CN207571129U - 一种反馈式土壤重金属实时检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反馈式土壤重金属实时检测系统，涉及土壤检测技术领域。包括至少一个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令。本实用新型以物联网为基础，开发土壤重金属含量检测节点，采用离子选择电极法实现对土壤重金属含量的实时监控，由于离子选择电极在一定湿度和温度下才能工作，因此本实用新型不仅涉及离子的检测，还使用了温度传感器和湿度传感器对土壤实时监控，在湿度不够的情况下，系统会自动向土壤中添加一定量的水分，保证了土壤重金属检测的准确性和高效性。

Description

一种反馈式土壤重金属实时检测系统

技术领域

本实用新型涉及土壤重金属检测技术领域，更具体地说涉及一种反馈式土壤重金属实时检测系统。

背景技术

物联网技术是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通信。2009年开始，以“物联网”、“智慧地球”为代表的信息化概念在全球范围内出现，为通信产业未来的发展指明了方向。将物联网技术应用于重金属探测设备，将能够实时监测土壤中的重金属含量，解决生态环境的重金属污染问题，对实际应用有重大意义。

传统的土壤重金属检测方法是对土壤进行取样后，送至专门的检测中心，对土壤中的铜、铅、锌、镉、铬的测定中，分别采用直接火焰原子吸收，萃取火焰原子吸收和无火焰原子吸收等不同的方法。虽然这些方法都具有较好的检测精确度，但其缺点是对样品保存、运输方式复杂，分析时间长，价格昂贵。

国家知识产权局于2013年4月17日，公开了一件公开号为CN103048985A，名称为“农情信息一体化采集装置”的实用新型专利，该实用新型专利包括传感器、采集器、集中器和后台服务器，通过将所有采集的农情信息通过无线网络发送至集中器；所述集中器将农情信息集中后，通过网络将农情信息数据上传至后台服务器，所述后台服务器再将农情信息数据发布至网络共享。该实用新型为精细农业的发展提供了一种高效、低成本的农情信息采集工具，满足了精细农业定位、快速、精确、连续测量的需要，实现了农业生产环境信息、农业生产过程信息的多元融合，保证了农情数据分析更精细、准确。

上述现有技术中，已经将农情信息与物联网结合在一起，但是其信息采集的准确度较差，针对土壤重金属的检测也存在一定的问题，不能实现对土壤重金属的实时检测。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种反馈式土壤重金属实时检测系统，本实用新型的发明目的旨在于提供一种快速、精确、便于实时控制操作的，流程简单的土壤重金属反馈式检测系统，本实用新型以物联网为基础，设置土壤重金属含量检测节点，采用离子选择电极实时监控土壤重金属的含量，保证了土壤重金属检测的准确性和高效性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种反馈式土壤重金属实时检测系统，其特征在于：包括至少一个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令；每个重金属检测节点至少包括一个温度传感器、一个湿度传感器、一个离子选择电极、一组供水机构和通信节点，所述温度传感器、湿度传感器、离子选择电极和供水机构通过通信节点与无线传感网络连接；所述供水机构包括电磁阀和供水管，所述电磁阀控制供水管的供水情况，所述电磁阀通过通信节点与无线传感网络相连。

所述通信节点包括数据接口和通信模块，所述数据接口分别与电磁阀、温度传感器、湿度传感器和离子选择电极相连，所述通信模块用于将数据传输至无线传感网络中。

所述监控中心包括任务调度模块、数据存储和处理模块、通信模块、定时器管理模块和PC机；所述通信模块通过无线通信网络与通信节点建立连接；所述任务调度模块调用无线通信模块的无线通信协议完成数据帧和命令帧的收发工作；所述任务调度模块调用定时器管理模块中的定时管理任务实现对运行过程的定时，任务调度模块通过串口通信协议完成与其他模块之间的通信；所述任务调度模块将接收到的通信节点的采集数据传输至数据存储和处理模块进行数据存储和处理，并将处理后的数据传输至PC机上。

所述定时器模块为定时器，任务调度模块调度定时器的定时管理任务实现对某一运行过程的定时操作。

与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：

1、与现有技术相比，本实用新型的重金属检测节点连接温度、湿度传感器，得出湿度是否适宜离子检测，如果不适宜则控制供水机构的电磁阀打开，通过供水管进行适量水分的添加；如果适宜，则离子选择电极采集土壤中的离子数据，分析土壤中重金属含量。本实用新型的设计交现有技术而言，对土壤中离子数据的采集更加精确，防止温湿度对测量准确度的影响，实现对土壤重金属的含量快速、准确的实时监测，并可以简化检测流程，降低检测成本。

2、本实用新型通过各个检测节点的通信节点接入无线通信网络，然后通过监控中心的通信模块将各个检测节点的数据传输至监控中心中，监控中心包括任务调度模块、任务调度模块、数据存储和处理模块、通信模块、定时器管理模块和PC机；检测系统开始运行时，任务调度模块调度无线通信协议任务完成组建一个网络来搭建整个系统运行的网络环境，完成数据帧和命令帧的收发工作；任务调度模块调度定时器管理任务来实现对某一个运行过程的定时，任务调度模块调度串口通信协议完成和模块的数据通信，调度数据采集任务来启用各检测节点的检测数据，所述数据存储和处理模块接收各检测节点的检测数据进行存储和处理，将处理后的数据通过任务调度模块传输至PC机上进行显示。本实用新型的检测系统结构简单，将重金属的检测与物联网结合，简化了传统方案的检测流程，同时也能够保证检测数据的准确性和高效性。

附图说明

图1为本实用新型重金属检测节点的场景示意图；

图2为本实用新型重金属检测节点的又一场景示意图；

图3为本实用新型重金属检测节点的结构框图；

图4为本实用新型检测系统涉及框图。

具体实施方式

实施例1

作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：

一种反馈式土壤重金属实时检测系统，包括一个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令；重金属检测节点包括一个温度传感器、一个湿度传感器、一个离子选择电极、一组供水机构和通信节点，所述温度传感器、湿度传感器、离子选择电极和供水机构通过通信节点与无线传感网络连接；所述供水机构包括电磁阀和供水管，所述电磁阀控制供水管的供水情况，所述电磁阀通过通信节点与无线传感网络相连。

首先重金属检测节点测量土壤的温、湿度，并将温湿度信息传输至监控中心，在监控中心中判断该温湿度是否适合离子选择电极工作，如果适合离子选择电极工作则启用离子选择电极进行土壤重金属离子信息采集，如果不适合，则控制打开电磁阀，适量洒水，使得温湿度能够满足离子选择电极正常工作，然后再通过离子选择电极进行土壤重金属离子信息采集。

或者是，在开始信息采集时，则一起采集土壤温度、湿度和重金属离子信息，数据信息传输至监控中心是，监控中心判断温湿度是否是离子选择电极的适宜工作温湿度，如果是则采用采集的重金属离子数据信息，如果不是，则控制打开供水机构的电磁阀，通过供水管进行适量洒水，使得土壤温湿度满足离子选择电极的工作温湿度要求，然后重新测量土壤离子。确保土壤离子数据信息的准确性。

实施例2

作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图2-4，本实施例公开了：

一种反馈式土壤重金属实时检测系统，包括三个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令；每个重金属检测节点包括两个温度传感器、两个湿度传感器、两个离子选择电极、一组供水机构和通信节点，所述温度传感器、湿度传感器离子选择电极和供水机构通过通信节点与无线传感网络连接；所述供水机构包括电磁阀和供水管，所述电磁阀控制供水管的供水情况，所述电磁阀通过通信节点与无线传感网络相连。所述通信节点包括数据接口和通信模块，所述数据接口分别与电磁阀、温度传感器、湿度传感器和离子选择电极相连，所述通信模块用于将数据传输至无线传感网络中。

在本实施例中，重金属检测节点可以还包括微处理器，重金属离子选择电极传感器可以是单线接口方式，在于微处理器连接时仅需要一条口线即可实现与微处理器的双向通信。信息经过单线接口送入传感器或从传感器送出；在本实施例中，微处理器判断温度传感器和湿度传感器采集到的土壤温湿度是否适宜离子选择性电极传感器工作，然后微处理器控制电磁阀进行适量洒水，使得土壤温湿度适合离子选择性电极工作。

在本实施例中，设计有支持两种工作电压的传感器进行工作，一种为2.5V，一种为5V，传感器包括温度传感器、湿度传感器和离子选择电极传感器，传感器电压在P2处进行条线选择，最终通过VSP连接给传感器接口上的供电引脚。传感器一般包括三个引脚GND、DQ和VDD，其中GND接地，DQ是数据输入输出引脚，VDD供电。可以从电源板传感器接口模块P1的S1O+、S2O+、S3O+、S4O+、S5O+中选择一个作为信号输入输出针脚与传感器的信号线直接相连，离线选择电极自身供电，从而实现重金属离子选择性电极传感器接口功能。

实施例3

作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：

一种反馈式土壤重金属实时检测系统，包括三个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令；每个重金属检测节点包括两个温度传感器、两个湿度传感器、两个离子选择电极、一组供水机构和通信节点，所述温度传感器、湿度传感器离子选择电极和供水机构通过通信节点与无线传感网络连接；所述供水机构包括电磁阀和供水管，所述电磁阀控制供水管的供水情况，所述电磁阀通过通信节点与无线传感网络相连。所述通信节点包括数据接口和通信模块，所述数据接口分别与电磁阀、温度传感器、湿度传感器和离子选择电极相连，所述通信模块用于将数据传输至无线传感网络中；

所述监控中心包括任务调度模块、数据存储和处理模块、通信模块、定时器管理模块和PC机；所述通信模块通过无线通信网络与通信节点建立连接；所述任务调度模块调用无线通信模块的无线通信协议完成数据帧和命令帧的收发工作；所述任务调度模块调用定时器管理模块中的定时管理任务实现对运行过程的定时，任务调度模块通过串口通信协议完成与其他模块之间的通信；所述任务调度模块将接收到的通信节点的采集数据传输至数据存储和处理模块进行数据存储和处理，并将处理后的数据传输至PC机上；所述定时器模块为定时器，任务调度模块调度定时器的定时管理任务实现对某一运行过程的定时操作。

在本实施例中，所述的任务调度模块为微处理器，通信节点的主要作用是发送无线控制命令和发送数据信息，进而控制传感器采集信息，并汇集采集到的信息，发往监控中心；而任务调度模块在本实施例中是微处理器，其通过无线通信模块与无线通信网络建立连接，用于与各个检测节点建立网络连接，然后任务调度模块接收到才采集的数据，判断温湿度，发布电磁阀打开命令或电磁阀关闭命令，离子选择电极采集的离子信息通过任务调度模块传输至数据存储和处理模块中，在数据存储和处理模块中进行模数转换，然后在通过任务调度模块发送至PC机上，PC机上可以组织控制命令并发送至任务调度模块，然后任务调度模块根据接收的命令，进行具体的实施。任务调度模块调度定时器管理任务来实现对某一个运行过程的定时，任务调度模块调度串口通信协议完成和模块的数据通信，调度数据采集任务来启用各检测节点的检测数据，所述数据存储和处理模块接收各检测节点的检测数据进行存储和处理，将处理后的数据通过任务调度模块传输至PC机上进行显示。本实用新型的检测系统结构简单，将重金属的检测与物联网结合，简化了传统方案的检测流程，同时也能够保证检测数据的准确性和高效性。

Claims (4)

1.一种反馈式土壤重金属实时检测系统，其特征在于：包括至少一个重金属检测节点、无线传感网络和监控中心，所述重金属检测节点通过无线传感网络与监控中心之间实现数据传输和通信；所述监控中心实时接收和监控各个重金属检测节点的数据，并通过无线传感网络向各个节点下发命令；每个重金属检测节点至少包括一个温度传感器、一个湿度传感器、一个离子选择电极、一组供水机构和通信节点，所述温度传感器、湿度传感器、离子选择电极和供水机构通过通信节点与无线传感网络连接；所述供水机构包括电磁阀和供水管，所述电磁阀控制供水管的供水情况，所述电磁阀通过通信节点与无线传感网络相连。

2.如权利要求1所述的一种反馈式土壤重金属实时检测系统，其特征在于：所述通信节点包括数据接口和通信模块，所述数据接口分别与电磁阀、温度传感器、湿度传感器和离子选择电极相连，所述通信模块用于将数据传输至无线传感网络中。

3.如权利要求1或2所述的一种反馈式土壤重金属实时检测系统，其特征在于：所述监控中心包括任务调度模块、数据存储和处理模块、通信模块、定时器管理模块和PC机；所述通信模块通过无线通信网络与通信节点建立连接；所述任务调度模块调用无线通信模块的无线通信协议完成数据帧和命令帧的收发工作；所述任务调度模块调用定时器管理模块中的定时管理任务实现对运行过程的定时，任务调度模块通过串口通信协议完成与其他模块之间的通信；所述任务调度模块将接收到的通信节点的采集数据传输至数据存储和处理模块进行数据存储和处理，并将处理后的数据传输至PC机上。

4.如权利要求3所述的一种反馈式土壤重金属实时检测系统，其特征在于：所述定时器模块为定时器，任务调度模块调度定时器的定时管理任务实现对某一运行过程的定时操作。