CN104991049A - 土壤水分监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种土壤水分监测系统与方法，该系统包括：包括地下节点和地上汇聚节点；所述地下节点用于采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给地上汇聚节点；地上汇聚节点用于解析所述信息数据包并将其显示出来。本发明针对农业地域分散、地形多变、环境条件不同等特点，可以长期定位监测、不影响农田作业，具有较好的环境适应性和隐藏性，实现了多方位、网络化、快速准确地监测农田土壤水分信息，该系统结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及监测技术领域，尤其涉及一种土壤水分监测系统与方法。
背景技术
目前，土壤水分的监测通常都是采用在地下埋设传感器，然后通过线路与地上的数据读取设备相连，然而，这种方式由于地上的设备与地下的传感器用线路连接，使得暴露在地面上的设备不但影响耕作，而且地上设备容易受到地理、气象等自然因素的影响而无法做到数据的实时获取，并且地下的传感器不易部署。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种土壤水分监测系统与方法，旨在解决在现有的土壤水分监测系统采集土壤水分信息时，埋藏在地下传感器与地上收发设备的连接线比较繁琐，影响地面耕作，且容易受到地理、气象等自然因素的影响，无法做到数据实时获取，并且节点不易部署的问题。
一种土壤水分监测系统，包括若干地下节点和一个地上汇聚节点；
所述每个地下节点用于采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给对应的地上汇聚节点；
地上汇聚节点用于解析所述信息数据包并将其显示出来。
进一步地，如上所述的土壤水分监测系统，所述每个地下节点包括：地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器、地下能量供应模块，所述地下传感器与地下A/D转换器连接，地下A/D转换器与地下处理器模块连接，地下处理器模块与地下射频模块连接，地下能量供应模块分别与地下传感器模块、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器连接；
所述地上汇聚节点包括：地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上能量供应模块、地上显示模块，地上射频模块与地上A/D转换器连接，地上A/D转换器与地上处理器模块连接，地上处理器模块与地上显示模块连接，地上能量供应模块与地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上显示模块连接。
进一步地，如上所述的土壤水分监测系统，所述地下节点部署在作物耕作层下土壤0.5m至1m深度处，地下节点间距离在1m至2m间。
进一步地，如上所述的土壤水分监测系统，所述地下射频模块与地上射频模块之间通过以433MHz射频频率的非标准协议进行通信。
进一步地，如上所述的土壤水分监测系统，所述地下能量供应模块采用相互串联的3节1.5V干电池为地下节点供电；地上能量供应模块由相互串联的3节1.5V干电池或者太阳能为地上汇聚节点供电。
一种土壤水分监测方法，包括以下步骤：
利用地下节点采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给地上汇聚节点；
利用地上汇聚节点将所述信息数据包进行解析并将其显示出来。
本发明提供的土壤水分监测系统与方法，通过地上汇聚节点发布采集指令给地下节点，地下节点接收指令后实时采集土壤含水率，并将采集的数据信息通过地下无线射频模块传送至地上汇聚节点，地上汇聚节点通过显示模块实时显示土壤含水率数据信息。本发明针对农业地域分散、地形多变、环境条件不同等特点，可以长期定位监测、不影响农田作业，具有较好的环境适应性和隐藏性，实现了多方位、网络化、快速准确地监测农田土壤水分信息，该系统结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
附图说明
图1为本发明土壤水分监测系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明土壤水分监测系统结构示意图，如图1所示，本发明提供的土壤水分监测系统，包括若干地下节点和一个地上汇聚节点；所述每个地下节点用于采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给地上汇聚节点；地上汇聚节点用于解析所述信息数据包并将其显示出来。所述每个地下节点包括：地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器、地下能量供应模块，所述地下传感器与地下A/D转换器连接，地下A/D转换器与地下处理器模块连接，地下处理器模块与地下射频模块连接，地下能量供应模块分别与地下传感器模块、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器连接，所述地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器、地下能量供应模块被汇集封装在一个塑料壳内，构成一个地下节点；所述地上汇聚节点包括：地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上能量供应模块、地上显示模块，地上射频模块与地上A/D转换器连接，地上A/D转换器与地上处理器模块连接，地上处理器模块与地上显示模块连接，地上能量供应模块与地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上显示模块连接。
本发明提供的土壤水分监测系统，其利用地下节点采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给地上汇聚节点；利用地上汇聚节点将所述信息数据包进行解析并将其显示出来。
具体地，地上处理器模块发出采集土壤含水率信息的指令，该指令通过地上A/D转换器被转换为数字信号后通过地上射频模块发送给地下节点的地下射频模块，地下处理器模块从地下射频模块获取到该指令后，将其通过地下A/D转换器将其转换模拟信号，然后唤醒地下节点的传感器，地下节点的传感器开始检测地下土壤水分信息，然后将其检测到的信息通过A/D转换器转换成数字信号后发送给地下处理器模块，地下处理器模块将该信息通过地下射频模块发送给地上射频模块，地上处理器模块通过地上A/D转换器将该土壤水分信息转换成模拟信号后通过地上显示器模块显示传感器测量的土壤水分信息。
进一步地，为了不影响地面农田作业，所述地下节点部署在作物耕作层下土壤0.5m至1m深度处，地下传感器节点间距离在1m至2m间，地下控制器模块接收到采集命令后，地下传感器模块被唤醒，进行信息采集，然后将采集到的土壤含水率数据包上传至地上汇聚节点；
地上汇聚节点接收到数据包后，解析数据包获得各个地下传感器采集的数据。优选地，所述地下传感器通过广播方式发送数据包。地上汇聚节点向地下节点发送数据收集命令，通信范围内休眠的地下节点被唤醒；
所述地下传感器用于采集被监测区域环境中的土壤含水率信号，地下A/D转换器将采集的含水率信号转换成数字信号后传递给地下控制器模块；
所述地下射频模块用于接收地上汇聚节点中地上射频模块发出的下行通信中的采集命令；
所述地下射频模块与地上射频模块之间通过以433MHz射频频率的非标准协议进行通信。
所述地下能量供应模块采用相互串联的3节1.5V干电池为地下节点供电；地上能量供应模块由相互串联的3节1.5V干电池或者太阳能为地上汇聚节点供电。
所述地下节点包括24个无线通信信道，地下处理器模块采用MSP430低功耗单片机。
所述地下节点包含的地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器、地下能量供应模块均安装在一个采用开模制作工程制备的塑料密封外壳内，封口处用704密封胶做防水处理，该地下节点能耗低，隐藏性好，降低了系统使用成本，提高了系统稳定性和可靠性。
所述地下节点搭载了土壤水分传感器，地下处理器模块采用16位MSP430低功耗单片机，地下射频模块为8V-24VDC宽电压设计的百兆赫兹射频模块，最大发射功率100mW。地下节点采用打包方式进行数据控制传输，传输速率为2400bps-57600bps。地下射频模块采用标准四分之一波长的单极全向天线，阻抗是50欧姆，接口是SMA公头，GFSK调制方式。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种土壤水分监测系统，其特征在于，包括若干地下节点和一个地上汇聚节点；
所述每个地下节点用于采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给对应的地上汇聚节点；
地上汇聚节点用于解析所述信息数据包并将其显示出来。
2.根据权利要求1所述的土壤水分监测系统，其特征在于，所述每个地下节点包括：地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器、地下能量供应模块，所述地下传感器与地下A/D转换器连接，地下A/D转换器与地下处理器模块连接，地下处理器模块与地下射频模块连接，地下能量供应模块分别与地下传感器、地下处理器模块、地下射频模块、地下A/D转换器连接；
所述地上汇聚节点包括：地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上能量供应模块、地上显示模块，地上射频模块与地上A/D转换器连接，地上A/D转换器与地上处理器模块连接，地上处理器模块与地上显示模块连接，地上能量供应模块与地上处理器模块、地上射频模块、地上A/D转换器、地上显示模块连接。
3.根据权利要求2所述的土壤水分监测系统，其特征在于，所述地下节点部署在作物耕作层下土壤0.5m至1m深度处，地下节点间距离在1m至2m间。
4.根据权利要求2所述的土壤水分监测系统，其特征在于，所述地下射频模块与地上射频模块之间通过以433MHz射频频率的非标准协议进行通信。
5.根据权利要求2所述的土壤水分监测系统，其特征在于，所述地下能量供应模块采用相互串联的3节1.5V干电池为地下节点供电；地上能量供应模块由相互串联的3节1.5V干电池或者太阳能为地上汇聚节点供电。
6.根据权利要求2所述的土壤水分监测系统，其特征在于，所述地下处理器模块采用MSP430单片机。
7.一种土壤水分监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用地下节点采集土壤水分信息，并将采集的信息数据包通过广播方式发送给地上汇聚节点；
利用地上汇聚节点将所述信息数据包进行解析并将其显示出来。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107454560A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-12-08 | 中北大学 | 通信特性获取方法及装置 |
| CN108260099A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-06 | 中国矿业大学 | 水下磁感应无线传感网络的媒体接入控制方法 |
| CN110673666A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种保持土壤水分的方法 |
| US11342956B2 (en) | 2019-12-12 | 2022-05-24 | GroGuru, Inc. | Wireless two-way communication in complex media |
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- 2015-06-29 CN CN201510374226.2A patent/CN104991049A/zh active Pending
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| CN108260099A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-06 | 中国矿业大学 | 水下磁感应无线传感网络的媒体接入控制方法 |
| CN108260099B (zh) * | 2017-12-25 | 2021-01-08 | 中国矿业大学 | 水下磁感应无线传感网络的媒体接入控制方法 |
| CN110673666A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种保持土壤水分的方法 |
| US11342956B2 (en) | 2019-12-12 | 2022-05-24 | GroGuru, Inc. | Wireless two-way communication in complex media |
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