CN106033085A - 一种土壤盐碱度定位监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种土壤盐碱度定位监测装置，包括信息存储发送装置和土壤信息采集装置，所述土壤信息采集装置包括测量电路板、用于保护测量电路板的保护壳和设于保护壳外壁的探针，所述信息存储发送装置包括信息存储发送器和天线；所述信息存储发送器通过信号传输线与所述土壤信息采集装置相连，通过数据线与所述天线相连。本发明所述的监测系统可靠性强、效率高、成本低、安装拆卸方便，不需要亲自操作，节省人力物力，易于批量生产及大规模的推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及农业信息技术领域，特别是涉及一种土壤盐碱度定位监测装置。
背景技术
土壤盐碱化不仅危害作物赖以生存的土壤条件，而且祸及作物的生长，造成作物缺苗或死亡，从而阻碍农业生产的发展，土壤盐碱化是当地发展农业经济的重要限制因素。当前，我国土壤盐碱化有进一步加剧的趋势，需要对土壤的盐碱度进行长期定点监测。
在现有专利中，公告号201540283的专利发明了一种农用土壤盐碱度检测仪，利用万用表原理测量土壤盐碱度，方便普通农民通过设定按钮选择和借助设置于单片机内的程序和数据存储器选择作物，能测量土壤含盐量，显示土壤盐化种类和程度，但该专利必须人工操作，不能进行长期定位监测。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术在对土壤盐碱度测量的过程中存在的只有人工操作，不能长期定位监测的缺陷，本发明提供一种长期定位获取土壤的温度、湿度、盐分含量等指标的监测装置。
(二)技术方案
包括信息存储发送装置和土壤信息采集装置，所述土壤信息采集装置包括测量电路板、用于保护测量电路板的保护壳和设于保护壳外壁的探针，所述信息存储发送装置包括信息存储发送器和天线；所述信息存储发送器通过信号传输线与所述土壤信息采集装置相连，通过数据线与所述天线相连。
本发明中，所述土壤信息采集装置的具体结构如下：所述保护壳为圆柱形保护壳，在所述圆柱形保护壳的顶部外壁设有螺纹，所述探针设于所述圆柱形保护壳外壁的非螺纹位置，所述探针底部固定有防水金属连接器；本发明中所述探针的设置优级选为与圆柱形底圆直径的方向。
所述圆柱型保护壳的顶部设有带塑料接头的密封盖；所述密封盖内侧设有电路板载体，所述测量电路板固定于所述电路板载体上，所述测量电路板包括土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板；所述土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板通过导线分别与所述探针连接；
所述信号传输线的一端通过所述塑料接头伸入所述圆柱形保护壳，分别与所述土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板供连接。本发明所述的土壤信息采集装置，保护壳起到保护的作用，防止土壤颗粒和水的进入，所述探针埋入土壤中，可随时对土壤的各项指标进行检测，并将其传送给测量电路板进一步能过信号传输线输送到信息存储发送器。该采集装置埋入土壤中，不需人工操作，省时省力，信息采集全面。
本发明中，所述信息存储发送装置的具体结构如下：包括信息存储发送电路板和套在所述信息存储发送电路板外部的保护箱；
所述信息存储发送电路板上固定有处理器以及与所述处理器连接的晶振、RAM存储器、FPGA现场可编程门阵列、信号发射器、Flash存储器、复位电路；
所述FPGA现场可编程门阵列连接有信号放大器、滤波器、ADC模数转换器，所述信号放大器、滤波器、ADC模数转换器连接有3个I/O接入端口；所述信号传输线的另一端分别连接所述的I/O接入端口；
所述信号发射器为无线射频发射器，包括GSM发射模块和GPRS发射模块，通过标准接口固定在所述信息存储电路板上，所述信号发射器还包括有天线接口，通过数据线与所述天线连接。采用本发明所述结构的信息存储发送装置，不仅提供了多接入端口，能同时连接土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板，而且还包括了对采集的土壤信息的滤波处理与模数转换，有效提高了采集信息的准确率；同时，该装置处理速度快、运行稳定、能耗低，适合于野外应用。
本发明中，还包括供电装置，包括供电器和太阳能电池板，所述供电器包括蓄电池和保护罩，所述太阳能电池板、蓄电池和所述信息存储发送器通过电源线依次连接。
本发明中，所述信号传输线优选为RS232型数据线。RS232数据线中包括2条电源线和1条信号传输线。
本发明中，所述FPGA现场可编程门阵列为Virtex-7型。采用本发明所述结构的FPGA现场可编程门阵列，系统性能好，功耗低，信号处理能力强，存储器接口性能高达2133Mbps，多达200万个逻辑单元，有效解决了同时采集与处理土壤温湿度测量信息、土壤电导率测量信息、土壤电磁衰减率测量信息速度慢的问题。
本发明中，所述天线为棒状的全向天线，橡皮制作，2.4G/5.8G双频；所述天线底部有螺口，起到固定天线的作用。采用本发明所述的天线，能有效提高信息存储发送装置上的信号发射器接收到无线通讯信号强度，能确保在信号较弱的条件下保持信息发送的正确率。
本发明中，所述信息存储发送器、天线、太阳能电池板、供电器、土壤信息采集装置安装于T型管上，在所述T形管上的分布情况为：所述天线和太阳能电池板在所述T型管的顶部，所述信息存储发送器和所述供电器在所述T型管的中部，所述土壤信息采集装置在所述T型管的底部。将本明所述的土壤盐碱度定位装置设于T型管上，各种仪器的安放紧凑合理，易于安装拆卸，方便在田间使用。
本发明中，所述T型管为空心管，所述T形管底端内壁设有螺纹，与所述圆柱形保护壳顶部外壁的螺旋相契合，用于固定所述土壤信息采集装置，所述T形管中部设有小孔，所述信号传输线从所述信息存储发送器发出穿入所述小孔与所述土壤信息采集装置相连接。使用空心的T型管，方便各连接线在管内安放，可起到保护线路的作用，同时空心管更易于安装螺栓等，有利于各种仪器的安装。
(三)有益效果
本发明的土壤盐碱度定位监测装置，可以实现对土壤的温度、湿度、盐分含量、酸碱度信息的长期定位采集与无线传输，采集信息量大，不需人工操作，节省人力物力。
该监测系统可靠性强、效率高、成本低、安装拆卸方便，易于批量生产及大规模的推广使用。
附图说明
图1为一种土壤盐碱度定位监测系统结构示意图。
图中，1：天线，2：太阳能电池板，3：T型管，4：防水接口，5：固定夹，6：信息存储发送器，7：供电器，8：土壤信息采集装置。
图2为一种土壤信息采集装置结构示意图。
图中，8-1：RS232型数据线，8-2：中间塑料接头，8-3：密封盖，8-4：铁杆，8-5：螺纹紧固件，8-6：防水金属连接器，8-7：探针，8-8：接线端口，8-9：土壤温湿度测量电路板，8-10：土壤电导率测量电路板，8-11：土壤电磁衰减率测量电路板，8-12：圆柱型保护壳。
图3为一种土壤盐碱度定位监测装置的信息存储发送电路板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种固定于T形管上的土壤盐碱度定位监测装置，并对其功能进行描述。
如图1，一种土壤盐碱度定位监测装置，包括：T型支撑架3，以及固定在T型支撑架上的信息存储发送器6、供电器7、土壤信息采集装置8、天线1、太阳能电池板2；所述天线1和太阳能电池板2通过螺丝分别固定于所述T型管3的顶部，所述信息存储发送装置6和供电装置7通过固定夹5分别固定于所述T型支撑架中部，所述土壤信息采集装置8通过螺纹旋转固定于所述T型支撑架3的底部；所述天线1通过数据线与信息存储发送器6连接，所述信息存储发送器6通过设置于T型支撑架中3中的3根RS232型数据线与土壤信息采集装置8连接，所述太阳能电池板2通过电源线与供电器7连接，所述供电器7通过电源线与信息存储发送器6连接。
所述T型支撑架包括空心圆柱铁管，所述空心圆柱铁管顶端通过螺丝固定有空心方形铁杆，所述空心圆柱铁管底端空心内壁具有螺纹，用于固定所述土壤信息采集装置，所述空心圆柱铁管中段有一小孔用于信息存储发送装置与土壤信息采集装置之间的3根RS232型数据线设置于所述空心圆柱铁管内。
如图2，所述土壤信息采集装置包括：RS232型数据线8-1，中间塑料接头8-2，密封盖8-3，铁杆8-4，螺纹紧固件8-5，防水金属连接器8-6，探针8-7，接线端口8-8，土壤温湿度测量模块8-9，土壤电导率测量模块8-10，土壤电磁衰减率测量模块8-11，圆柱型保护壳8-12。
所述圆柱型保护壳8-12，用于保护设置于圆柱型保护壳内的器件；所述圆柱型保护壳的顶部外壁具有螺纹，可与所述T型支撑架3的空心圆柱铁管内壁的螺纹匹配；所述圆柱型保护壳8-12还包括固定在两边外侧的18根探针8-7，每边固定有9根探针，所述探针为6cm长度的渗透式探针，所述探针底部还固定有防水金属连接器。
所述圆柱型保护壳8-12包括通过螺纹固定于顶端内壁的密封盖8-3，在所述密封盖中间固定有塑料接头8-2，用于3根RS232型数据线8-1从密封盖中间穿过并固定RS232型数据线防止其晃动；所述密封盖下表面还固定有铁杆8-4，在铁杆的另一端通过螺纹紧固件8-5依次固定有土壤温湿度测量电路板8-9、土壤电导率测量电路板8-10、土壤电磁衰减率测量电路板8-11；所述土壤温湿度测量电路板8-9与上部的4根探针连接，所述土壤电导率测量电路板8-10与中间的6根探针连接，所述土壤电磁衰减率测量电路板与8根下部的探针连接。
所述3根RS232型数据8-1分别与所述土壤温湿度测量电路板8-9、土壤电导率测量电路板8-10、土壤电磁衰减率测量电路板8-11相连接。
所述信息存储发送电路板的结构如图3所求，所述信息存储发送电路板上固定有处理器以及与所述处理器连接的晶振、RAM存储器、FPGA现场可编程门阵列、信号发射器、Flash存储器、复位电路；
所述FPGA现场可编程门阵列连接有信号放大器、滤波器和ADC模数转换器，所述信号放大器、滤波器和ADC模数转换器上连接有3个I/O接入端口，所述3根RS232数据线的另一端分别插入I/O接入端口；
所述信号发射器为无线射频发射器，包括GSM发射模块和GPRS发射模块，通过标准接口固定在所述信息存储电路板上，所述信号发射器还包括有天线接口，通过数据线与固定在所述T型支撑架上的天线1连接。
本实施例的一种土壤盐碱度定位监测装置的具体工作过程如下：
(1)启动信息存储发送装置
将各装置进行安装与连接后，开启信息存储发送装置，等待40ms后信息存储发送装置向土壤信息采集装置开始供电。
(2)开启土壤信息采集装置
土壤信息采集装置的土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板开始启动，等待20ms后，完成装置的启动。
(3)采集土壤的温度、湿度、盐分含量、酸碱度信息
土壤信息采集装置启动，自动开始采集土壤的温度、湿度、盐分含量、酸碱度信息，并将采集的信息发送至信息存储发送装置。
(4)传输信息
信息存储发送装置接收到采集土壤的温度、湿度、盐分含量、酸碱度信息后，判断当前的无线移动网络信号，如果有无线移动网络信号，则选择通过无线移动网络方式传输；如果当前没有无线移动网络信号或者信号较弱时，则选择临时存储在RAM存储器中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种土壤盐碱度定位监测装置，其特征在于，包括土壤信息采集装置和信息存储发送装置，所述土壤信息采集装置包括测量电路板、用于保护测量电路板的保护壳和设于保护壳外壁的探针，所述信息存储发送装置包括信息存储发送器和天线；所述信息存储发送器通过信号传输线与所述土壤信息采集装置相连，通过数据线与所述天线相连。
2.根据权利要求1所述的定位监测装置，其特征在于，所述保护壳为圆柱形保护壳，在所述圆柱形保护壳的顶部外壁设有螺纹，所述探针设于所述圆柱形保护壳的非螺纹位置，所述探针底部固定有防水金属连接器；
所述圆柱型保护壳的顶部设有带塑料接头的密封盖；所述密封盖内侧设有电路板载体，所述测量电路板固定于所述电路板载体上，所述测量电路板包括土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板；所述土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板通过导线分别与所述探针连接；
所述信号传输线的一端通过所述塑料接头伸入所述圆柱形保护壳，分别与所述土壤温湿度测量电路板、土壤电导率测量电路板、土壤电磁衰减率测量电路板连接。
3.根据权利要求1或2所述的定位监测装置，其特征在于，所述信息存储发送器包括信息存储发送电路板和套在所述信息存储发送电路板外部的保护箱；
所述信息存储发送电路板上固定有处理器以及与所述处理器连接的晶振、RAM存储器、FPGA现场可编程门阵列、信号发射器、Flash存储器、复位电路；
所述FPGA现场可编程门阵列连接有信号放大器、滤波器、ADC模数转换器，所述信号放大器、滤波器、ADC模数转换器连接有I/O接入端口；所述信号传输线的另一端分别连接所述的I/O接入端口；
所述信号发射器为无线射频发射器，包括GSM发射模块和GPRS发射模块，通过标准接口固定在所述信息存储电路板上，所述信号发射器还包括有天线接口，通过数据线与所述天线连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的定位监测装置，其特征在于，还包括供电装置，所述供电装置包括供电器和太阳能电池板，所述供电器包括蓄电池和保护罩，所述太阳能电池板、蓄电池和所述信息存储发送器通过电源线依次连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的定位监测装置，其特征在于，所述信号传输线为RS232型数据线。
6.根据权利要求1～5任一项所述的定位监测装置，其特征在于，所述FPGA现场可编程门阵列为Virtex-7型。
7.根据权利要求1～6任一项所述的定位监测装置，其特征在于，所述天线为棒状的全向天线，橡皮制作，2.4G/5.8G双频；所述天线底部有螺口，起到固定天线的作用。
8.根据权利要求1～7任一项所述的定位监测装置，其特征在于，所述信息存储发送器、天线、太阳能电池板、供电器、土壤信息采集装置安装于T型管上，在所述T形管上的分布情况为：所述天线和太阳能电池板在所述T型管的顶部，所述信息存储发送器和所述供电器在所述T型管的中部，所述土壤信息采集装置在所述T型管的底部。
9.根据权利要求1～8任一项所述的定位监测装置，其特征在于，所述T型管为空心管，所述T形管底端内壁设有螺纹，与所述圆柱形保护壳顶部外壁的螺旋相契合，用于固定所述土壤信息采集装置，所述T形管中部设有一小孔，所述信号传输线从所述信息存储发送器发出穿入所述小孔与所述土壤信息采集装置相连接。
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| CN107421990A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-12-01 | 朱拥军 | 原位土壤盐分检测装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161019 |
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