CN109060046A - 一种多级土壤传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级土壤传感器，涉及农业物联网传感器领域。该多级土壤传感器的激励信号生成电路与多个信号检测电路电连接，多个信号检测电路均与主控电路电连接，激励信号生成电路用于生成多路激励信号，并将每路激励信号传输至一个信号检测电路，每个信号检测电路均用于接收到激励信号后反馈回波信号，主控电路用于按照预设定的时间间隔获取每个信号检测电路的回波信号，并依据每个回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。通过控制器分别分析每个待测区域对应的回波信号，便能得到每个待测区域的湿度及电导率，无需人工预先挖出多个待测区域，仅使用多级土壤传感器便能采集到多个区域的参数，更加方便、快捷。

Description

一种多级土壤传感器

技术领域

本发明涉及农业物联网传感器领域，具体而言，涉及一种多级土壤传感器。

背景技术

作物生长的最适土壤温度、湿度、电导率不仅仅由表层20cm土壤决定，不同深层次的土壤决定根系不同位置的发育与生命活性，要客观的对农作物土壤进行数据监测，需要对不同深度的土壤进行综合分析。

传统的土壤传感器只能获取一组土壤数据，一般测量0-20cm的表层土壤，如果要对不同深度的土壤进行监测，需要采用人工挖截面的方式，即先将土壤挖开大坑值深度，然后将传感器插入指定位置，无法利用一支传感器对土壤不同深度层面进行监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级土壤传感器，以解决上述问题。

本发明提供了一种多级土壤传感器，所述多级土壤传感器包括主控电路、激励信号生成电路以及多个信号检测电路，所述激励信号生成电路与多个所述信号检测电路电连接，多个所述信号检测电路均与所述主控电路电连接；

所述激励信号生成电路用于生成多路激励信号，并将每路所述激励信号传输至一个所述信号检测电路；

每个所述信号检测电路均用于接收到所述激励信号后反馈回波信号；

所述主控电路用于按照预设定的时间间隔获取每个所述信号检测电路的所述回波信号，并依据每个所述回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。

进一步地，所述多级土壤传感器还包括探测管以及与所述信号检测电路数量相同的探测件，多个所述探测件间隔设置于所述探测管内，每个所述信号检测电路与一个所述探测件电连接。

进一步地，所述探测件包括两个导电环以及两个绝缘层，一个所述绝缘层设置于两个所述导电环之间，另一个所述绝缘层与其中一个所述导电环相邻设置。

进一步地，所述多级土壤传感器还包括安装盒，所述安装盒设置于所述探测管的一端。

进一步地，所述主控电路、所述激励信号生成电路以及多个所述信号检测电路集成于一电路板，所述电路板设置于所述安装盒内。

进一步地，所述激励信号生成电路包括自激振荡模块、滤波模块、驱动模块以及多个信号输出模块，所述自激振荡模块、所述滤波模块以及所述驱动模块依次电连接，所述驱动模块与每个所述信号输出模块均电连接，每个所述信号输出模块与一个所述信号检测电路电连接。

进一步地，所述自激振荡模块包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容，所述第一运算放大器的同相输入端串联所述第一电阻后与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，第一运算放大器的同相输入端还通过所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第一电容接地，并在串联所述第三电阻后与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第一运算放大器的信号输出端与所述滤波模块电连接。

进一步地，每个所述信号检测电路均包括信号输入端、信号输出端、电压保护模块、稳压模块以及回波信号反馈模块，所述信号输入端、所述电压保护模块、所述稳压模块以及所述信号输出端依次电连接，所述回波信号反馈模块与所述电压保护模块电连接。

进一步地，所述多级土壤传感器还包括信号比较电路、第一信号放大电路以及第二信号放大电路，所述信号比较电路与每个所述信号检测电路、所述第一信号放大电路及所述第二信号放大电路均电连接，所述第一信号放大电路及所述第二信号放大电路均与所述主控电路电连接；

所述信号比较电路用于判断所述回波信号大于或等于预设定的电压阈值，如果是，则将所述回波信号传输至所述第一信号放大电路；如果否，则将所述回波信号传输至所述第二信号放大电路；

所述第一信号放大电路用于按照预设定的第一放大系数对所述回波信号进行放大操作；

所述第二信号放大电路用于按照预设定的第二放大系数对所述回波信号进行放大操作；其中，所述第一放大系数小于所述第二放大系数。

进一步地，所述多级土壤传感器还包括电源电路以及电源控制电路，所述电源电路、所述电源控制电路以及所述主控电路依次电连接；

所述主控电路用于当当前时间不等于预设时间时，生成关闭指令，否则，生成开启指令，并将所述关闭指令或所述开启指令传输至所述电源控制电路；

所述电源控制电路用于响应所述关闭指令而断开或响应所述开启指令而导通。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种多级土壤传感器包括主控电路、激励信号生成电路以及多个信号检测电路，激励信号生成电路与多个信号检测电路电连接，多个信号检测电路均与主控电路电连接，激励信号生成电路用于生成多路激励信号，并将每路激励信号传输至一个信号检测电路，每个信号检测电路均用于接收到激励信号后反馈回波信号，主控电路用于按照预设定的时间间隔获取每个信号检测电路的回波信号，并依据每个回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。通过设置多个信号检测电路将激励信号传输至待测区域，并反馈由待测区域吸收后所剩余的回波信号，控制器再分别分析每个待测区域对应的回波信号，便能得到每个待测区域的湿度及电导率，无需人工预先挖出多个待测区域，仅使用多级土壤传感器便能采集到多个区域的参数，更加方便、快捷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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为本发明实施例提供的多级土壤传感器的结构示意图。

图2本发明实施例提供的多级土壤传感器的电路连接框图。

图3为图2中Ⅰ处的局部放大示意图。

图4为电源控制电路的电路图。

图5为激励信号生成电路的电路结构框图。

图6为激励信号生成电路的电路图。

图7为信号检测电路的电路结构框图。

图8为信号检测电路的电路图。

图9为主控电路的电路图。

图10为外部供电输出电路的电路图。

图11为无线通信电路的电路图。

图标：100-多级土壤传感器；110-探测管；120-探测件；130-安装盒；140-电源电路；150-电源控制电路；160-激励信号生成电路；162-自激振荡模块；164-滤波模块；166-驱动模块；168-信号输出模块；170-信号检测电路；172-回波信号反馈模块；174-电压保护模块；176-稳压模块；180-信号比较电路；192-第一信号放大电路；194-第二信号放大电路；200-主控电路；210-外部供电输出电路；220-无线通信电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

本发明实施例提供了一种多级土壤传感器100，用于对不同深度土壤进行长期监测。请参阅图1，为本发明实施例提供的多级土壤传感器100的结构示意图。该多级土壤传感器100包括探测管110、多个探测件120、安装盒130以及电路板。多个探测件120设置于探测管110内，安装盒130设置于探测管110的一端，电路板设置于安装盒130内。

请参阅图2，为本发明实施例提供的多级土壤传感器100的电路连接框图。该多级土壤传感器100还包括电源电路140、电源控制电路150、激励信号生成电路160、多个信号检测电路170、信号比较电路180、第一信号放大电路192、第二信号放大电路194、主控电路200、外部供电输出电路210以及无线通信电路220。其中，电源电路140、电源控制电路150以及主控电路200依次电连接，电源控制电路150与激励信号生成电路160电连接，激励信号生成电路160与多个信号检测电路170电连接，多个信号检测电路170均与信号比较电路180电连接，信号比较电路180与第一信号放大电路192及第二信号放大电路194电连接，第一信号放大电路192及第二信号放大电路194均与主控电路200电连接，主控电路200还分别与外部供电输出电路210以及无线通信电路220电连接。Ⅰ

其中，探测管110作为多级土壤传感器100的主体，用于插入土壤，以便探测件120能够与土壤接触。

此外，探测管110的内部是空心的，便于容纳导线。

在一种可选的实施例中，探测管110的一端呈圆锥状或是棱锥状等形状，从而可以较为方便的破开土壤。

多个探测件120设置于探测管110内，且每个探测件120通过导线与一个信号检测电路170电连接，用于将信号检测电路170传输的激励信号辐射至待测区域。

在一种可选的实施例中，探测件120的数量为6，即可同时检测6片土壤的土壤参数。当然，在其他实施例中，探测件120的数量也可以为其他。

请参阅图3，为探测件120的结构示意图。探测件120包括两个导电环以及两个绝缘层，一个绝缘层设置于两个导电环之间，另一个绝缘层与其中一个导电环相邻设置。

探测管110的另一端安装有安装盒130，安装盒130用于安装电路板，以避免电路板直接暴露在外，与空气接触。

需要说明的是，电源电路140、电源控制电路150、激励信号生成电路160、多个信号检测电路170、信号比较电路180、第一信号放大电路192、第二信号放大电路194、主控电路200、外部供电输出电路210以及无线通信电路220均集成于电路板。

其中，电源电路140为激励信号生成电路160提供工作电压。

在一种可选的实施例中，该电源电路140为太阳能处理电路，可以将太阳能转换为电能，从而实现太阳能供电。

电源控制电路150用于在主控电路200的控制下断开或导通。具体地，当电源控制电路150接收到主控电路200传输的开启指令时便导通，以及当接收到主控电路200传输的关闭指令时断开。

通过控制电源控制电路150的状态，可以实现对电源电路140的输出的控制。具体地，当电源控制电路150导通时，电源电路140通过电源控制电路150为激励信号生成电路160供电；反之，当电源控制电路150断开时，电源电路140则无法为激励信号生成电路160供电。

请参阅图4，为电源控制电路150的电路图。该电源控制电路150包括第一三极管Q1、MOS管、稳压芯片、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三电容C3以及第四电容C4。其中，主控电路200串联第四电阻R4后与第一三极管Q1的基极电连接，第一三极管Q1的基极串联第五电阻R5后与第一三极管Q1的发射极电连接并接地，第一三极管Q1的集电极与MOS管的栅极电连接，MOS管的源极与电源电路140电连接，并在串联第六电阻R6后与MOS管的栅极电连接，MOS管的漏极与稳压芯片的信号输入端电连接，稳压芯片的信号输入端通过第二电容C2接地，稳压芯片的信号输出端与激励信号生成电路160电连接，并通过第三电容C3接地，且第四电容C4与第三电容C3并联。

在一种可选的实施例中，稳压芯片的型号为AMS1117。

激励信号生成电路160用于生成多路激励信号，并将每路激励信号传输至一个信号检测电路170。

请参阅图5，为激励信号生成电路160的电路结构框图。激励信号生成电路160包括自激振荡模块162、滤波模块164、驱动模块166以及多个信号输出模块168，自激振荡模块162、滤波模块164以及驱动模块166依次电连接，驱动模块166与每个信号输出模块168均电连接，每个信号输出模块168与一个信号检测电路170电连接。

其中，自激振荡模块162用于生成激励信号，并经由滤波模块164滤波，最后由驱动模块166稳定输出激励信号至多个信号输出模块168，并分别由信号输出模块168传输至信号检测电路170。

请参阅图6，为激励信号生成电路160的电路图。其中，自激振荡模块162包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一电容C1，第一运算放大器U1的同相输入端串联第一电阻R1后与第一运算放大器U1的信号输出端电连接，第一运算放大器U1的同相输入端还通过第二电阻R2接地，第一运算放大器U1的反相输入端通过第一电容C1接地，并在串联第三电阻R3后与第一运算放大器U1的信号输出端电连接，第一运算放大器U1的信号输出端与滤波模块164电连接。

滤波模块164包括第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容以及第六电容，自激振荡模块162依次串联第八电阻R8、第五电容以及第九电阻R9后与驱动模块166电连接，第六电容电连接于第八电阻R8与第五电容之间并接地。

驱动模块166包括第二运算放大器U2、第一十一电阻、第十二电阻R12以及第十三电阻R13，第二运算放大器U2的同相输入端与第九电阻R9电连接，第二运算放大器U2的反相输入端通过第一十一电阻接地，并在串联第十二电阻R12后与第二运算放大器U2的信号输出端电连接，第二运算放大器U2的信号输出端通过第十三电阻R13与多个信号输出模块168电连接。

每个信号输出模块168均包括一个电阻及电容，第二运算放大器U2的信号输出端串联第十三电阻R13后再依次串联电容及电容，便将激励信号输出至信号检测电路170。

每个信号检测电路170均用于接收到激励信号后反馈回波信号。

需要说明的是，回波信号的大小不仅与激励信号有关，还与待测区域的土壤参数有关。通常地，激励信号通过探测件120辐射至待测区域以后，依据待测区域的土壤参数的不同，其所吸收的能量也不同，而待测区域吸收的能量越多，则反馈的回波信号的能量就越小；反之，待测区域吸收的哪能量越少，则反馈的回波信号的能量就越多。

在一种可选的实施例中，第一运算放大器U1及第二运算放大器U2均采用TL084型运算放大器。

请参阅图7，为信号检测电路170的电路结构框图。信号检测电路170均包括信号输入端、信号输出端、电压保护模块174、稳压模块176以及回波信号反馈模块172，信号输入端、电压保护模块174、稳压模块176以及信号输出端依次电连接，回波信号反馈模块172与电压保护模块174电连接。

请参阅图8，为信号检测电路170的电路图。电压保护模块174包括第二十电阻R20、第二十二电阻R22，稳压模块176包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及第二十一电阻R21，回波信号反馈模块172包括第一二极管D1、第十三电容以及第二十三电阻R23。其中，信号输入端串联第二十电阻R20、第二十一电阻R21后通过探测件120辐射出，此外，第二十电阻R20通过第二十二电阻R22接地，第二十一电阻R21反向串联第二二极管D2后再正向串联第三二极管D3后接地，第二十一电阻R21反向串联第四二极管D4后再正向串联第五二极管D5后接地，第二十电阻R20串联第一二极管D1后与主控电路200电连接，第十三电容与第二十三电阻R23并联，并与第一二极管D1的阴极电连接。

可以理解地，通过设置第二十二电阻R22用于当外部传来高压电磁感应信号时，例如被雷击时保护回波信号反馈模块172不受损伤；同时，当待测区域是可燃性环境，比如油田钻井或者煤矿周边的土壤时，通过设置第二十二电阻R22可防止外部产生电火花而发生燃爆。

信号比较电路180用于判断回波信号大于或等于预设定的电压阈值，如果是，则将回波信号传输至第一信号放大电路192；如果否，则将回波信号传输至第二信号放大电路194。

第一信号放大电路192用于按照预设定的第一放大系数对回波信号进行放大操作；第二信号放大电路194用于按照预设定的第二放大系数对回波信号进行放大操作；其中，第一放大系数小于第二放大系数。

在一种可选的实施例中，第一信号放大电路192及第二信号放大电路194均采用LM339电压比较器实现。

请参阅图9，为主控电路200的电路图。主控电路200用于按照预设定的时间间隔获取每个信号检测电路170的回波信号，并依据每个回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。

需要说明的是，土壤参数包括土壤湿度以及电导率等。

在多级土壤传感器100工作时，主控电路200将按照预设定的时间间隔获取每个信号检测电路170的回波信号，从而实现信号比较电路180、第一信号放大电路192以及第二信号放大电路194的分时复用，以节约主控电路200的信号传输端口。

此外，主控电路200用于当当前时间不等于预设时间时，生成关闭指令，否则，生成开启指令，并将关闭指令或开启指令传输至电源控制电路150。

一般地，用户通常会预先设置多级土壤传感器100采集参数的时间，只要到达预设时间后，多级土壤传感器100便会自动采集数据。因此，当当前时间等于预设时间时，生成开启指令，使得电源控制电路150导通，激励信号生成电路160得以工作，从而进行参数采集工作。而当当前时间不等于预设时间时，也就是当前时间多级土壤传感器100无需工作，因此生成关闭指令，达到节约电源电路140的电量的效果。

在一种可选的实施例中，主控电路200采用ATmega8作为主控芯片，ATmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机。而AVR单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，所有的工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连，实现了在一个时钟周期内执行的一条指令同时访问(读写)两个独立寄存器的操作。这种结构提高了代码效率，使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此，ATmega8可以达到接近1MIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC单片机高出10倍。

外部供电输出电路210用于在主控电路200的控制下为外部设备供电或停止供电。

通常地，在检测土壤的湿度、电导率时，可能还需要检测土壤的ph值，此时需要利用其它的设备对其进行检测。此时便能通过外部供电输出电路210为ph传感器供电。

请参阅图10，为外部供电输出电路210的电路图。当主控电路200输入高电平信号时，外部供电输出电路210可为外部设备导电；反之，当主控电路200输入低电平信号时，外部供电输出电路210不能为外部设备导电。

无线通信电路220用于将主控电路200分析得到的数据或是回波信号等传输至一智能终端。

在一种可选的实施例中，请参阅图11，无线通信电路220可以采用lora方案，lora是基于扩频技术的超远距离无线传输技术，采用sx1278作为lora芯片，可以实现5公里范围内数据的可靠传输。

综上所述，本发明提供的一种多级土壤传感器包括主控电路、激励信号生成电路以及多个信号检测电路，激励信号生成电路与多个信号检测电路电连接，多个信号检测电路均与主控电路电连接，激励信号生成电路用于生成多路激励信号，并将每路激励信号传输至一个信号检测电路，每个信号检测电路均用于接收到激励信号后反馈回波信号，主控电路用于按照预设定的时间间隔获取每个信号检测电路的回波信号，并依据每个回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。通过设置多个信号检测电路将激励信号传输至待测区域，并反馈由待测区域吸收后所剩余的回波信号，控制器再分别分析每个待测区域对应的回波信号，便能得到每个待测区域的湿度及电导率，无需人工预先挖出多个待测区域，仅使用多级土壤传感器便能采集到多个区域的参数，更加方便、快捷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级土壤传感器，其特征在于，所述多级土壤传感器包括主控电路、激励信号生成电路以及多个信号检测电路，所述激励信号生成电路与多个所述信号检测电路电连接，多个所述信号检测电路均与所述主控电路电连接；

所述激励信号生成电路用于生成多路激励信号，并将每路所述激励信号传输至一个所述信号检测电路；

每个所述信号检测电路均用于接收到所述激励信号后反馈回波信号；

所述主控电路用于按照预设定的时间间隔获取每个所述信号检测电路的所述回波信号，并依据每个所述回波信号分析获得对应待测区域的土壤参数。

2.根据权利要求1所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述多级土壤传感器还包括探测管以及与所述信号检测电路数量相同的探测件，多个所述探测件间隔设置于所述探测管内，每个所述信号检测电路与一个所述探测件电连接。

3.根据权利要求2所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述探测件包括两个导电环以及两个绝缘层，一个所述绝缘层设置于两个所述导电环之间，另一个所述绝缘层与其中一个所述导电环相邻设置。

4.根据权利要求2所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述多级土壤传感器还包括安装盒，所述安装盒设置于所述探测管的一端。

5.根据权利要求4所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述主控电路、所述激励信号生成电路以及多个所述信号检测电路集成于一电路板，所述电路板设置于所述安装盒内。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述激励信号生成电路包括自激振荡模块、滤波模块、驱动模块以及多个信号输出模块，所述自激振荡模块、所述滤波模块以及所述驱动模块依次电连接，所述驱动模块与每个所述信号输出模块均电连接，每个所述信号输出模块与一个所述信号检测电路电连接。

7.根据权利要求6所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述自激振荡模块包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容，所述第一运算放大器的同相输入端串联所述第一电阻后与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，第一运算放大器的同相输入端还通过所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第一电容接地，并在串联所述第三电阻后与所述第一运算放大器的信号输出端电连接，所述第一运算放大器的信号输出端与所述滤波模块电连接。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的多级土壤传感器，其特征在于，每个所述信号检测电路均包括信号输入端、信号输出端、电压保护模块、稳压模块以及回波信号反馈模块，所述信号输入端、所述电压保护模块、所述稳压模块以及所述信号输出端依次电连接，所述回波信号反馈模块与所述电压保护模块电连接。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述多级土壤传感器还包括信号比较电路、第一信号放大电路以及第二信号放大电路，所述信号比较电路与每个所述信号检测电路、所述第一信号放大电路及所述第二信号放大电路均电连接，所述第一信号放大电路及所述第二信号放大电路均与所述主控电路电连接；

所述信号比较电路用于判断所述回波信号大于或等于预设定的电压阈值，如果是，则将所述回波信号传输至所述第一信号放大电路；如果否，则将所述回波信号传输至所述第二信号放大电路；

所述第一信号放大电路用于按照预设定的第一放大系数对所述回波信号进行放大操作；

所述第二信号放大电路用于按照预设定的第二放大系数对所述回波信号进行放大操作；其中，所述第一放大系数小于所述第二放大系数。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的多级土壤传感器，其特征在于，所述多级土壤传感器还包括电源电路以及电源控制电路，所述电源电路、所述电源控制电路以及所述主控电路依次电连接；

所述主控电路用于当当前时间不等于预设时间时，生成关闭指令，否则，生成开启指令，并将所述关闭指令或所述开启指令传输至所述电源控制电路；

所述电源控制电路用于响应所述关闭指令而断开或响应所述开启指令而导通。