CN205451434U - 一种土壤墒情采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种土壤墒情采集器，包括主控芯片，均与主控芯片双向通讯连接的实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路和ZigBee无线通信电路，以及与主控芯片单向通讯连接的电源管理电路、传感器通道选择电路和AD采集电路；电源管理电路的输入端通过四芯电源接口与电池模块相连；电源管理电路的输出端分别为实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路、ZigBee无线通信电路和主控芯片供电，并通过升压管理电路为传感器通道选择电路供电；传感器通道选择电路的输入端连接有传感器接口，输出端与AD采集电路相连。实现传感器输出信号的无线数据采集，无线组网灵活简便，供电方式简单实用，经济可靠，维护成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采集器，特别是涉及一种土壤墒情采集器，属于信号采集及传输装置技术领域。
背景技术
我国是一个严重缺水的农业大国，有效的防旱、抗旱，减少旱灾造成的各项损失已成为防汛抗旱部门的主要任务之一。对土壤墒情进行信息采集并快速可靠的传送至监控中心测控平台，是防止和控制旱情的有效手段。
目前，对土壤墒情进行采集的仪器仪表有很多，但是大部分都是手持式的对单个地点进行现地测量，部分仪器安装在固定位置可以长时间的现地监测、并对数据进行现地存储。
另外，已有部分仪器可通过GPRS或者短信的方式将采集数据远程发送至监控中心的测控平台，但是土壤墒情监测点基本都处于荒郊野外，交通、通讯条件均比较差，很难进行长期固定的连续观测，且需长期向运营商缴纳运营费用，成本颇高。
虽然，人工手持土壤墒情采集器操作简单、不易出错，应用较为广泛；自动监测存储的设备可以将数据存储于现地设备；具有GPRS或短信发送功能的设备可以远程将数据传送至监控中心。但是，现有上述三种监测方式也存在一些缺陷：
1、人工手持土壤墒情采集器方式需要操作人员亲赴现场操作，操作人员路途花费时间长、劳动强度大、管理成本高。尤其是在偏远的区域，由于交通及管理等方面不便，给实际监测带来很大困难。
2、现地采集存储设备虽然可以将数据存储于现地设备，但是数据的时效性差，对防旱抗旱没有指导意义，现大部分应用于科研研究等领域。
3、通过GPRS或短信方式发送数据的采集设备，一定程度上满足了防旱抗旱的要求，但是一方面在一些偏远地区由于通讯信号差，数据不能及时传送；另一方面由于监测点数量多，信息的传输需要一定的通讯费，增加了用户成本。
4、现有的墒情采集设备除手持式的其他大部分供电方式都采用太阳能供电，建设太阳能供电设备投资较高，而且野外这种供电方式具有一定的安全隐患，容易被破坏，并且寿命不长，后期维护成本高。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种新型结构的土壤墒情采集器，特别适用于偏远灌区。
本实用新型所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的土壤墒情采集器，不仅实现对田间墒情传感器输出的电压量信号的无线数据采集，而且无线组网灵活简便，供电方式简单实用，可大幅降低通信费用，经济可靠，维护成本低，极具有产业上的利用价值。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种土壤墒情采集器，包括主控芯片，均与主控芯片双向通讯连接的实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路和ZigBee无线通信电路，以及与主控芯片单向通讯连接的电源管理电路、传感器通道选择电路和AD采集电路。
其中，所述电源管理电路的输入端通过四芯电源接口与电池模块相连；所述电源管理电路的输出端分别为实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路、ZigBee无线通信电路和主控芯片供电，并通过升压管理电路为传感器通道选择电路供电；所述传感器通道选择电路的输入端连接有传感器接口，传感器通道选择电路的输出端与AD采集电路相连。
本实用新型进一步设置为：所述电池模块为碱性干电池、锂离子电池或太阳能电池，所述太阳能电池通过太阳能充电电路与太阳能板相连。
本实用新型进一步设置为：所述碱性干电池为4-6V。
本实用新型进一步设置为：所述锂离子电池为3.6V。
本实用新型进一步设置为：所述太阳能电池为6-11.5V的铅酸蓄电池。
本实用新型进一步设置为：所述升压管理电路为12V升压管理电路。
本实用新型进一步设置为：所述传感器接口包括三路四芯标准电压量传感通道和一路RS485接口。
本实用新型进一步设置为：所述RS485接口连接有数字量传感器。
本实用新型进一步设置为：所述主控芯片内置有存储单元。
本实用新型进一步设置为：所述ZigBee无线通信电路通过中继模块与测控平台的无线通信管理器进行数据无线传输。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
1、通过电源管理电路、四芯电源接口与电池模块的设置，实现电池供电方式，采用低功耗技术保证在不更换电池的情况下持续长时间工作，从而解决偏远灌区采集器供电的问题。
2、通过传感器通道选择电路、AD采集电路和ZigBee无线通信电路的设置，采用ZigBee无线技术实现传感器输出信号的无线传输，达到灵活简便的无线组网连接，便于快捷安装，以及可工作于无线免费频段，从而大幅降低通信费用。
3、通过升压管理电路、传感器通道选择电路和AD采集电路的设置，供电电源的低电压经升压管理电路升压至12V电压，为外接的墒情传感器提供工作电压；传感器通道选择电路实现多路传感器信号的切换，使得多路传感器共用一路高精度的AD采集电路，从而降低装置成本，并实现数据采集、传输的一体化设计，使得采集器本体的结构简洁而紧凑。
4、通过主控芯片内置有存储单元，当单个采集器与监控中心的测控平台发生通信中断时，采集器可以存储一段时间的数据，待通信恢复时，完成数据上送，避免数据的丢失。
上述内容仅是本实用新型技术方案的概述，为了更清楚的了解本实用新型的技术手段，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
图1为本实用新型一种土壤墒情采集器的电路结构图；
图2为本实用新型一种土壤墒情采集器的部分接口分布示意图；
图3为本实用新型一种土壤墒情采集器的无线组网系统示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种土壤墒情采集器，包括内置有存储单元的主控芯片，均与主控芯片双向通讯连接的实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路和ZigBee无线通信电路，以及与主控芯片单向通讯连接的电源管理电路、传感器通道选择电路和AD采集电路。
所述电源管理电路的输入端通过四芯电源接口与电池模块相连；所述电源管理电路的输出端分别为实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路、ZigBee无线通信电路和主控芯片供电，并通过升压管理电路为传感器通道选择电路供电；所述升压管理电路为12V升压管理电路。
所述传感器通道选择电路的输入端连接有传感器接口，传感器通道选择电路的输出端与AD采集电路相连。所述传感器接口包括三路四芯标准电压量传感通道和一路RS485接口，其中RS485接口为预留接口，以供数字量传感器应用。
本实用新型土壤墒情采集器的传感器接口可通过14芯电缆和8芯电缆引出，电缆标签定义如下表1：
表1
图2所示为本实用新型土壤墒情采集器的部分接口分布示意图，其中，土壤墒情采集器1的内部预留有两个电源接口，分别是：“B+、G”为6V电池供电接口，“Li+、G”为3.6V锂离子电池接口；图2中还示出墒情传感器连接用的通道1、通道2和通道3，以及ZigBee无线通信电路和RS485接口。
对于两个电源接口应只使用其中一个，不建议同时使用，其中的6V电池供电接口可接6V/12AH的铅酸蓄电池2，铅酸蓄电池2通过太阳能充电电路3与太阳能板4相连；3.6V锂离子电池接口可接3.6V锂离子电池5。若6V电池供电接口无外接太阳能充电电路3时，可将铅酸蓄电池2更换为四节5号普通碱性干电池即可。
如图3所示，土壤墒情采集器采用ZigBee无线技术构成无线数据采集网络，与无线通信管理器进行数据传输，视通环境下点与点稳定通信距离为500米，且可以通过中继模块进行通信距离扩展，实现ZigBee无线通信电路通过中继模块与测控平台的无线通信管理器进行数据无线传输。图3中所示土壤墒情采集器为2个，分别为墒情采集器1和墒情采集器2，当然田间的墒情采集器可以单独组网，也可以根据需要与其他监控设备(比如灌溉控制器)共同组成一个ZigBee无线局域网络。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种土壤墒情采集器，其特征在于：包括主控芯片，均与主控芯片双向通讯连接的实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路和ZigBee无线通信电路，以及与主控芯片单向通讯连接的电源管理电路、传感器通道选择电路和AD采集电路；
所述电源管理电路的输入端通过四芯电源接口与电池模块相连；所述电源管理电路的输出端分别为实时时钟电路、配置接口电路、RS232通信电路、ZigBee无线通信电路和主控芯片供电，并通过升压管理电路为传感器通道选择电路供电；
所述传感器通道选择电路的输入端连接有传感器接口，传感器通道选择电路的输出端与AD采集电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述电池模块为碱性干电池、锂离子电池或太阳能电池，所述太阳能电池通过太阳能充电电路与太阳能板相连。
3.根据权利要求2所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述碱性干电池为4-6V。
4.根据权利要求2所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述锂离子电池为3.6V。
5.根据权利要求2所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述太阳能电池为6-11.5V的铅酸蓄电池。
6.根据权利要求1所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述升压管理电路为12V升压管理电路。
7.根据权利要求1所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述传感器接口包括三路四芯标准电压量传感通道和一路RS485接口。
8.根据权利要求7所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述RS485接口连接有数字量传感器。
9.根据权利要求1所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述主控芯片内置有存储单元。
10.根据权利要求1所述的一种土壤墒情采集器，其特征在于：所述ZigBee无线通信电路通过中继模块与测控平台的无线通信管理器进行数据无线传输。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201521072098.8U CN205451434U (zh) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | 一种土壤墒情采集器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201521072098.8U CN205451434U (zh) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | 一种土壤墒情采集器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN205451434U true CN205451434U (zh) | 2016-08-10 |
Family
ID=56584944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201521072098.8U Active CN205451434U (zh) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | 一种土壤墒情采集器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205451434U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017695A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-04 | 浙江水利水电学院 | 光储互补土壤墒情传感器电源装置 |
-
2015
- 2015-12-21 CN CN201521072098.8U patent/CN205451434U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107017695A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-04 | 浙江水利水电学院 | 光储互补土壤墒情传感器电源装置 |
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