CN208013131U - 一种基于多传感器的农业信息采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多传感器的农业信息采集系统,包括嵌入式处理器和传感器组,所述嵌入式处理器的输入端连接有GPS接收模块,所述嵌入式处理器的信号输出端连接有GPRS传输模块,所述GPS接收模块与GPRS传输模块之间交互连接,所述嵌入式处理器的信号端还连接有传感器组,所述传感器组的内部包括PH值测量电路、土壤电导率测量电路和土壤压实度测量电路,所述PH值测量电路、土壤电导率测量电路和土壤压实度测量电路的信号反馈端均与嵌入式处理器相连接,整个系统具备精确的检测土壤PH值、压实度以及电导率等供能,实现了功能一体化水平,有效提高设备的集成度和可靠度。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业信息采集系统应用技术领域,特别涉及一种基于多传感器的农业信息采集系统。
背景技术
农业是人类生存和发展的基础,是国民经济的支柱产业,是关乎国计民生的重中之重,农业发展经历了原始农业、传统农业和现代农业三个重要发展阶段,我国农业正处在由传统农业向现代农业的转型过程中。对现代农业的内涵,近年来国内外学术界有不同的认识。最初农业现代化的主要内容为实现机械化、电气化、化学化和水利化,是化工和机械技术在农业上的广泛应用。工业化农业在取得成就的同时,带来了环境污染、资源耗竭、生态退化等一系列问题,这对农业的可持续发展提出了严峻的挑战。
随着科学技术的不断进步及人类对自然环境的深入理解,人们提出了许多新型的农业生产模式,如生态农业、生物农业、可持续农业、信息农业、精细农业等,这些新的农业生产模式在保证农业高产、高效、优质的基础上,强调农业生产与生态环境的协调,注重环境保护和可持续发展。
但是,现有的农业信息采集系统在对于土壤PH值、压实度以及电导率的检测方便,精度较低,检测系统受其检测电路的影响,导致农业土壤信息的采集不全面,降低了农业信息采集的精度。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于多传感器的农业信息采集系统,具备精确的检测土壤PH值、压实度以及电导率等供能,实现了功能一体化水平,有效提高设备的集成度和可靠度,这样可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案为:一种基于多传感器的农业信息采集系统,包括嵌入式处理器和传感器组,所述嵌入式处理器的输入端连接有GPS接收模块,所述嵌入式处理器的信号输出端连接有GPRS传输模块,所述GPS接收模块与GPRS传输模块之间交互连接,所述嵌入式处理器的信号端还连接有传感器组,所述传感器组的内部包括PH值测量电路、土壤电导率测量电路和土壤压实度测量电路,所述PH值测量电路、土壤电导率测量电路和土壤压实度测量电路的信号反馈端均与嵌入式处理器相连接;
所述PH值测量电路包括主控芯片,所述主控芯片的第一引脚连接有第一电容,所述主控芯片的第二引脚连接有第二电容,所述第一电容与第二电容之间并联连接,所述第一电容与第二电容并联节点处与主控芯片的第八引脚相连接,所述主控芯片的同相输入端连接有第一电阻,所述第一电阻的另一点连接有排针引脚A,所述主控芯片的反相输入端还连接有第二电阻,所述第二电阻的另一端直接接地,所述主控芯片的反相输入端反馈连接到主控芯片的第九引脚,所述主控芯片的第九引脚连接有第三电阻,所述第三电阻的另一端与主控芯片的输出端相连接。
作为本实用新型一种优选的技术方案,所述土壤压实度测量电路包括运算放大器,所述运算放大器的反相输入端分别连接有第四电阻和第五电阻,所述第四电阻的另一端连接有排针接口B,所述第五电阻的另一端反馈连接到运算放大器的输出端,所述运算放大器的同相输入端分别连接有第六电阻和第七电阻,所述第六电阻的另一端与排针接口B相连接,所述第七电阻的另一端直接接地。
作为本实用新型一种优选的技术方案,所述土壤电导率测量电路包括运算放大器,所述运算放大器的同相输入端接收嵌入式处理器的控制信号,所述运算放大器的反相输入端分别连接有第八电阻和第九电阻,所述第八电阻的另一端连接有电源,所述第八电阻的另一端直接接地。
作为本实用新型一种优选的技术方案,所述运算放大器的输出端还连接有第十电阻,所述第十电阻的另一端连接有排针接口C。
作为本实用新型一种优选的技术方案,所述传感器组的信号控制端还连接有数模转换器,所述数模转换器的信号反馈端与嵌入式处理器相连接。
采用上述技术方案,通过嵌入式控制器构成整个采集系统的核心处理器,利用传感组传递土壤的反馈信息,通过测量传输线上的驻波率间接测量土壤中的水分含量,满足了精确农业测量的要求,整个系统具有体积小、重量轻安全性强、可靠性高以及成本低等优点,能够保证数据采集的实时性,实用性强。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图;
图2为本实用新型PH值测量电路图;
图3为本实用新型土壤电导率测量电路图;
图4为本实用新型土壤压实度测量电路图。
图中,1-嵌入式处理器;2-GPS接收模块;3-GPRS传输模块;4-数模转换器;5-传感器组;6-PH值测量电路;7-土壤电导率测量电路;8-土壤压实度测量电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1至图4,本实用新型提供一种技术方案:一种基于多传感器的农业信息采集系统,包括嵌入式处理器1和传感器组5,所述嵌入式处理器1的输入端连接有GPS接收模块2,所述嵌入式处理器1的信号输出端连接有GPRS传输模块3,所述GPS接收模块2与GPRS传输模块3之间交互连接,所述嵌入式处理器1的信号端还连接有传感器组5,所述传感器组5的内部包括PH值测量电路6、土壤电导率测量电路7和土壤压实度测量电路8,所述PH值测量电路6、土壤电导率测量电路7和土壤压实度测量电路8的信号反馈端均与嵌入式处理器1相连接;
所述PH值测量电路6包括主控芯片U1,所述主控芯片U1的第一引脚连接有第一电容C1,所述主控芯片U1的第二引脚连接有第二电容C2,所述第一电容C1与第二电容C2之间并联连接,所述第一电容C1与第二电容C2并联节点处与主控芯片U1的第八引脚相连接,所述主控芯片U1的同相输入端连接有第一电阻R1,所述第一电阻R1的另一点连接有排针引脚AJPH,所述主控芯片U1的反相输入端还连接有第二电阻R2,所述第二电阻R2的另一端直接接地GND,所述主控芯片U1的反相输入端反馈连接到主控芯片U1的第九引脚,所述主控芯片U1的第九引脚连接有第三电阻R3,所述第三电阻R3的另一端与主控芯片U1的输出端相连接。
优选的是,所述土壤压实度测量电路8包括运算放大器S1,所述运算放大器S1的反相输入端分别连接有第四电阻R4和第五电阻R5,所述第四电阻R4的另一端连接有排针接口BJYL,所述第五电阻R5的另一端反馈连接到运算放大器S1的输出端,所述运算放大器S1的同相输入端分别连接有第六电阻R6和第七电阻R7,所述第六电阻R6的另一端与排针接口BJYL相连接,所述第七电阻R7的另一端直接接地GND;所述土壤电导率测量电路7包括运算放大器S2,所述运算放大器S2的同相输入端接收嵌入式处理器1的控制信号,所述运算放大器S2的反相输入端分别连接有第八电阻R8和第九电阻R9,所述第八电阻R8的另一端连接有电源VCC,所述第八电阻R8的另一端直接接地GND;所述运算放大器S2的输出端还连接有第十电阻R10,所述第十电阻R10的另一端连接有排针接口CJDD;所述传感器组5的信号控制端还连接有数模转换器4,所述数模转换器4的信号反馈端与嵌入式处理器1相连接。
本实用新型的工作原理:嵌入式处理器1采用ARM920T处理器构建的系统芯片,是整个农业信息采集嵌入式系统的核心,它肩负着对其他外围设备的控制和协调的重任,同时外围采集设备采集到的数据都是通过它来处理的,系统内嵌有视频获取模块,用来获取农作物长势图像信息,在农业信息采集嵌入式系统中,针对图像信息系统需要进行图像信息采集、存储和传输等操作;GPS接收模块2给用户提供定位和导航信息,该模块是系统需要外扩的一个重要模,GPS系统接收机收到信息并处理后,把有用的定位导航信息传给处理器处理和解析,然后通过数据库保存或无线传输;GPRS传输模块3传输用户采集到的农业信息,该模块是系统需要外扩的另一个重要模块。为了完成采集信息及时更新信息中心数据的需求,该模块肩负着信息无限远程传输的任务;PH值测量电路6内部采用ICL7650系列的主控芯片U1,对电压信号进行放大,主控芯片U1具有极高的输入阻抗,具有超低失调和超低漂移,高增益,高输入阻抗的特点,性能极为优越稳定,PH电极原理上是一个化学电池,放入融液后,PH电极就会产生微小的化学电压,这个电压以差分的方式输入主控芯片U1,经过放大后从第10脚输出至多路选择开关,进行数模转换;土壤压实度测量电路8内部采用CL-YB-13型型电阻应变拉压力传感器,这种传感器结构简单,测量可靠稳定,具有较好的抗冲击振动稳定性,并适用于远距离进行静态和动态测量,有优良的静态性能和良好的动态性能;传感器通过两路差分电压输出,经过第四电阻R4、第六电阻R6两个2K的电阻后进入运算放大器S1,第五电阻R5、第七电阻R7为两个10K的上拉和下拉电阻,放大电路的输出值经过多路选择开关进入数模芯片转换;电导率的测量方法采用配比溶液法电阻分压原理,采用的信号源是交流信号源,因为在测量土壤的电导率时,如果使用直流电进行测量,将会出现极化现象,严重影响测量的精度,因此不能采用直流分压方式测量,必须采用交流信号源,信号源的频率一般为50hz,幅值为6-10V。当电导率较高时,宜采用1000-2500hz的高频信号源,以防止极化现象;电导率测量时,由外部定时器产生50HZ的高低电平信号,经过运算放大器S2转换成正负5V的交流电压信号,对传感器提供电压,第八电阻R8、第九电阻R9为1K电阻,目的是产生2.5V电压,这样当定时器输出高电平时,运算放大器S2输出为+5V电压,当定时器输出低电平时,电压小于2.5V,运算放大器S2输出-5V电压,第十电阻R10为200k电阻,通过第十电阻R10和传感器分压,可以计算出溶液的电阻值,然后经过计算换算成溶液的电导率。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明,但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本实用新型原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于多传感器的农业信息采集系统,包括嵌入式处理器(1)和传感器组(5),其特征在于:所述嵌入式处理器(1)的输入端连接有GPS接收模块(2),所述嵌入式处理器(1)的信号输出端连接有GPRS传输模块(3),所述GPS接收模块(2)与GPRS传输模块(3)之间交互连接,所述嵌入式处理器(1)的信号端还连接有传感器组(5),所述传感器组(5)的内部包括PH值测量电路(6)、土壤电导率测量电路(7)和土壤压实度测量电路(8),所述PH值测量电路(6)、土壤电导率测量电路(7)和土壤压实度测量电路(8)的信号反馈端均与嵌入式处理器(1)相连接;
所述PH值测量电路(6)包括主控芯片(U1),所述主控芯片(U1)的第一引脚连接有第一电容(C1),所述主控芯片(U1)的第二引脚连接有第二电容(C2),所述第一电容(C1)与第二电容(C2)之间并联连接,所述第一电容(C1)与第二电容(C2)并联节点处与主控芯片(U1)的第八引脚相连接,所述主控芯片(U1)的同相输入端连接有第一电阻(R1),所述第一电阻(R1)的另一点连接有排针引脚A(JPH),所述主控芯片(U1)的反相输入端还连接有第二电阻(R2),所述第二电阻(R2)的另一端直接接地(GND),所述主控芯片(U1)的反相输入端反馈连接到主控芯片(U1)的第九引脚,所述主控芯片(U1)的第九引脚连接有第三电阻(R3),所述第三电阻(R3)的另一端与主控芯片(U1)的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的农业信息采集系统,其特征在于:所述土壤压实度测量电路(8)包括运算放大器(S1),所述运算放大器(S1)的反相输入端分别连接有第四电阻(R4)和第五电阻(R5),所述第四电阻(R4)的另一端连接有排针接口B(JYL),所述第五电阻(R5)的另一端反馈连接到运算放大器(S1)的输出端,所述运算放大器(S1)的同相输入端分别连接有第六电阻(R6)和第七电阻(R7),所述第六电阻(R6)的另一端与排针接口B(JYL)相连接,所述第七电阻(R7)的另一端直接接地(GND)。
3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的农业信息采集系统,其特征在于:所述土壤电导率测量电路(7)包括运算放大器(S2),所述运算放大器(S2)的同相输入端接收嵌入式处理器(1)的控制信号,所述运算放大器(S2)的反相输入端分别连接有第八电阻(R8)和第九电阻(R9),所述第八电阻(R8)的另一端连接有电源(VCC),所述第八电阻(R8)的另一端直接接地(GND)。
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器的农业信息采集系统,其特征在于:所述运算放大器(S2)的输出端还连接有第十电阻(R10),所述第十电阻(R10)的另一端连接有排针接口C(JDD)。
5.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的农业信息采集系统,其特征在于:所述传感器组(5)的信号控制端还连接有数模转换器(4),所述数模转换器(4)的信号反馈端与嵌入式处理器(1)相连接。
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