CN201138345Y - 土壤墒情监测终端及由该终端组成的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的土壤墒情监测终端，包括太阳能电池板、充电控制器、SMS采集器、蓄电池、土壤水分传感器。太阳能电池板为整个系统提供电源，连接至充电控制器，充电控制器分别连接太阳能电池板和蓄电池，控制蓄电池的充电和放电；SMS采集器和土壤水分传感器相连，SMS采集器由GSM模块、CPU模块、电源模块组成，采集土壤水分传感器的墒情数据并与控制主机通过短消息进行通信，完成土壤墒情数据的传输。本实用新型还提供了采用上述土壤墒情监测终端构成的土壤墒情监测系统。本实用新型的优点是：采用太阳能供电，可以在无人职守的情况下对监测点进行长期测量，另外，采用短消息进行数据传输具有费用低廉、通信距离不受限制的优点。

Description

土壤墒情监测终端及由该终端组成的监测系统

技术领域

本实用新型涉及测量装置，特别涉及一种土壤墒情监测终端及由该终端组成的监测系统。

背景技术

名称为《一种土壤水分空间分布快速测试仪》的实用新型专利(专利号为200520109707.2)公开了一种能够实时测量采样点的土壤容积含水量和测量经纬度的智能化土壤水分快速测试仪。该测试仪包括：一土壤水分传感器、一GPS接收机、一控制面板、一晶振电路分别与一微控制器连接、一时钟电路、一程序存储器、一数据存储器、一显示模块分别与一微控制器连接，电源是可充电电源；微控制器还具有一个可与上位机连接的串行数据接口。该测试仪可以测量各个指定点的土壤水分体积含水量值，可以通过GPS接收机采集各个指定点的经度、纬度位置值，并能存储所测各指定点的土壤水分值、经度纬度位置值，通过串行口可讲数据传送给计算机进行处理和分析，生成土壤水分空间分布图。该测试仪具有以下局限性：(1)测量数据不能实时传输，必须带回分析中心才可以进行分析判断，降低了土壤墒情信息的时效性和利用价值；(2)该仪器采用电池供电，不能长时间不间断地对一个测量点进行测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种可以在野外无人职守的情况下对测量点的土壤墒情状况进行长时间的实时监测的土壤墒情监测终端。同时，提供采用上述土壤墒情监测终端构成的土壤墒情监测系统。

为达到上述目的，本实用新型提供的土壤墒情监测终端，包括土壤水分传感器和与其相连的SMS采集器，还包括太阳能电池板、蓄电池和充电控制器，所述SMS采集器包括CPU模块和与其相连的GSM模块，所述土壤水分传感器的采集信号接至所述CPU模块，所述GSM模块用于与控制主机的无线通信；所述充电控制器分别与所述太阳能电池板、蓄电池和所述CPU模块相连接。

本实用新型土壤墒情监测终端，其中所述CPU模块的土壤水分墒情数据通过所述GSM模块采用无线短消息向控制主机输出，并通过所述GSM模块接收控制主机的无线短消息通信指令。

本实用新型土壤墒情监测终端，其中所述SMS采集器设有RS232通信接口，所述CPU模块的串行接口与所述RS232通信接口之间接有电平转换电路。

本实用新型土壤墒情监测终端，其中所述SMS采集器设有电源模块，所述电源模块采用型号为CEM9435A的开关电源构成。

本实用新型土壤墒情监测终端，其中所述CPU模块采用型号为ATmega32的芯片构成。

本实用新型土壤墒情监测终端，其中所述GSM模块采用型号为TC35i的芯片构成。

为达到上述目的，本实用新型提供的采用上述土壤墒情监测终端构成的土壤墒情监测系统，包括一控制主机，所述控制主机设有控制端GSM模块，所述土壤墒情监测终端为多个，各土壤墒情监测终端与控制主机通过无线GSM网络相连，并通过无线短消息进行参数设置和监测数据的相互传输。

本实用新型提供的土壤墒情监测系统及由该终端组成的监测系统的优点是：采用太阳能供电，可以在无人职守的情况下对监测点进行长期测量，另外，采用短消息进行数据传输具有费用低廉、通信距离不受限制。因此，本实用新型在大尺度墒情监测系统工程中有广阔的应用前景。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本实用新型的目的、特征和优点有深入的理解。

附图说明

图1为本实用新型土壤墒情监测终端的电路图；

图2为本实用新型土壤墒情监测终端中电平转换电路的电路图；

图3为本实用新型土壤墒情监测终端中电源模块的电路图；

图4为本实用新型土壤墒情监测终端及监测系统的方框图；

图5为本实用新型土壤墒情监测终端中充电控制器的连接方式图。

具体实施方式

下面以实施例对技术方案做详细说明。

参照图4和图5，本实用新型土壤墒情监测终端，包括太阳能电池板3、充电控制器4、SMS采集器2、蓄电池5、土壤水分传感器1。所述的太阳能电池板3为整个系统提供电源，连接至充电控制器4，充电控制器4分别与太阳能电池板3、蓄电池5和SMS采集器2相连接，充电控制器4控制蓄电池5的充电和放电。

参照图4，在本实用新型土壤墒情监测终端的实施例中，所述的SMS采集器2和土壤水分传感器1相连，SMS采集器2由GSM模块22、CPU模块21、电源模块23等模块组成，其功能是所述CPU模块21采集土壤水分传感器1的墒情数据，所述GSM模块用于与控制主机的无线通信，与控制主机6通过短消息进行通信，完成土壤墒情数据的传输。

参照图5，在本实用新型土壤墒情监测终端的实施例中，充电控制器4可以根据蓄电池5电压的高低，调节充电电流的大小，并决定是否向负载供电，可以经常保持蓄电池5处于饱满状态，防止蓄电池5的过充和过放。在阳光照射下，太阳能电池板3的SV+和SV-端子上将产生电压和电流，将这两个端子跟充电控制器4的KV+和KV-两个端子相连，为充电控制器4提供供电。充电控制器4的IV+和IV-端子为与蓄电池5连接的端子，分别连接蓄电池5的B+和B-端子。有阳光的时候电流经过IV+流向B+，为蓄电池5供电。当没有阳光的时候，电流由蓄电池5的B+流向IV+，蓄电池5为系统提供电力。OV+和OV-为充电控制器4的负载输出端子，分别与SMS采集器2的VI+和VI-相连，充电控制器4控制负载电流的通断，以防止蓄电池5的过放。

下面对本实用新型土壤墒情监测终端的主要电路进行说明。

参照图1，在本实用新型土壤墒情监测终端及由该终端组成的监测系统的实施例中，CPU模块21采用型号为ATmega32的芯片U5，其中，SW1为手动复位按钮，连接到CPU模块21的RST管脚4。土壤水分传感器1的信号输入A/D转换部分，具体的连接是将土壤水分传感器1的信号接到AIN1，信号经过电阻R11和R13后进入CPU模块21的AD1引脚35进行AD转换。

GSM模块22采用型号为TC35i的芯片U4，与SIM卡通过CCVCC、CCRST、CCCLK、CCGND和CCIO五个管脚进行相互连接，完成手机SIM的读写操作，该操作是由GSM模块22(芯片U4)模块自动完成的。D21为状态指示灯，经过R29后连接到GSM模块22的SYNC引脚32，用于显示GSM模块22的工作状态。

CPU模块21和GSM模块22的通信通过TXD和RXD两个管脚。当GSM模块22接收到短信或者发现某种错误后，会将各种指示经过RXD管脚18传输到CPU模块21的异步串行接口的接受端9，CPU模块21对接收的信息进行处理，完成短消息的收发和错误代码的处理。

参照图2，本实用新型土壤墒情监测终端与控制主机6的通信电路采用RS232电气规范，SMS采集器2设有RS232通信接口，CPU模块21的串行接口与RS232通信接口之间接有电平转换电路，其电路采用型号为Max3232CSE的电平转换芯片U20，该电路的输入端分别与CPU模块21(芯片U5)的异步串行接口TXD、RXD管脚9、10相连。输出端分别与RS232接头的2脚和3脚相连。该电路可以实现CPU模块21与控制主机6的通信，完成程序的下载或者终端参数的设置。

参照图3，电源模块23是以芯片R1224N102E(U3)为核心的一个开关电源，其输出电压可调。输出的参考电压为1V，开关频率为500KHZ，转换效率90％以上，待机功耗0uA。芯片CEM9435A(U2)为一PMOS，选用开关速度在500K以上并具有大电流通过能力的芯片。二极管D41选用电流在1.5A以上的肖特级二极管。输出电压由R42和R44决定，计算公式：Vout＝(R5+R7)/R7(公式中参考电压为1V，所以没有标出)。

本实用新型提供了采用上述太阳能供电的短消息土壤墒情监测终端构成的墒情监测系统，包括控制主机和若干土壤墒情监测终端，所述控制主机设有控制端GSM模块，所述各土壤墒情监测终端与控制主机通过无线GSM网络相连，所述各土壤墒情监测终端与控制主机之间采用无线短消息进行参数设置和监测数据的相互传输。

在系统中，控制主机可以将各个监测终端通过短消息传回的墒情数据进行显示、存储和发布，从而实现大尺度的土壤墒情数据信息的实时获取和发布。本实施例是采用太阳能供电的短消息土壤墒情监测终端的一个典型应用。

本实用新型太阳能供电的短消息土壤墒情监测终端，采用太阳能供电，可以在无人职守的情况下对监测点进行长期测量，另外，采用短消息进行数据传输具有费用低廉、通信距离不受限制。因此，本实用新型在大尺度墒情监测系统工程中有广阔的应用前景。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种土壤墒情监测终端，包括土壤水分传感器(1)和与其相连的SMS采集器(2)，其特征在于：还包括太阳能电池板(3)、蓄电池(5)和充电控制器(4)，所述SMS采集器(2)包括CPU模块(21)和与其相连的GSM模块(22)，所述土壤水分传感器(1)的采集信号接至所述CPU模块(21)，所述GSM模块(22)用于与控制主机(6)的无线通信；所述充电控制器(4)分别与所述太阳能电池板(3)、蓄电池(5)和所述CPU模块(21)相连接。

2.根据权利要求1所述的土壤墒情监测终端，其特征在于：其中所述CPU模块(21)的土壤水分墒情数据通过所述GSM模块(22)采用无线短消息向控制主机输出，并通过所述GSM模块(22)接收控制主机(6)的无线短消息通信指令。

3.根据权利要求1或2所述的土壤墒情监测终端，其特征在于：其中所述SMS采集器(2)设有RS232通信接口，所述CPU模块(21)的串行接口与所述RS232通信接口之间接有电平转换电路。

4.根据权利要求3所述的土壤墒情监测终端，其特征在于：其中所述SMS采集器(2)设有电源模块(23)，所述电源模块(23)采用型号为CEM9435A的开关电源构成。

5.根据权利要求4所述的土壤墒情监测终端，其特征在于：其中所述CPU模块(21)采用型号为ATmega32的芯片构成。

6.根据权利要求5所述的土壤墒情监测终端，其特征在于：其中所述GSM模块(22)采用型号为TC35i的芯片构成。

7.采用权利要求1-6中任何一种土壤墒情监测终端构成的土壤墒情监测系统，其特征在于：包括一控制主机，所述控制主机设有控制端GSM模块，所述土壤墒情监测终端为多个，各土壤墒情监测终端与控制主机通过无线GSM网络相连，并通过无线短消息进行参数设置和监测数据的相互传输。

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