CN206959892U - 一种植被‑土壤系统环境参数监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种高效率、应用前景广泛的分层同步、实时定位的植被‑土壤系统环境参数监测系统。本实用新型主要解决目前的植被‑土壤系统环境参数监测方式人力成本高、效率低实时性的问题。本实用新型一种植被‑土壤系统环境参数监测系统，包括传感器单元、远端数据采集监测控制器、植被‑土壤系统环境参数监测服务器和至少一个终端；所述传感器单元包括多种传感器，每个传感器分别与远端数据采集监测控制器连接；所述远端数据采集监测控制器包括数据采集模块、数据存储模块、无线通信模块、时钟模块、综合数据控制器、电源模块和人机接口模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种高效率、应用前景广泛的分层同步、实时定位的植被-土壤系统环境参数监测系统。
背景技术
在植被-土壤系统生态恢复过程中，土壤的温度、湿度等参数变化是植物生长与发育的重要环境参数，这些参数直接影响植被的演替动态、生物量、生态恢复质量等。但由于土壤环境中的各种参数变化迅速，用户常常不能随时监测并做出有效判断，导致植被恢复效率低下，因此，提供一种方便、快捷的植被-土壤系统环境参数定位监测系统，从而通过该系统实时获知土壤环境中各种参数的变化情况，能够为人工植被合理施肥、科学管护提供依据，从而有效地提高植被生态恢复效率。
传统的土壤温度、湿度等环境参数的监测大多采用人工方式实现，不仅人力成本高，而且效率低，不能实时获得土壤环境中各种参数。
发明内容
本实用新型主要针对目前的植被-土壤系统环境参数监测方式人力成本高、效率低实时性的问题，提供一种植被-土壤系统环境参数监测系统。
本实用新型为解决上述问题而采取的技术方案为：
一种植被-土壤系统环境参数监测系统，包括传感器单元、远端数据采集监测控制器、植被-土壤系统环境参数监测服务器和至少一个终端；其中：
所述传感器单元包括多种传感器，每个传感器分别与远端数据采集监测控制器连接；
所述远端数据采集监测控制器包括数据采集模块、数据存储模块、无线通信模块、时钟模块、综合数据控制器、电源模块和人机接口模块；传感器单元中的每个传感器都分别与数据采集模块连接以将每个传感器的信号发送给数据采集模块，数据采集模块采集到每个传感器的信号后将信号发送给综合数据控制器，综合数据控制器一方面发送给数据存储模块存储起来，另一方面综合数据控制器与人机接口模块相连接用于在综合数据控制器的控制下识别各种输入信号、按键指令，并对所述远端数据采集监测控制器的当前工作或操作响应状态进行显示；综合数据控制器与时钟模块相连接实现时钟同步和时钟校准；综合数据控制器与无线通信模块相连接用于在综合数据控制器的控制下进行数据的打包与发射；所述电源模块用于为传感器单元和远端数据采集监测控制器供电，并在所述综合数据控制器的控制下进行供电的定时启动及休眠；
所述植被-土壤系统环境参数监测服务器和所述至少一个终端分别与所述远端数据采集监测控制器远程连接，所述植被-土壤系统环境参数监测服务器用于对接收到各远程测试节点即远端数据采集监测控制器上传的环境监测参数进行接收和数据库分析管理，所述至少一个终端用于实时获取并显示所述远端数据采集监测控制器采集到的环境参数进行实时显示、动态监测和分析比对，以对植被-土壤系统的生存环境参数数据进行分层同步、实时定位监测。
本实用新型所述的传感器单元包括多层土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器、土壤蒸发量传感器和多层土壤酸碱度传感器，所述多层土壤温度湿度传感器插入待测的土壤中；二氧化碳传感器设置在待测土壤的上方，风速传感器可以根据需要设置于植被或灌木的上方、树木的中下部监测植物的通风情况，土壤蒸发量传感器设置于土壤地表的上方和多层土壤酸碱度传感器需插入待测的土壤中。
本实用新型所述传感器单元与所述数据采集模块之间通过RS485接口连接，所述数据采集模块至少包括RS485接口匹配电路、模拟信号调理电路、ADC转换电路和数据采集编码电路；其中，所述RS485接口匹配电路与所述传感器单元和所述数据采集编码电路连接，所述模拟信号调理电路与所述传感器单元和所述ADC转换电路连接，所述ADC转换电路还与所述数据采集编码电路连接；
其中，当所述传感器单元输入数据采集模块的信号为模拟信号时，模拟信号调理电路将模拟信号转换为与ADC转换电路相匹配的电信号，ADC转换电路将相匹配的电信号转换为数字信号后输出至数据采集编码电路，由数据采集编码电路对所述数字信号进行编码；当传感器单元输入数据采集模块的信号为RS485数字信号时，RS485接口匹配电路用于对所述RS485 数字信号进行接口匹配后，将匹配后的RS485数字信号输出至所述数据采集编码电路，由所述数据采集编码电路对所述匹配后的RS485数字信号进行编码。
本实用新型所述电源模块至少包括太阳能板、充电控制电路、放电控制电路、蓄电池、电源转换电路和电源电子开关；所述蓄电池用于存储电能，并在晚上或者阴雨天气为所述传感器单元和所述远端数据采集监测控制器供电；所述充电控制电路和放电控制电路分别与综合数据控制器和蓄电池连接，用于在综合数据控制器的作用下对蓄电池的充放电进行管理；所述电源转换电路用于将所述电源模块的电能转换为与传感器单元、数据采集模块、综合数据控制器、数据存储模块和无线通信模块供电的供电电压匹配的电压；所述电源电子开关用于在综合数据控制器的控制下对电源模块进行定时启动或关闭。
本实用新型所述时钟模块与综合数据控制器之间通过I2C总线连接。
本实用新型所述土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器采用进口数字式温湿度传感器和非色散红外NDIR原理的二氧化碳传感器。
本实用新型所述风速传感器采用三风杯结构。
本实用新型所述植被-土壤系统环境参数监测服务器还与所述至少一个终端中的每个终端分别连接，所述每个终端从所述植被-土壤系统环境参数监测服务器获取相关环境参数数据。
本实用新型所述传感器单元中的每个传感器上均设置有定位模块，所述定位模块用于定位传感器的位置。
本实用新型采用上述技术方案，提供一种人力成本低、监测效率高，而且能分层同步、实时定位获知植被-土壤系统环境参数动态变化的监测系统，从而用户可以基于该植被-土壤系统环境参数监测服务器或者终端获得的监测数据，实现对待监测植被-土壤区域的数据的收集、汇总、综合数据库分析管理，从而方便对待监测植被-土壤区域提供远端会诊和指导，进而可以有效地提高植被-土壤系统的生态恢复成效。
附图说明
图1是本实用新型的系统构成示意图；
图2是本实用新型的传感器单元和远端数据采集监测控制器的组成示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种植被-土壤系统环境参数监测系统，包括传感器单元1、远端数据采集监测控制器2、植被-土壤系统环境参数监测服务器3和至少一个终端4；其中：
所述传感器单元1包括多种传感器，每个传感器分别与远端数据采集监测控制器2连接；
所述远端数据采集监测控制器2包括数据采集模块21、数据存储模块22、无线通信模块 23、时钟模块24、综合数据控制器25、电源模块26和人机接口模块27；传感器单元1中的每个传感器都分别与数据采集模块21连接以将每个传感器的信号发送给数据采集模块21，数据采集模块21采集到每个传感器的信号后将信号发送给综合数据控制器25，综合数据控制器25一方面发送给数据存储模块22存储起来，另一方面综合数据控制器25与人机接口模块27相连接用于在综合数据控制器25的控制下识别各种输入信号、按键指令，并对所述远端数据采集监测控制器的当前工作或操作响应状态进行显示；综合数据控制器25与时钟模块 24相连接实现时钟同步和时钟校准；综合数据控制器25与无线通信模块23相连接用于在综合数据控制器的控制下进行数据的打包与发射；所述电源模块26用于为传感器单元1和远端数据采集监测控制器2供电，并在所述综合数据控制器25的控制下进行供电的定时启动及休眠；
所述植被-土壤系统环境参数监测服务器3和所述至少一个终端4分别与所述远端数据采集监测控制器远程连接，所述植被-土壤系统环境参数监测服务器用于对接收到各远程测试节点即远端数据采集监测控制器上传的环境监测参数进行接收和数据库分析管理，所述至少一个终端用于实时获取并显示所述远端数据采集监测控制器采集到的环境参数进行实时显示、动态监测和分析比对，以对植被-土壤系统的生存环境参数数据进行分层同步、实时定位监测
所述的传感器单元1包括多层土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器、土壤蒸发量传感器和多层土壤酸碱度传感器，所述多层土壤温度湿度传感器插入待测的土壤中；二氧化碳传感器设置在待测土壤的上方，风速传感器可以根据需要设置于植被或灌木的上方、树木的中下部监测植物的通风情况，土壤蒸发量传感器设置于土壤地表的上方和多层土壤酸碱度传感器需插入待测的土壤中。
所述传感器单元1与所述数据采集模块21之间通过RS485接口连接，所述数据采集模块 21至少包括RS485接口匹配电路、模拟信号调理电路、ADC转换电路和数据采集编码电路；其中，所述RS485接口匹配电路与所述传感器单元1和所述数据采集编码电路连接，所述模拟信号调理电路与所述传感器单元1和所述ADC转换电路连接，所述ADC转换电路还与所述数据采集编码电路连接；
其中，当所述传感器单元1输入数据采集模块21的信号为模拟信号时，模拟信号调理电路将模拟信号转换为与ADC转换电路相匹配的电信号，ADC转换电路将相匹配的电信号转换为数字信号后输出至数据采集编码电路，由数据采集编码电路对所述数字信号进行编码；当传感器单元1输入数据采集模块21的信号为RS485数字信号时，RS485接口匹配电路用于对所述RS485数字信号进行接口匹配后，将匹配后的RS485数字信号输出至所述数据采集编码电路，由所述数据采集编码电路对所述匹配后的RS485数字信号进行编码。
所述电源模块26至少包括太阳能板、充电控制电路、放电控制电路、蓄电池、电源转换电路和电源电子开关；所述蓄电池用于存储电能，并在晚上或者阴雨天气为所述传感器单元 1和所述远端数据采集监测控制器2供电；所述充电控制电路和放电控制电路分别与综合数据控制器和蓄电池连接，用于在综合数据控制器的作用下对蓄电池的充放电进行管理；所述电源转换电路用于将所述电源模块的电能转换为与传感器单元1、数据采集模块21、综合数据控制器25、数据存储模块22和无线通信模块23供电的供电电压匹配的电压；所述电源电子开关用于在综合数据控制器25的控制下对电源模块26进行定时启动或关闭。
所述时钟模块24与综合数据控制器25之间通过I2C总线连接。
所述土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器采用进口数字式温湿度传感器和非色散红外 (NDIR)原理的二氧化碳传感器。
所述风速传感器采用三风杯结构。
所述植被-土壤系统环境参数监测服务器3还与所述至少一个终端4中的每个终端分别连接，所述每个终端4从所述植被-土壤系统环境参数监测服务器获取相关环境参数数据。
所述传感器单元1中的每个传感器上均设置有定位模块，所述定位模块用于定位传感器的位置。
Claims (9)
1.一种植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，包括传感器单元(1)、远端数据采集监测控制器(2)、植被-土壤系统环境参数监测服务器(3)和至少一个终端(4)；其中：
所述传感器单元(1)包括多种传感器，每个传感器分别与远端数据采集监测控制器(2)连接；
所述远端数据采集监测控制器(2)包括数据采集模块(21)、数据存储模块(22)、无线通信模块(23)、时钟模块(24)、综合数据控制器(25)、电源模块(26)和人机接口模块(27)；传感器单元(1)中的每个传感器都分别与数据采集模块(21)连接以将每个传感器的信号发送给数据采集模块(21)，数据采集模块(21)采集到每个传感器的信号后将信号发送给综合数据控制器(25)，综合数据控制器(25)一方面发送给数据存储模块(22)存储起来，另一方面综合数据控制器(25)与人机接口模块(27)相连接用于在综合数据控制器(25)的控制下识别各种输入信号、按键指令，并对所述远端数据采集监测控制器的当前工作或操作响应状态进行显示；综合数据控制器(25)与时钟模块(24)相连接实现时钟同步和时钟校准；综合数据控制器(25)与无线通信模块(23)相连接用于在综合数据控制器的控制下进行数据的打包与发射；所述电源模块(26)用于为传感器单元(1)和远端数据采集监测控制器(2)供电，并在所述综合数据控制器(25)的控制下进行供电的定时启动及休眠；
所述植被-土壤系统环境参数监测服务器(3)和所述至少一个终端(4)分别与所述远端数据采集监测控制器远程连接，所述植被-土壤系统环境参数监测服务器用于对接收到各远程测试节点即远端数据采集监测控制器上传的环境监测参数进行接收和数据库分析管理，所述至少一个终端用于实时获取并显示所述远端数据采集监测控制器采集到的环境参数进行实时显示、动态监测和分析比对，以对植被-土壤系统的生存环境参数数据进行分层同步、实时定位监测。
2.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述的传感器单元(1)包括多层土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器、土壤蒸发量传感器和多层土壤酸碱度传感器，所述多层土壤温度湿度传感器插入待测的土壤中；二氧化碳传感器设置在待测土壤的上方，风速传感器可以根据需要设置于植被或灌木的上方、树木的中下部监测植物的通风情况，土壤蒸发量传感器设置于土壤地表的上方和多层土壤酸碱度传感器需插入待测的土壤中。
3.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述传感器单元(1)与所述数据采集模块(21)之间通过RS485接口连接，所述数据采集模块(21)至少包括RS485接口匹配电路、模拟信号调理电路、ADC转换电路和数据采集编码电路；其中，所述RS485接口匹配电路与所述传感器单元(1)和所述数据采集编码电路连接，所述模拟信号调理电路与所述传感器单元(1)和所述ADC转换电路连接，所述ADC转换电路还与所述数据采集编码电路连接；
其中，当所述传感器单元(1)输入数据采集模块(21)的信号为模拟信号时，模拟信号调理电路将模拟信号转换为与ADC转换电路相匹配的电信号，ADC转换电路将相匹配的电信号转换为数字信号后输出至数据采集编码电路，由数据采集编码电路对所述数字信号进行编码；当传感器单元(1)输入数据采集模块(21)的信号为RS485数字信号时，RS485接口匹配电路用于对所述RS485数字信号进行接口匹配后，将匹配后的RS485数字信号输出至所述数据采集编码电路，由所述数据采集编码电路对所述匹配后的RS485数字信号进行编码。
4.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述电源模块(26)至少包括太阳能板、充电控制电路、放电控制电路、蓄电池、电源转换电路和电源电子开关；所述蓄电池用于存储电能，并在晚上或者阴雨天气为所述传感器单元(1)和所述远端数据采集监测控制器(2)供电；所述充电控制电路和放电控制电路分别与综合数据控制器和蓄电池连接，用于在综合数据控制器的作用下对蓄电池的充放电进行管理；所述电源转换电路用于将所述电源模块的电能转换为与传感器单元(1)、数据采集模块(21)、综合数据控制器(25)、数据存储模块(22)和无线通信模块(23)供电的供电电压匹配的电压；所述电源电子开关用于在综合数据控制器(25)的控制下对电源模块(26)进行定时启动或关闭。
5.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述时钟模块(24)与综合数据控制器(25)之间通过I2C总线连接。
6.根据权利要求2所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器采用进口数字式温湿度传感器和非色散红外NDIR原理的二氧化碳传感器。
7.根据权利要求2所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述风速传感器采用三风杯结构。
8.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述植被-土壤系统环境参数监测服务器(3)还与所述至少一个终端(4)中的每个终端分别连接，所述每个终端(4)从所述植被-土壤系统环境参数监测服务器获取相关环境参数数据。
9.根据权利要求1所述的植被-土壤系统环境参数监测系统，其特征在于，所述传感器单元(1)中的每个传感器上均设置有定位模块，所述定位模块用于定位传感器的位置。
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| CN201720215714.3U CN206959892U (zh) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | 一种植被‑土壤系统环境参数监测系统 |
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| CN108445877A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-24 | 武汉理工大学 | 基于移动3g/4g网络环境下的仿生运动控制系统与控制方法 |
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- 2017-03-07 CN CN201720215714.3U patent/CN206959892U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN108445877A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-24 | 武汉理工大学 | 基于移动3g/4g网络环境下的仿生运动控制系统与控制方法 |
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