CN210774146U - 一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，具体涉及土壤墒情数据采集技术领域，包括多个支腿，所述支腿顶部铰接设有安装板，所述安装板内部设有两个安装槽，一个所述安装槽内部设有监测系统主机，另一个所述安装槽内部设有太阳能供电模组，所述监测系统主机连接有检测头，所述监测系统主机内部设有MCU芯片、板载RS‑485总线、I2C总线以及4G模块。本实用新型通过将多个传感器集成在一起，同时对土壤进行数据采集检测，然后通过监测系统主机对采集到的数据信号进行模数转换和无线通讯传输，太阳能供电模组为整个设备提供正常工作所需要的工作电能，整体使得安装部署更加方便，周期短、成本低，同时便于维护。

Description

一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及土壤墒情数据采集技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置。

背景技术

土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。我们通常所说的土壤监测是指土壤环境监测，其一般包括布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。

在进行土壤墒情数据采集时需使用多个传感器进行检测，现有的传感器都是独立的单个传感器，并且数据采集与上传到数据服务器分离，安装部署不便、周期长、成本高以及不易维护。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，通过将多个传感器集成在一起，同时对土壤进行数据采集检测，然后通过监测系统主机对采集到的数据信号进行模数转换和无线通讯传输，太阳能供电模组为整个设备提供正常工作所需要的工作电能，整体使得安装部署更加方便，周期短、成本低，同时便于维护，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，包括多个支腿，所述支腿顶部铰接设有安装板，所述安装板内部设有两个安装槽，一个所述安装槽内部设有监测系统主机，另一个所述安装槽内部设有太阳能供电模组，所述监测系统主机连接有检测头，所述监测系统主机内部设有MCU芯片、板载RS-485总线、I2C总线以及4G模块，所述检测头内部集成有土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤PH传感器以及探针，所述太阳能供电模组包括磷酸铁锂电池组以及太阳能电池板。

在一个优选地实施方式中，所述板载RS-485总线连接有三个RS-485接口，所述板载RS-485总线采用ModBus-RTU协议，所述板载RS-485总线数据传输速率为9600bit/s。

在一个优选地实施方式中，所述I2C总线连接有一个I2C接口，所述I2C 总线数据传输速率为100kbit/s。

在一个优选地实施方式中，所述MCU芯片采用Cortex-M3内核的ARM芯片STM32F103VCT6，工作频率72Mhz。

在一个优选地实施方式中，所述4G模块支持4G全网通无线通信、兼容 3G/2G以及数据传输采用物联网协议MQTT、JSON字符串格式。

在一个优选地实施方式中，所述太阳能电池板的功率设置为30W。

在一个优选地实施方式中，所述磷酸铁锂电池组的型号设置为12V20A。

在一个优选地实施方式中，所述安装板上设有固定组件，所述固定组件包括多个固定板，所述固定板和安装板上均设有固定螺孔，所述固定螺孔内部设有固定螺栓，所述支腿上设有踏板。

本实用新型的技术效果和优点：

1、通过将多个传感器集成在一起，同时对土壤进行数据采集检测，然后通过监测系统主机对采集到的数据信号进行模数转换和无线通讯传输，太阳能供电模组为整个设备提供正常工作所需要的工作电能，整体使得安装部署更加方便，周期短、成本低，同时便于维护；

2、通过将固定板放置在安装板上，将其上的固定螺孔对齐，然后拧动固定螺栓，将固定螺栓拧进固定螺孔中，从而将固定板固定在安装板上，进一步增加监测系统主机和太阳能供电模组的稳定性，有效延长正常工作时长。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的图1中A处结构放大图。

图3为本实用新型的控制系统图。

图4为本实用新型的控制电路图。

图5为本实用新型的图1中B处结构放大图。

附图标记为：1支腿、2安装板、3安装槽、4监测系统主机、5太阳能供电模组、6检测头、7MCU芯片、8 4G模块、9土壤温度传感器、10土壤水分传感器、11土壤电导率传感器、12土壤PH传感器、13探针、14磷酸铁锂电池组、15太阳能电池板、16固定组件、17固定板、18固定螺孔、19固定螺栓、20踏板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，包括多个支腿1，所述支腿1顶部铰接设有安装板2，所述安装板2内部设有两个安装槽 3，一个所述安装槽3内部设有监测系统主机4，另一个所述安装槽3内部设有太阳能供电模组5，所述监测系统主机4连接有检测头6，所述监测系统主机4内部设有MCU芯片7、板载RS-485总线、12C总线以及4G模块8，所述检测头6内部集成有土壤温度传感器9、土壤水分传感器10、土壤电导率传感器11、土壤PH传感器12以及探针13，所述土壤温度传感器9型号设置为 SYE-CG02，所述土壤水分传感器10型号设置为FT-S485，所述土壤电导率传感器11型号设置为SYS-EC，所述土壤PH传感器12型号设置为SYS-TRSJ，所述太阳能供电模组5包括磷酸铁锂电池组14以及太阳能电池板15；

所述板载RS-485总线连接有三个RS-485接口，所述板载RS-485总线采用ModBus-RTU协议，所述板载RS-485总线数据传输速率为9600bit/s；

所述I2C总线连接有一个I2C接口，所述I2C总线数据传输速率为 100kbit/s；

所述MCU芯片7采用Cortex-M3内核的ARM芯片STM32F103VCT6，工作频率72Mhz；

所述4G模块8支持4G全网通无线通信、兼容3G/2G以及数据传输采用物联网协议MQTT、JSON字符串格式；

所述太阳能电池板15的功率设置为30W；

所述磷酸铁锂电池组14的型号设置为12V20A。

实施方式具体为：在使用本实用新型时，转动支腿1，对安装板2的高度进行调整，然后将支腿1插入到地面中，再将检测头6插入到土地中进行检测，检测头6中集成有土壤温度传感器9、土壤水分传感器10、土壤电导率传感器11以及土壤PH传感器12，土壤温度传感器9、土壤水分传感器10、土壤电导率传感器11、土壤PH传感器12分别对土壤的温度、水分含量、电导率以及PH值进行检测，并将检测到的信号传递给监测系统主机4中的MCU 芯片7，MCU芯片7对接收到的信号进行模数转换，并将经过转换的数字信号通过4G模块8无线传输到终端，太阳能供电模组5包括太阳能电池板15以及磷酸铁锂电池组14，太阳能电池板15吸收太阳能，并将太阳能转换为电能传递给磷酸铁锂电池组14进行储存，从而对监测系统主机4以及检测头6提供正常工作所需要的电能，通过将多个传感器集成在一起，同时对土壤进行数据采集检测，然后通过监测系统主机4对采集到的数据信号进行模数转换和无线通讯传输，太阳能供电模组5为整个设备提供正常工作所需要的工作电能，整体使得安装部署更加方便，周期短、成本低，同时便于维护。

如图1和图5所示的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，还包括固定组件16和踏板20，所述固定组件16设置在安装板2上，所述踏板20设置在支腿1上，所述固定组件16包括多个固定板17，所述固定板17和安装板2上均设有固定螺孔18，所述固定螺孔18内部设有固定螺栓19。

实施方式具体为：在使用本实用新型时，将固定板17放置在安装板2上，将其上的固定螺孔18对齐，然后拧动固定螺栓19，将固定螺栓19拧进固定螺孔18中，从而将固定板17固定在安装板2上，进一步增加监测系统主机4 和太阳能供电模组5的稳定性，有效延长正常工作时长。

本实用新型工作原理：

参照说明书附图1-4，在使用本实用新型时，转动支腿1，对安装板2的高度进行调整，然后将支腿1插入到地面中，再将检测头6插入到土地中进行检测，土壤温度传感器9、土壤水分传感器10、土壤电导率传感器11、土壤PH传感器12分别对土壤的温度、水分含量、电导率以及PH值进行检测，并将检测到的信号传递给监测系统主机4中的MCU芯片7，MCU芯片7对接收到的信号进行模数转换，并将经过转换的数字信号通过4G模块8无线传输到终端，太阳能电池板15吸收太阳能，并将太阳能转换为电能传递给磷酸铁锂电池组14进行储存，从而对监测系统主机4以及检测头6提供正常工作所需要的电能，通过将多个传感器集成在一起，同时对土壤进行数据采集检测，然后通过监测系统主机4对采集到的数据信号进行模数转换和无线通讯传输，太阳能供电模组5为整个设备提供正常工作所需要的工作电能，整体使得安装部署更加方便，周期短、成本低，同时便于维护；

参照说明书附图1和附图5，在使用本实用新型时，将固定板17放置在安装板2上，将其上的固定螺孔18对齐，然后拧动固定螺栓19，将固定螺栓 19拧进固定螺孔18中，从而将固定板17固定在安装板2上，进一步增加监测系统主机4和太阳能供电模组5的稳定性，有效延长正常工作时长。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，包括多个支腿(1)，其特征在于：所述支腿(1)顶部铰接设有安装板(2)，所述安装板(2)内部设有两个安装槽(3)，一个所述安装槽(3)内部设有监测系统主机(4)，另一个所述安装槽(3)内部设有太阳能供电模组(5)，所述监测系统主机(4)连接有检测头(6)，所述监测系统主机(4)内部设有MCU芯片(7)、板载RS-485总线、I2C总线以及4G模块(8)，所述检测头(6)内部集成有土壤温度传感器(9)、土壤水分传感器(10)、土壤电导率传感器(11)、土壤PH传感器(12)以及探针(13)，所述太阳能供电模组(5)包括磷酸铁锂电池组(14)以及太阳能电池板(15)。

2.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述板载RS-485总线连接有三个RS-485接口，所述板载RS-485总线采用ModBus-RTU协议，所述板载RS-485总线数据传输速率为9600bit/s。

3.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述I2C总线连接有一个I2C接口，所述I2C总线数据传输速率为100kbit/s。

4.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述MCU芯片(7)采用Cortex-M3内核的ARM芯片STM32F103VCT6，工作频率72Mhz。

5.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述4G模块(8)支持4G全网通无线通信、兼容3G/2G以及数据传输采用物联网协议MQTT、JSON字符串格式。

6.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述太阳能电池板(15)的功率设置为30W。

7.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述磷酸铁锂电池组(14)的型号设置为12V20A。

8.根据权利要求1所述的一种集成多传感器土壤墒情数据采集装置，其特征在于：所述安装板(2)上设有固定组件(16)，所述固定组件(16)包括多个固定板(17)，所述固定板(17)和安装板(2)上均设有固定螺孔(18)，所述固定螺孔(18)内部设有固定螺栓(19)，所述支腿(1)上设有踏板(20)。

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