CN104006848A - 一种可带多传感器的农田农情监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可带多传感器的农田农情监测系统，包括数据处理模块、无线通信模块、太阳能电池板、锂电池模块、液晶显示模块和多个环境和土壤信息传感器；土壤信息传感器采集的信号通过多路开关切换，并送入数据处理模块进行A/D转换，环境信息传感器数据通过数据处理模块的串口进行接收，各传感器数据经过处理转换后在液晶显示模块上显示；同时，数据处理模块将采集信息编码为数据包后，通过GPRS无线通信模块将数据传送农户手机或远程数据库服务器，研究人员可通过移动终端或计算机客户端访问远程数据服务器来获取农田监测的各项数据信息。

Description

一种可带多传感器的农田农情监测系统

技术领域

本发明涉及农田农情监测系统，特别涉及一种可带多传感器的农田农情监测系。

背景技术

目前，农户获得农田农情信息方法主要是两种，一种是传统田间观察，即农户亲自到农田里根据其经验做出判断，该方法对农户自身的经验要求较高，而且监测范围受限，准确性低；另一种方法是从实施远程监控的监测人员或研究人员中获取农田农情信息，该方法比传统田间观察方法客观、准确，但从监测人员得到农田农情信息然后再发送给农户，农户获取信息延迟较大，难以满足农情信息实时性的要求。

多传感器的无线传输网络是一种新型的信息获取技术，该网络由散布在工作区域中大量的传感器节点组成，各传感器节点具有无线通信、传感和数据处理能力，体积小、成本低。农田农情信息监测系统多传感器节点可以完成对目标信息的釆集、交换、存储、传输、显示、识别和提取、加工和利用，通过GPRS无线模块将传感器节点的信息传送到用户移动平台或远程计算机。

因此，将多传感器信息融合和GPRS无线通信技术应用于农田农情信息检测，设计出一种既能实时实地完整监测农情信息、又能通过移动平台和远程计算机实时接收农情信息的系统具有极高的理论和实际意义，为农业生产个人、单位科学、特色种植提供依据，同时也为各级政府与农业生产部门提供了管理决策依据。

发明内容

本发明的主要目的在于发展现代科学、特色农业种植新装备，提出一种多传感器的农田农情监测系统。该系统能实时实地完整监测农情信息、又能通过移动平台和远程计算机实时接收农情信息。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可带多传感器的农田农情监测系统，包括数据处理模块、无线通信模块、太阳能电池板、锂电池模块、液晶显示模块和多个环境和土壤信息传感器；土壤信息传感器采集的信号通过多路开关切换，并送入数据处理模块进行A/D 转换，环境信息传感器数据通过数据处理模块的串口进行接收，各传感器数据经过处理转换后在液晶显示模块上显示；同时，数据处理模块将采集信息编码为数据包后通过GPRS无线通信模块将数据传送农户手机或远程数据库服务器，研究人员可通过移动终端或计算机客户端访问远程数据服务器来获取农田监测的各项数据信息。

所述农田农情监测系统的数据处理模块、无线通信模块和液晶显示模块，以及各环境和土壤信息传感器均采用太阳能电池板或锂电池，在阳光充足时，太阳能电池板对各模块进行供电，同时对锂电池进行充电，在没有阳光时，由锂电池对各模块进行供电。

作为优选方案，所述每个农田农情监测系统中包括：部署在农田土壤中不同深度的对土壤含水量、土壤电导率、土壤温度进行监测的传感器；部署在农田中心区域的对空气温度、空气湿度、光照强度、降雨量进行监测的传感器。

更进一步的，所述对空气温度、湿度进行监测的传感器都配有金属防辐射罩。采用金属防辐射罩可有效防止室外辐射对空气温湿度传感器的工作影响，也可用于对传感器的保护。

为更好的实现本发明，所述的无线通信模块采用工业级GPRS无线通信模块，该模块具有低复杂度、低功耗、低成本以及易开发的优点。

本发明的工作原理如下：农田农情监测系统包含有检测土壤中的含水量、电导率、温度和空气温度、湿度、光照、降雨量等信息的各类传感器，监测系统能定时检测土壤中的含水量、电导率、温度和空气温度、湿度、光照、降雨量，监测所获信息实时显示在液晶显示屏上，并通过工业级GPRS无线通信模块将获取的信息进行打包，发送给农户手机或远程数据库服务器；农户可以根据手机信息或实时液晶显示的信息获知农田土壤、大气环境，而客户端计算机或研究人员则可以通过远程控制端获取数据并进行分析计算，从而更准确地获知农田的农情信息。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明将土壤和空气环境传感器应用于农田农情信息的采集，监测系统实时感知、采样和存储数据，通过工业级GPRS无线通信模块为研究人员提供在线的实时的数据挖掘与分析，且可以实现对监测区域的全覆盖监测，适用于山地、平地和温室大棚，实现农田管理的规范化和科学化。

2、本发明采用模块化设计，采用业界公认的低功耗处理芯片，太阳能电池板和锂电池交互供电，保障了节点的长时间运行和生命周期。

3、本发明中农田农情监测系统配有液晶显示模块，能够实时显示和反馈各项农情信息，为农户提供大量的农情信息并附带预警作用，能更好地指导农田的管理和生产。

4、本发明中采用的精确传感器数据采集可以为农户提供对农田的温度、湿度、光照、降雨等大气环境参数，土壤环境如土壤含水量、土壤电导率、土壤温度等地下环境的有效监测，并根据监测结果对农田提供科学的管理指导，最终达到促进农作物果实增收的目的。

附图说明

图1是带多传感器的农田农情监测系统结构图；

图2是带多传感器的农田农情监测系统实施例。

具体实施例

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例以葡萄园的农情信息监测为例，如图1所示，一种可带多传感器的农田农情监测系统，包括MSP430数据处理模块109、GPRS无线通信模块110、太阳能电池板107、锂电池模块108、4.3寸液晶显示模块111和土壤含水量传感器101、土壤电导率传感器102、土壤温湿度传感器103、空气温湿度传感器104、光照强度传感器105、降水量传感器106；101、102土壤信息传感器采集的信号经过变换送入MSP430数据处理模块109中进行A/D 转换，103、104、105、106环境信息传感器数据通过MSP430数据处理模块109的SPI进行接收，各传感器数据经过处理转换后在4.3寸液晶显示模块111上显示；同时，MSP430数据处理模块109将采集信息编码为数据包后通过GPRS无线通信模块110将数据传送到农户手机或远程数据库服务器，研究人员则可通过移动终端或计算机客户端访问远程数据服务器来获取农田监测的各项数据信息。

所述农田农情监测系统的MSP430数据处理模块109、GPRS无线通信模块110和4.3寸液晶显示模块111，以及101、102、103土壤信息传感器和104、105、106环境信息传感器均采用太阳能电池板107或锂电池108供电；在阳光充足时，太阳能电池板107对系统各模块进行供电，同时对锂电池108进行充电，在没有阳光时，由锂电池108对系统各模块进行供电。

具体的，如图2 所示，农田农情监测系统多个传感器由土壤含水量传感器201、土壤电导率传感器202、土壤温湿度传感器203、空气温湿度传感器204、光照传感器205、降雨量传感器206组成。

其中，每个土壤传感器埋入土壤不同深度当中，可以直接监测土壤温度、电导率和含水量的微变化。201土壤含水量传感器型号为NHFS132，202土壤导电率传感器型号为EC5，203土壤温湿度传感器型号为带金属护套的PT100F，各土壤传感器信号输出为4～20mA电流，均通过4芯细电缆与地面上的配套模块相连接，经过变换送入209数据处理模块MSP430G2855的AD转换接口中，以测量其信号。

其中，农田农情监测系统中的空气温湿度传感器部署在葡萄园中央区域，可以直接获取空气温度和湿度微变化。204空气温湿度传感器型号为SHT11，该传感器带有金属防护罩，其通过4芯细电缆与209数据处理模块MSP430G2855连接，以测得传递信号。

其中，农田农情监测系统中的光照传感器部署在葡萄园中央区域，可以直接获取太阳光光照强度微变化。205光照传感器型号为GY-30，其通过4芯细电缆与209数据处理模块MSP430G2855连接，以测得传递信号。

其中，农田农情监测系统中的降雨量传感器用于测量葡萄园降雨量，将降雨量转换为开关量，206降雨量传感器型号为SL3-1，其通过2芯细电缆与209数据处理模块MSP430G2855连接，以测得传递信号。

其中，支持实时信息显示的211液晶显示屏选用工业级4.3寸屏，应用于实时显示葡萄园农情信息参数，以满足信息量的及时获取和反馈。

其中，支持永久在线的210无线通信模块GPRS选用工业级的KS-97迷你模块，其将MSP430G2855数据处理模块的数据打包后传送到农户手机或远程数据库服务器。

其中，农田农情监测系统的主要功能及实现如下：

 (1) 感知和监测葡萄园土壤中的含水量、电导率、温度和空气温度、湿度、光照、降雨量等信息的微变化信号；

 (2) 将监测获得的微变化信号通过A/D 转换为微弱的电信号；

 (3) 实时完整地显示和反馈葡萄园的监测信息。

 (4) 通过GPRS无线通信模块及时发送短消息或数据给农户手机或远程数据服务器。

Claims (5)

1.一种可带多传感器的农田农情监测系统，包括数据处理模块、无线通信模块、太阳能电池板、锂电池模块、液晶显示模块和多个环境和土壤信息传感器；土壤信息传感器采集的信号通过多路开关切换，并送入数据处理模块进行A/D 转换，环境信息传感器数据通过数据处理模块的串口进行接收，各传感器数据经过处理转换后在液晶显示模块上显示；同时，数据处理模块将采集信息编码为数据包后通过GPRS无线通信模块将数据传送农户手机或远程数据库服务器，研究人员可通过移动终端或计算机客户端访问远程数据服务器来获取农田监测的各项数据信息。

2.根据权利要求1所述农田农情监测系统的数据处理模块、无线通信模块和液晶显示模块，以及各环境和土壤信息传感器均采用太阳能电池板或锂电池，在阳光充足时，太阳能电池板对各模块进行供电，同时对锂电池进行充电，在没有阳光时，由锂电池对各模块进行供电。

3.根据权利要求1所述农田农情监测系统中包括：部署在农田土壤中不同深度的对土壤含水量、土壤电导率、土壤温度进行监测的传感器；部署在农田中心区域的对空气温度、空气湿度、光照强度、降雨量进行监测的传感器。

4.根据权利要求3所述农田农情监测系统对土壤温度和空气温度、湿度进行监测的传感器都配有金属防辐射罩。

5.根据权利要求4所述金属防辐射罩可有效防止室外辐射对空气温湿度传感器的工作影响，也可用于对传感器的保护。