 随着人口增长和经济的发展,水资源在世界范围内已成为稀缺资源,目前水资源短缺现象日益严重,已经引起世界各国的重视。并且,水资源的状况和利用水平已经成为评价一个国家和一个地区经济能否持续发展的重要指标。作为水资源最大用户的农业用水, 高效用水已经成为当今世界关注的焦点问题。[0003] 土壤墒情是指农作物主要根系活动层内的土壤水分状况,是农业抗旱、水资源合理配置的重要依据。它是最重要和最常用的土壤信息。它是科学地控制调节土壤水分状况进行节水灌溉、实现科学用水和灌溉自动化的基础,是抗旱减灾工作中最重要的信息。而快速、准确地测定农田土壤水分,对于探明作物生长发育期内土壤水分盈亏,以便做出灌溉、 施肥决策或排水措施等具有重要意义。因此,在各种农业水土工程管理、农业试验、农业气象、灌溉管理和旱情监测中,都离不开对土壤墒情的监测。但长期以来,由于缺乏对早作区水情、墒情、节水技术等信息的及时了解,旱作农业的生产以经验性活动为主,导致水土资源得不到合理的开发利用,不仅使我国水资源短缺的问题进一步加剧,而且引发了严重的生态环境问题。土壤墒情通常用土壤湿度(土壤含水量)或土壤水张力(负压)来表示,而土壤含水量则是随时间变化的,其墒情信息的采集必须是动态的、实时的,须多次测定。这就需要能够实时监测土壤含水量变化的仪器来获得连续的土壤墒情信息。传统的人工测量方法费时、费力不说,测量的结果还有待斟酌,人为干扰的因素较大。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其结构简单、设计合理、使用方便,自动化程度高,工作可靠、精度高,成本低,适应性强。[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:包括微处理器电路和给各用电单元供电的电源电路,所述微处理器电路的输入端接对分析仪进行参数设置的参数输入电路和信号调理电路,所述信号调理电路的输入端接对温室土壤水分信号进行实时采集的多个传感器,所述信号调理电路对传感器所采样温室土壤水分信号进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给微处理器电路,微处理器电路对信号调理电路处理后的信号进行分析计算并输出相应的控制信号给接在微处理器电路输出端并对温室土壤水分信息进行实时显示的液晶显示电路、对温室土壤水分信息超标进行指示和鸣笛报警的指示灯及鸣笛报警电路以及通信电路,通信电路接收微处理器电路处理后的温室土壤水分信息并传输给接在通信电路输出端并对温室土壤水分信息进行实时保存及显示的上位机在线分析系统。[0006] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述电源电路由交直流转换电路和充电电池构成。[0007] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述传感器为温度传感器和湿度传感器。[0008] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述微处理器电路为单片机89C51。[0009] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述液晶显示电路为基于SED1335液晶控制器的液晶显示电路。[0010] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述通信电路为短距离无线通信电路。[0011] 上述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述短距离无线通信电路为ZigBee无线通信电路。[0012] 本发明与现有技术相比具有以下优点:[0013] 1、本发明采用单片机89C51为微处理器,由温度传感器和湿度传感器做为信号输入部分,液晶显示电路和上位机在线分析系统做为信号输出部分,配合外围电路构成,不仅结构简单,加工制作方便而且使用操作简便。[0014] 2、本发明根据采集温室中现场环境因子,如空气温度/湿度、地温和土壤水分,将数据实时处理,并在液晶显示器和上位机在线分析系统上予以实时显示,当土壤墒情存在异常时,给予报警,还能在上位机在线分析系统上做存储,便于工作人员的查看,自动化程度高,工作可靠、精度高。[0015] 3、本发明的实现成本低且可进行二次开发,适应性强,便于推广使用。[0016] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明[0017] 图1为本发明的电路框图<[0018][0019][0020] [0021] [0022] [0023]附图标记说明:1-电源电路; 2-传感器;2-2-湿度传感器;3-信号调理电路; 5-参数输入电路;6-液晶显示电路;2-1-温度传感器; 4-微处理器电路; 7-指示灯及鸣笛报警电路;8-通信电路;9-上位机在线分析系统t具体实施方式[0024] 如图1所示,本发明包括微处理器电路4和给各用电单元供电的电源电路1,所述微处理器电路4的输入端接对分析仪进行参数设置的参数输入电路5和信号调理电路3,所述信号调理电路3的输入端接对温室土壤水分信号进行实时采集的多个传感器2,所述信号调理电路3对传感器2所采样温室土壤水分信号进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给微处理器电路4,微处理器电路4对信号调理电路3处理后的信号进行分析计算并输出相应的控制信号给接在微处理器电路4输出端并对温室土壤水分信息进行实时显示的液晶显示电路6、对温室土壤水分信息超标进行指示和鸣笛报警的指示灯及鸣笛报警电路7以及通信电路8,通信电路8接收微处理器电路4处理后的温室土壤水分信息并传输给接在通信电路8输出端并对温室土壤水分信息进行实时保存及显示的上位机在线分析系统9。[0025] 如图1所示,本实施例中,所述电源电路1由交直流转换电路和充电电池构成。所述传感器2为温度传感器2-1和湿度传感器2-2。所述微处理器电路4为单片机89C51。所述液晶显示电路6为基于SED1335液晶控制器的液晶显示电路。所述通信电路8为短距离无线通信电路。所述短距离无线通信电路为ZigBee无线通信电路。[0026] 本发明的工作原理及工作过程是:将本发明置于需要测量土壤水分的温室中,系统开启后,电源电路1给各用电单元开始供电,首先通过参数输入电路5对分析仪参数进行设置,如墒情参量超出阈值设置等,传感器2对测量环境中的土壤信息和空气信息中的温度和湿度进行采集,由信号调理电路3对所述传感器2实时所输出的信号进行放大、滤波和 A/D转换处理,再由微处理器电路4对信号调理电路3处理后的信号分析计算,同步发送至液晶显示电路6进行信息的实时显示,并经由通信电路8将土壤信息和空气信息发送至上位机在线分析系统9进行实时显示和保存,如果微处理器电路4计算得到的墒情参量超过了预先设置的超标阈值,则微处理器电路4驱动指示灯及鸣笛报警电路7根据预先设置好的报警阈值和报警方式发出报警信号。[0027] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1. 一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:包括微处理器电路 (4)和给各用电单元供电的电源电路(1),所述微处理器电路(4)的输入端接对分析仪进行参数设置的参数输入电路(¾和信号调理电路(3),所述信号调理电路C3)的输入端接对温室土壤水分信号进行实时采集的多个传感器O),所述信号调理电路C3)对传感器(¾所采样温室土壤水分信号进行放大、滤波和A/D转换处理后输出给微处理器电路,微处理器电路(4)对信号调理电路(¾处理后的信号进行分析计算并输出相应的控制信号给接在微处理器电路(4)输出端并对温室土壤水分信息进行实时显示的液晶显示电路(6)、对温室土壤水分信息超标进行指示和鸣笛报警的指示灯及鸣笛报警电路(7)以及通信电路(8), 通信电路(8)接收微处理器电路(4)处理后的温室土壤水分信息并传输给接在通信电路 (8)输出端并对温室土壤水分信息进行实时保存及显示的上位机在线分析系统(9)。
2.按照权利要求1所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述电源电路(1)由交直流转换电路和充电电池构成。
3.按照权利要求1所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述传感器(¾为温度传感器(2-1)和湿度传感器(2-2)。
4.按照权利要求1所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述微处理器电路(4)为单片机89C51。
5.按照权利要求1所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述液晶显示电路(6)为基于SED1335液晶控制器的液晶显示电路。
6.按照权利要求1所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述通信电路(8)为短距离无线通信电路。
7.按照权利要求5所述的一种用于测量温室土壤水分的实时在线分析仪,其特征在于:所述短距离无线通信电路为ZigBee无线通信电路。
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