CN106921732A - 一种土壤pH监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土壤pH监测装置及方法，所述装置包括MCU以及与所述MCU分别连接的如下部件：电源模块、采集模块、故障排除模块、显示模块、无线传输模块。本发明通过土壤pH传感器监测实时pH数据，并将数据无线传送给数据中转站点，然后所述数据中转站点再无线传送给远方的服务器。服务器将接收到的土壤pH值信息发送到用户的手机上。这样，用户通过手机终端就可实时监控大棚土壤pH监测环境。当土壤的pH值出现异常时，可以进行及时的处理，保障农作物的生产安全。通过一个MCU即可精准控制所有其他模块的开关，接收处理数据，有效提升了效率；故障排除模块的设置，提高了装置的故障应对能力。

Description

一种土壤pH监测装置及方法
技术领域
本发明属于智能农业技术领域，具体涉及一种土壤pH监测装置及使用其进行pH监测的方法。
背景技术
随着农业产业规模不断扩大和技术的不断普及，大棚数量不断增多。土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一，是土壤形成和熟化培肥过程的一个指标。在土壤中，土壤的酸碱度参与许多化学反应，对许多土壤性质产生影响。微生物活动、有机质的合成与分解、土壤保持养分的能力以及土壤发生过程中元素的迁移等，都与土壤pH有关。各种植物都有其适宜的pH范围，超过这个范围生长即受阻。
传统的土壤pH监测需要把监测的土壤成分送往实验室,检测周期比较长。传统的土壤pH监测控制是农户到大棚人工读取土壤pH值，如果仅靠人工既耗人力，又容易发生差错。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的土壤pH检测措施就显现出很大的局性。农户不能随时随地得知大棚内的土壤pH值，并及时做出相应处理达到将土壤pH控制在适合农作物生产的范围内的效果，进而影响了农作物的生长和产量。
中国专利申请号为201510704135.0的发明专利申请，公开了一种便携式无线监测土壤pH值装置，包括壳体，支柱；所述壳体底部连接支柱，所述支柱底部上设有探针；所述壳体上设有显示器，所述壳体侧面上设有充电接口和有线数据传输口；所述壳体内部设有控制电路板，所述壳体顶部设有控制按钮；所述支柱内部设有蓄电池；所述蓄电池连接控制电路板，所述控制电路板分别连接充电接口，有线数据传输口，显示器，控制按钮，探针。所述控制电路板上设有CPU主控模块，传感器采集模块，通讯模块，存储器；所述CPU主控模块分别连接传感器采集模块，通讯模块，存储器。
然而上述土壤pH值监测装置的缺点在于，其通讯模块采用有线或无线方式直接和远方服务器进行通信，而大棚内往往由于无线信号不好，经常导致监测数据无法及时上传服务器，而有线传递信号的方式会导致操作不便，而且布线复杂费时。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种土壤pH监测装置，该装置包括MCU和多组无线通信协议，内置安全加密技术和算法，能够提供远程和本地模式下的数据上传。本发明土壤pH监测装置是直接插进土壤里面，实时的采集到数据并将数据上传到网关或服务器。
具体的，根据本发明的一个方面，提供了一种土壤pH监测装置，所述装置包括MCU以及与所述MCU分别连接的如下部件：电源模块、采集模块、故障排除模块、显示模块、无线传输模块。
优选的，所述电源模块为电池或市电。
优选的，所述采集模块为土壤pH传感器。
优选的，所述装置还包括LED和按键，所述LED用于显示工作状态，所述按键用于开关所述监测装置或者设定报警阈值。
优选的，所述装置进一步包括中转站点，所述无线传输模块能够与所述中转站点无线通信。
更优选的，所述中转站点是路由器或者是具有2G/3G/4G无线通信功能的移动终端。
更优选的，所述中转站点可以上传土壤pH监测数据到服务器和发送控制命令到无线传输模块。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种土壤pH监测方法，其使用如上所述的土壤pH监测装置，所述无线传输模块将采集模块采集到的土壤pH值无线传输给中转站点，同时在显示模块上显示土壤pH值，中转站点将数据传输给远方的服务器。
优选的，当监测装置不传输数据时处于低功耗睡眠模式，定时唤醒监测装置，采集并无线发送数据。
优选的，所述服务器将土壤pH值数据发送到用户的移动终端。
本发明的有益效果如下：本发明可以智能采集土壤pH值无线发送给农户，便于用户随时随地了解大棚土壤pH值，并及时做出相应处理达到将土壤pH控制在适合农作物生产的范围内的效果，保证了农作物的生长和产量。通过一个MCU即可精准控制所有其他模块的开关，接收处理数据，有效提升了效率；故障排除模块的设置，提高了装置的故障应对能力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置的工作原理示意图。
图2为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置的结构原理示意图。
图3为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置的放置方式示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明涉及电源模块、采集模块、显示模块、无线传输模块和控制器等相结合的技术，通过合理的规划、设计并建设一套智能监测系统，可以检测棚内多个位置的土壤pH。
图1为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置的工作原理示意图。如图1所示，本发明通过土壤pH传感器监测实时pH数据，并将数据无线传送给数据中转站，然后所述数据中转站再无线传送给远方的手机端或者PC端，可选的，还可以无线传送给远方的服务器。
图2为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置的结构原理示意图。如图2所示，所述装置包括MCU1以及与所述MCU1相连接的如下部件：电源模块2、采集模块3、故障排除模块(Debug)4、显示模块5、无线传输模块6。
所述MCU(Microcontrol ler Uni t，又称单片机)内置安全加密技术和算法，能够提供远程和本地模式下的数据上传。电源模块2可以是外接市电或者电池。采集模块3采用常见的各种土壤pH传感器，使用时直接插入待测土壤之中。故障排除模块4可以是集成在MCU内的内部存储器来实现，也可以是位于MCU外的独立存储器，能够及时排除监测装置出现的故障或重新启动所述监测装置。显示模块5可以使用LCD显示屏或者数码显示管。
本发明的无线传输模块6支持蓝牙、Wifi等常见的无线传输方式，能够自动与中转站点7形成网络，将采集模块3采集到的土壤pH值无线传输给中转站点7，同时在显示模块5上显示土壤pH值，中转站点7负责将数据传输给远方的服务器8。所述中转站点7的实现形式可以是路由器或者是具有2G/3G/4G无线通信功能的移动终端，从而可以和远方的服务器8进行无线通信。
上述远方的服务器8可以根据SN(Serial Number，即序列号)号对监测装置进行管理，提高监测装置的维护效率。因此监测装置必须存储SN号，才可进行下一步自动组网、采集和无线传输工作。所述远方服务器8进行监测装置的管理、数据管理、数据传输等工作。
当监测装置不传输数据时，始终处于低功耗睡眠模式。定时唤醒监测装置，采集并无线发送数据。因此本发明的监测装置耗电低，使用寿命长。
所述中转站点7可以作为网络发起者，土壤pH监测装置自动加入网络形成自组网。所述中转站点7还可以上传土壤pH监测数据到服务器8和发送控制命令到监测装置的无线传输模块6。例如，用户可以通过手机远程遥控启动正在睡眠模式中的监测装置，从而获取当前的土壤pH值信息。
服务器8将接收到的土壤pH值信息发送到用户的手机上。这样，用户通过手机终端就可实时监控大棚土壤pH监测环境。当土壤的pH值出现异常时，可以进行及时的处理，保障农作物的生产安全。
土壤pH监测装置还可以如图2所示，包括LED14和按键15。所述LED用于显示工作状态，例如显示绿灯表示工作正常，显示红灯表示出现故障需要维护，或者设置闪烁红灯用于pH值超常时的报警。按键可用于开关所述监测装置或者进行装置pH值报警阈值的设定等。
图3为本发明的优选实施例中土壤pH监测装置在大棚内的放置方式示意图。参看图3，大棚10内设置三个土壤pH监测装置本体11、12、13，中转站点7，服务器8，手机终端9，监测装置本体之间形成无线自组网络，通常情况下处于低功耗模式，定时被唤醒去采集土壤pH值并通过显示屏显示出来，同时将pH值数据无线发送给中转站点7，中转站点7将接收的数据上传给服务器8，服务器8将数据发送给手机终端9。图3中的中转站点7可以如图所示位于大棚内，也可以位于和大棚外部邻近大棚的位置，从而在向远方的服务器8进行无线传输时排出大棚的干扰，获得更好的信号强度。当然中转站点7与服务器8的通信方式不限于无线方式，也可以通过有线连接传输信号。
本发明具有如下特点：布线简单，便于操作，节省劳动强度，可多点检测，确保获取大棚内各个区域内的土壤pH数据，方便做出准确的调节措施。避免因土壤pH的因素影响农作物的正常生长。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它监测装置固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的监测装置中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个监测装置中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者监测装置的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的监测装置或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述装置包括MCU以及与所述MCU分别连接的如下部件：电源模块、采集模块、故障排除模块、显示模块、无线传输模块。
2.根据权利要求1所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述电源模块为电池或市电。
3.根据权利要求1所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述采集模块为土壤pH传感器。
4.根据权利要求1所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述装置还包括LED和按键，所述LED用于显示工作状态，所述按键用于开关所述监测装置或者设定报警阈值。
5.根据权利要求1所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述装置进一步包括中转站点，所述无线传输模块能够与所述中转站点无线通信。
6.根据权利要求5所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述中转站点是路由器或者是具有2G/3G/4G无线通信功能的移动终端。
7.根据权利要求5或6所述的一种土壤pH监测装置，其特征在于：
所述中转站点可以上传土壤pH监测数据到服务器和发送控制命令到无线传输模块。
8.一种土壤pH监测方法，其使用如权利要求1-7任意一项所述的土壤pH监测装置，其特征在于：
所述无线传输模块将采集模块采集到的土壤pH值数据无线传输给中转站点，同时在显示模块上显示土壤pH值，中转站点将土壤pH值数据传输给远方的服务器。
9.根据权利要求8所述的一种土壤pH监测方法，其特征在于：
当监测装置不传输数据时处于低功耗睡眠模式，定时唤醒监测装置，采集并无线发送数据。
10.根据权利要求9所述的一种土壤pH监测方法，其特征在于：
所述服务器将土壤pH值数据发送到用户的移动终端。
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