CN108802339A - 基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统 - Google Patents
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Abstract
基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,包括户外土壤监测仪、云端服务器、中心管理方及管理终端;所述户外土壤监测仪包括物联网卡模块、定位模块、供电模块、土壤环境检测模块及数据采集主板;所述云端服务器分别连接户外土壤监测仪、管理终端及中心管理方,所述中心管理方包括人机交互模块、存储模块及预警模块,所述人机交互模块包括显示屏和输入设备。本发明提供基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其结构简单,通过户外土壤监测仪与互联网连接,对土壤质量进行实时监控;采用多种传感器,更全面地监测土壤环境;采用太阳能供电的户外土壤监测仪,节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及土壤污染监测技术领域,特别是基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统。
背景技术
土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在两米左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。然而现代社会,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中,导致了土壤的直接污染;土壤污染不仅妨碍土壤正常功能,降低作物产量和质量,还会通过粮食、蔬菜,水果等间接影响人体健康。农民对农田的过度施肥也是引起土壤污染的一种重要因素。
实施土壤监测对避免土壤污染、保护土壤质量有重大意义,然而土壤监测往往面积大,监控范围广,靠人工检测不仅耗时耗力,而且效率低,无法对各区域土壤进行实时监测,而现有的少数土壤监测系统则采用多个土壤监测装置并联一个数据汇总中转装置的结构,需要铺设通讯线路和供电电路,结构复杂,安装麻烦,且传感器种类单一,难以全面监测土壤情况。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点,本发明的目的是提供一种基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其结构简单,通过户外土壤监测仪与互联网直接连接,对土壤质量进行实时监控;采用多种传感器,更全面地监测土壤环境;采用太阳能供电的户外土壤监测仪,节能环保。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,包括:
户外土壤监测仪,用于实时监测定点位置的土壤数据,并按预设时间间隔将定点位置和采集到的土壤数据传输至云端服务器;
云端服务器,用于接收所述户外土壤监测仪采集到的土壤数据,根据每个户外土壤监测仪的定点位置,分区域进行数据汇总和数据分析,生成土壤分析报表提交给中心管理方,并将汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案分别发送至相应区域的管理终端;
中心管理方,用于接收所述云端服务器发送的土壤分析报表并加以显示,输入相应的处理方案并反馈给云端服务器;
管理终端,用于接收所述云端服务器发送的汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案,对土壤情况进行实时监测;
所述户外土壤监测仪包括物联网卡模块、定位模块、供电模块、土壤环境检测模块及数据采集主板,所述数据采集主板分别连接物联网卡模块、定位模块、供电模块及土壤环境检测模块;所述数据采集主板包括数据收集单元和故障报警单元;
所述云端服务器分别连接户外土壤监测仪、管理终端及中心管理方,所述中心管理方包括人机交互模块、存储模块及预警模块,所述人机交互模块包括显示屏和输入设备,所述预警模块包括土壤不良状态预警单元和监测仪故障预警单元。
设有至少一级管理终端,所述管理终端包括存储器、显示屏及无线通信模块,所述无线通信模块通过无线信号连接云端服务器。
所述云端服务器包括数据接收模块、数据处理模块、数据发送模块及无线通信模块,所述数据接收模块通过无线通信模块连接户外土壤监测仪,所述数据发送模块通过无线通信模块连接管理终端;所述数据处理模块分别连接数据接收模块和数据发送模块。
所述土壤环境检测模块包括土壤湿度传感器、地面光照传感器、降雨量采集模块、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器,所述地面光照传感器设于户外土壤监测仪露出地面的位置,所述降雨量采集模块设于户外土壤监测仪露出地面的位置,所述土壤湿度传感器、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器均设于户外土壤监测仪埋入地下的位置。
所述供电模块为太阳能供电模块,所述太阳能供电模块包括蓄电池和太阳能板,所述太阳能板设于户外土壤监测仪顶部,且通过绝缘电线连接蓄电池,所述蓄电池设于密闭盒体内;所述定位模块包括北斗定位芯片。
所述系统可自动分析从户外土壤监测仪传到互联网云端的各种数据,形成土壤现状分析报告,为监控土壤提供正确的养护方法。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:1.基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其结构简单,通过户外土壤监测仪与互联网连接上传数据,对土壤环境进行实时监控,适用于国家层面对所有土壤环境的监控;2.采用土壤湿度传感器、降雨量监测模块、地面光照传感器、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器等多种传感器,更全面地监测土壤质量情况,并发送给云端服务器;3.云端服务器对土壤数据处理汇总后,及时反馈给相应区域的管理人员,便于管理人员实时监控土壤质量,从而能够及时对土壤污染进行处理,提高工作效率;采用太阳能供电模块进行独立供电,无需铺设复杂的供电线路,更节能环保。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明:
实施案例:请参阅图1,基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,包括:
户外土壤监测仪1,用于实时监测定点位置的土壤数据,并按预设时间间隔将定点位置和采集到的土壤数据传输至云端服务器;
云端服务器2,用于接收所述户外土壤监测仪采集到的土壤数据,根据每个户外土壤监测仪的定点位置,分区域进行数据汇总和数据分析,生成土壤分析报表提交给中心管理方,并将汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案分别发送至相应区域的管理终端;
中心管理方3,用于接收所述云端服务器发送的土壤分析报表并加以显示,输入相应的处理方案并反馈给云端服务器;
管理终端4,用于接收所述云端服务器发送的汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案,对土壤情况进行实时监测;
所述户外土壤监测仪1包括物联网卡模块、定位模块、供电模块、土壤环境检测模块及数据采集主板,所述数据采集主板分别连接物联网卡模块、定位模块、供电模块及土壤环境检测模块;所述数据采集主板包括数据收集单元和故障报警单元;
所述云端服务器2分别连接户外土壤监测仪、管理终端及中心管理方,所述中心管理方3包括人机交互模块、存储模块及预警模块,所述人机交互模块包括显示屏和输入设备,所述预警模块包括土壤不良状态预警单元和监测仪故障预警单元。
具体实施过程中,设有至少一级管理终端4,所述管理终端包括存储器、显示屏及无线通信模块,所述无线通信模块通过
无线信号连接云端服务器。进一步地,可设有省级管理终端、市级管理终端、县区管理终端、乡镇管理终端、村管理终端及组管理终端,采用省级管理终端或市级管理终端作为中心管理方,逐级向下发送总后的数据和处理方案,作为具体实施方式的一种,所述处理方案可包括污染源位置和污染处理措施。
所述云端服务器2包括数据接收模块、数据处理模块、数据发送模块及无线通信模块,所述数据接收模块通过无线通信模块连接户外土壤监测仪,所述数据发送模块通过无线通信模块连接管理终端;所述数据处理模块分别连接数据接收模块和数据发送模块。
所述土壤环境检测模块包括土壤湿度传感器、降雨量监测模块、地面光照传感器、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器,所述地面光照传感器设于户外土壤监测仪露出地面的位置,所述土壤湿度传感器、降雨量监测模块、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器均设于户外土壤监测仪埋入地下的位置。
所述供电模块为太阳能供电模块,所述太阳能供电模块包括蓄电池和太阳能板,所述太阳能板设于户外土壤监测仪顶部,且通过绝缘电线连接蓄电池,所述蓄电池设于密闭盒体内;所述定位模块包括北斗定位芯片。
具体实施中,所述输入设备可采用键盘、手写输入板或语音输入装置。
作为具体实施方式的一种,首先,将目标区域户划分成面积相等的多个分区,在每个分区的中心位置安装户外土壤监测仪;进一步地,所述分区的面积可以为1~1000亩。各个户外土壤监测仪实时监测定点位置的土壤数据,并按预设时间间隔将定点位置和采集到的土壤数据传输至云端服务器;其中,预设时间间隔可为1小时、1天、1周、1个月中的任一种。
云端服务器2根据各个户外土壤监测仪1的定点位置,将对应的土壤数据进行比较处理,形成土壤现状分析报告,中心管理方的工作人员根据土壤分析报表通过输入设备给出处理方案,云端服务器将处理方案和土壤数据发送给相应区域的管理终端,管理终端的工作人员得以实时监控土壤环境,并根据处理方案对土壤污染进行及时处理;另一种具体实施方式,所述中心管理方的存储模块用于存储处理方案,根据土壤分析报表自动给出相应的处理方案,从而系统可自动为监控土壤提供正确的养护方法。
综上所述,本领域的普通技术人员阅读本发明文件后,根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案,均属于本发明所保护的范围。
Claims (5)
1.基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其特征在于,包括:
户外土壤监测仪,用于实时监测定点位置的土壤数据,并按预设时间间隔将定点位置和采集到的土壤数据传输至云端服务器;
云端服务器,用于接收所述户外土壤监测仪采集到的土壤数据,根据每个户外土壤监测仪的定点位置,分区域进行数据汇总和数据分析,生成土壤分析报表提交给中心管理方,并将汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案分别发送至相应区域的管理终端;
中心管理方,用于接收所述云端服务器发送的土壤分析报表并加以显示,输入相应的处理方案并反馈给云端服务器;
管理终端,用于接收所述云端服务器发送的汇总后的数据和中心管理方输入的处理方案,对土壤情况进行实时监测;
所述户外土壤监测仪包括物联网卡模块、定位模块、供电模块、土壤环境检测模块及数据采集主板,所述数据采集主板分别连接物联网卡模块、定位模块、供电模块及土壤环境检测模块;所述数据采集主板包括数据收集单元和故障报警单元;
所述云端服务器分别连接户外土壤监测仪、管理终端及中心管理方,所述中心管理方包括人机交互模块、存储模块及预警模块,所述人机交互模块包括显示屏和输入设备,所述预警模块包括土壤不良状态预警单元和监测仪故障预警单元。
2.根据权利要求1所述的基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其特征在于:设有至少一级管理终端,所述管理终端包括存储器、显示屏及无线通信模块,所述无线通信模块通过无线信号连接云端服务器。
3.根据权利要求1所述的基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其特征在于:所述云端服务器包括数据接收模块、数据处理模块、数据发送模块及无线通信模块,所述数据接收模块通过无线通信模块连接户外土壤监测仪,所述数据发送模块通过无线通信模块连接管理终端;所述数据处理模块分别连接数据接收模块和数据发送模块。
4.根据权利要求1所述的基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其特征在于:所述土壤环境检测模块包括土壤湿度传感器、降雨量采集模块、地面光照传感器、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器,所述地面光照传感器、降雨量采集模块设于户外土壤监测仪露出地面的位置,所述土壤湿度传感器、地下温度传感器、土壤PH值传感器、重金属检测传感器、盐碱地质检测传感器及土壤养分检测传感器均设于户外土壤监测仪埋入地下的位置。
5.根据权利要求1所述的基于物联网监控土壤环境与质量的自动化系统,其特征在于:所述供电模块为太阳能供电模块,所述太阳能供电模块包括蓄电池和太阳能板,所述太阳能板设于户外土壤监测仪顶部,且通过绝缘电线连接蓄电池,所述蓄电池设于密闭盒体内;所述定位模块包括北斗定位芯片。
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