CN104267066A - 一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统 - Google Patents

Abstract

一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统，多节活立木水分传感器，由若干个单节活立木水分传感器组成，还包括连接电缆。所述的单节活立木水分传感器包括线路控制板、金属扎带电极、塑料外壳、航空接头。活立木健康状态检测系统，包括多节活立木水分传感器、采集器、后台PC机、数据库。本发明一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统有效的实现了对活立木含水量的检测，从而为认识研究活立木茎体中水分的迁移，掌握活立木的健康状态奠定了基础。

Description

一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是涉及一种活立木水分传感器以及应用该水分传感器的活立木健康状况检测系统。

背景技术

作为陆地范围内最大的生态系统，森林资源中树木的新陈代谢与水息息相关。随着世界人口的增长，需水量的增加，人类各种开发活动的加剧，全球可利用水资源所面临的压力也有增无减。另一方面，树木本身的用水量也并非越多越好，采取科学的节水技术，实时检测出树木体内的含水量，实现按需供水已成为植物学家们共同关注的问题。

因此，实现对活立木体内含水量的实时监测，精确出树木需水量和需水规律。从而实现适时适量对活立木体进行供水，达到科学节水的目的。同时通过其水分的变化规律也可推导出活立木的健康状态，以便更加科学的对活立木进行管理。

发明内容

本发明的目的是提供一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统，用于监测活立木不同位置的茎体含水率的变化规律以研究活立木的健康状况等。

一种多节活立木水分传感器，由若干个单节活立木水分传感器组成，还包括连接电缆；所述的单节活立木水分传感器包括线路控制板、金属扎带电极、塑料外壳、航空接头；连接电缆的两端接有与传感器上的航空接头相对应的航空接头，若干个活立木水分传感器也通过连接电缆相互插接。各个单节活立木水分传感器之间内部通讯与供电采用连接电缆进行连接，节与节之间相互独立，并且单个单节活立木水分传感器通过RS485总线与采集器连接。

单节活立木水分传感器包括从控单片机、活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、外部直流5V电源、RS485总线接口收发控制单元、RS485总线接口；

外部直流5V电源连接从控单片机的电源输入端，活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、RS485总线收发控制单元连接从控单片机的信号输入端，RS485总线收发控制单元连接RS485总线接口，活立木水分检测控制单元连接活立木水分检测单元的控制信号输入端；

外部直流5V电源用于给单节活立木水分检测单元供电，活立木水分检测控制单元用于控制活立木水分检测单元检测水分，活立木水分检测单元用于检测活立木中的含水量，RS232串口下载单元用于下载相应的程序到从控单片机，RS485地址控制单元用于配置单节活力木水分传感器的通讯地址，RS485总线接口收发控制单元用于控制从控单片机与RS485总线间的通讯，RS485总线接口用于接入RS485总线。

本发明一种活立木健康状态检测系统，包括多节活立木水分传感器、采集器、后台PC机、数据库；多节活立木水分传感器与采集器之间通过CAN总线连接，采集器与后台PC机之间通过GPRS无线网络连接：多节活立木水分传感器用于采集活立木不同部位的水分数据，并将接收的数据通过无线GPRS网络上传到后台PC机；后台PC机接收并处理采集器传来的数据后，做出相应的分析处理，并且将分析结果上传到数据库。

所述采集器包括主控单片机、flash存储单元、RTC实时时钟、LED指示灯、RS485总线接口单元、RS232串口单元；

主控单片机的信号输入输出端连接flash存储单元的数据输入输出端，主控单片机的时钟信号输入端连接RTC实时时钟的信号输出端，主控单片机的信号输出端连接LED指示灯的控制信号输入端，主控单片机的数据输入输出端连接RS485总线单元和RS232串口单元；

主控单片机用于控制从控单片机进行相应的数据采集上传，flash存储单元用于存储多节活立木水分传感器的各种检测数据和信息，RS485总线单元用于实现各个单节活立木水分传感器的通信连接，RS232串口单元用于实现和上位机之间的通信和数据传输及程序的下载，LED指示灯用于指示通讯状态和上电状态，RTC实时时钟用于标示发送数据的具体时间。

所述采集器在采集数据时，每次只采集其中一个单节活立木水分传感器的数据，较佳的，采集器采集活立木水分时，控制对应的单节活立木水分传感器上电，采集完毕后断开电源，可以达到节能的目的，同时有效地减少了节与节之间的电磁干扰。

本发明一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统有效的实现了对活立木含水量的检测，从而为认识研究活立木茎体中水分的迁移，掌握活立木的健康状态奠定了基础。

下面结合附图对本发明的一种多节活立木水分传感器及活立木健康状态检测系统作进一步说明。

附图说明

图1为本发明活立木健康状态检测系统结构图；

图2为本发明单节活立木水分传感器结构示意图；

图3为本发明多节活立木水分传感器结构示意图；

图4为本发明单节活力木水分传感器原理框图；

图5为本发明活立木健康状态检测系统中采集器原理框图；

具体实施方式

如图1所示，本发明活立木健康状态检测系统包括多节活立木水分传感器1-1、采集器1-2、后台PC机1-3、数据库1-4，多节活力木水分传感器1-1与采集器1-2之间通过RS485总线连接，采集器1-2与后台PC机1-3之间通过RS232接口连接；多节活立木水分传感器1-1用于采集活立木茎体中水分数据，并将采集到的水分值传送给采集器1-2；采集器1-2用于接收多节活立木水分传感器1-1采集的活立木茎体水分数据，并且将接收的数据上传到后台PC机1-3；后台PC机接收并处理采集器1-2传来的数据后，做出相应的分析处理，并且将分析结果上传到数据库1-4。

如图2所示，本发明单节活立木水分传感器的结构包括线路控制板2-2、密封盒盒体2-3、密封盒盖体2-1、金属扎带电极2-5、航空接头2-4；线路控制板2-2中嵌入了各种功能模块；航空插头2-4用于实现单节活立木水分传感器之间的连接与数据传输；密封盒盒体2-3与密封盒盖体2-1用于保护线路控制板2-2，防止其进水或遭到破坏；金属扎带电极2-5用于将密封盒盒体2-3固定在活立木茎体上并且发射电磁波检测活立木茎体中的水分。

如图3所示，本发明多节活立木水分传感器由若干个单节活立木水分传感器组成，包括连接电缆3-1、单节活立木水分传感器3-2；连接电缆3-1两端装有航空接头用于和单节活立木水分传感器3-2中的航空接头插接；若干个单节活立木水分传感器3-2之间也通过连接电缆3-1相互插接。

如图4所示，单节活立木水分传感器包括从控单片机、活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、外部直流5V电源、RS485总线接口收发控制单元、RS485总线接口；

外部直流5V电源连接从控单片机的电源输入端，活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、RS485总线收发控制单元连接从控单片机的信号输入端，RS485总线收发控制单元连接RS485总线接口，活立木水分检测控制单元连接活立木水分检测单元的控制信号输入端；

外部直流5V电源用于给单节活立木水分检测单元供电，活立木水分检测控制单元用于控制活立木水分检测单元检测水分，活立木水分检测单元用于检测活立木中的含水量，RS232串口下载单元用于下载相应的程序到从控单片机，RS485地址控制单元用于配置单节活力木水分传感器的通讯地址，RS485总线接口收发控制单元用于控制从控单片机与RS485总线间的通讯，RS485总线接口用于接入RS485总线。

如图5所示，本发明活立木健康状态检测系统中采集器包括主控单片机、flash存储单元、RTC实时时钟、LED指示灯、RS485总线接口单元、RS232串口单元；

主控单片机的信号输入输出端连接flash存储单元的数据输入输出端，主控单片机的时钟信号输入端连接RTC实时时钟的信号输出端，主控单片机的信号输出端连接LED指示灯的控制信号输入端，主控单片机的数据输入输出端连接RS485总线单元和RS232串口单元；

主控单片机用于控制从控单片机进行相应的数据采集上传，flash存储单元用于存储多节活立木水分传感器的各种检测数据和信息，RS485总线单元用于实现各个单节活立木水分传感器的通信连接，RS232串口单元用于实现和上位机之间的通信和数据传输及程序的下载，LED指示灯用于指示通讯状态和上电状态，RTC实时时钟用于标示发送数据的具体时间。

本实施例中单节活力木水分传感器之间内部数据通讯供电与机械连接采用连接电缆进行连接，节与节之间相互独立，并且各个单节活立木水分传感器通过RS485总线接口接入RS485总线，从而实现各个单节活立木水分传感器与采集器之间的连接。

本实施例中采集器在采集数据时，每次只采集其中一个单节活立木水分传感器的数据，较佳的，采集器采集活立木水分时，控制对应的单节活立木水分传感器上电，采集完毕后断开电源，可以达到节能的目的，同时有效地减少了节与节之间的电磁干扰。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多节活立木水分传感器，其特征在于由若干个单节活立木水分传感器(3-2)组成，还包括连接电缆(3-1)；所述单节活立木水分传感器(3-2)包括线路控制板(2-2)、密封盒盒体(2-3)、密封盒盖体(2-1)、金属扎带电极(2-5)、航空接头(2-4)；连接电缆(3-1)两端装有航空接头与单节活立木水分传感器(3-2)上的航空接头(2-5)相对应的航空接头相互插接，若干个单节活立木水分传感器(3-2)之间也通过连接电缆(3-1)相互插接，线路控制板(2-2)中嵌入了各种功能模块，连接电缆(3-1)用于实现单节活立木水分传感器(3-2)之间的连接。

2.根据权利要求1所述的多节活立木水分传感器，其特征在于，各个单节活立木水分传感器之间内部通讯与供电采用连接电缆进行连接，节与节之间相互独立，并且单个单节活立木水分传感器通过RS485总线与采集器连接。

3.根据权利要求1或2所述的多节活立木水分传感器，其特征在于，包括从控单片机、活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、外部直流5V电源、RS485总线接口收发控制单元、RS485总线接口；

外部直流5V电源连接从控单片机的电源输入端，活立木水分检测单元、RS232串口下载单元、RS485地址配置单元、RS485总线收发控制单元连接从控单片机的信号输入端，RS485总线收发控制单元连接RS485总线接口，活立木水分检测控制单元连接活立木水分检测单元的控制信号输入端；

外部直流5V电源用于给单节活立木水分检测单元供电，活立木水分检测控制单元用于控制活立木水分检测单元检测水分，活立木水分检测单元用于检测活立木中的含水量，RS232串口下载单元用于下载相应的程序到从控单片机，RS485地址控制单元用于配置单节活力木水分传感器的通讯地址，RS485总线接口收发控制单元用于控制从控单片机与RS485总线间的通讯，RS485总线接口用于接入RS485总线。

4.一种活立木健康状态检测系统，其特征在于，包括权利要求1～3任一所述的多节活立木水分传感器(1-1)、采集器(1-2)、后台PC机(1-3)、数据库(1-4)，多节活力木水分传感器(1-1)与采集器(1-2)之间通过RS485总线连接，采集器(1-2)与后台PC机(1-3)之间通过RS232接口连接；多节活立木水分传感器(1-1)用于采集活立木茎体中水分数据，并将采集到的水分值传送给采集器(1-2)；采集器(1-2)用于接收多节活立木水分传感器(1-1)采集的活立木茎体水分数据，并且将接收的数据上传到后台PC机(1-3)；后台PC机接收并处理采集器(1-2)传来的数据后，做出相应的分析处理，并且将分析结果上传到数据库(1-4)。

5.根据权利要求4所述的一种冻土检测系统，其特征在于，所述采集器(1-2)包括主控单片机、flash存储单元、RTC实时时钟、LED指示灯、RS485总线接口单元、RS232串口单元；

主控单片机的信号输入输出端连接flash存储单元的数据输入输出端，主控单片机的时钟信号输入端连接RTC实时时钟的信号输出端，主控单片机的信号输出端连接LED指示灯的控制信号输入端，主控单片机的数据输入输出端连接RS485总线单元和RS232串口单元；

主控单片机用于控制从控单片机进行相应的数据采集上传，flash存储单元用于存储多节活立木水分传感器的各种检测数据和信息，RS485总线单元用于实现各个单节活立木水分传感器的通信连接，RS232串口单元用于实现和上位机之间的通信和数据传输及程序的下载，LED指示灯用于指示通讯状态和上电状态，RTC实时时钟用于标示发送数据的具体时间。

6.根据权利要求4所述的一种冻土检测系统，其特征在于，所述采集器(1-2)采集数据时，每次只采集其中一个单节活立木水分传感器的数据，较佳的，采集器采集活立木水分时，控制对应的单节活立木水分传感器上电，采集完毕后断开电源，可以达到节能的目的，同时有效地减少了节与节之间的电磁干扰。