CN217033738U - 一种水稻田水情检测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水稻田水情检测传感器，包括：安装管、多个连接管、电路安装盒、处理控制电路、电极探头、多个土壤采集电路板和多个土壤检测组件；电路安装盒固设在安装管的靠近顶部的位置处；处理控制电路设置在电路安装盒内；电极探头设置在安装管的外壁上；土壤检测组件与连接管依次沿安装管的轴向交替设置；土壤采集电路板设置在土壤检测组件内。本实用新型的多个依次设置的土壤检测组件可以完成土壤下的多层土壤的水分、盐分和温度进行检测，将多层检测集成在一个传感器中，集成度高且降低了安装实施的复杂度，提高了安装和使用的便捷性。同时，通过电极探头还可以对水质进行测量，进行水位和电导率进行测量，增加了传感器的功能性。

Description

一种水稻田水情检测传感器

技术领域

本实用新型属于水稻田水情监测技术领域，具体涉及一种水稻田水情检测传感器。

背景技术

随着现代农业的不断发展，我们的农业种植越来越科学，土壤环境监测的应用越来越广泛，而且土壤是植物赖以生存的主要物质基础，对于农业种植土壤的要求，已经不需要传统的靠经验来判断，而是要基于各种智能土壤传感器，让现代农业更加高效精准，各种不同的土壤检测器为农业种植生产提供科学的数据依据。

现有技术中的土壤检测传感器可以采集单层土壤水分和温度，需要进行多层数据采集则需要多个传感器协助测量，同时需要挖大坑进行填埋，极其不方便，集成度低且安装实施复杂，使用十分不便。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种水稻田水情检测传感器。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种水稻田水情检测传感器，包括：安装管、多个连接管、电路安装盒、处理控制电路、电极探头、多个土壤采集电路板和多个土壤检测组件；

所述电路安装盒，固设在所述安装管的靠近顶部的位置处；

所述处理控制电路，设置在所述电路安装盒内，与所述电极探头电连接；

所述电极探头，设置在所述安装管的外壁上，位于所述电路安装盒下方；

所述土壤检测组件与所述连接管依次沿所述安装管的轴向交替设置；

其中，顶部的所述土壤检测组件与所述安装管的下端固定连接；

所述土壤采集电路板，设置在所述土壤检测组件内，与所述土壤检测组件和所述处理控制电路电连接；多个所述土壤采集电路板依次连接。

在本实用新型的一个实施例中，还包括太阳能光伏板和蓄电池；

所述太阳能光伏板，设置在所述电路安装盒的外部，与所述处理控制电路电连接；

所述蓄电池，设置在所述电路安装盒内，与所述处理控制电路电连接。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：RS485通讯模块、4G模块和 LoRa无线模块；

所述RS485通讯模块、所述4G模块和所述LoRa无线模块均设置在所述电路安装盒内且与所述处理控制电路电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述土壤检测组件，包括：套管、绝缘部和两个环形电极；

两个所述环形电极依次套设在所述套管的上，所述绝缘部位于两个所述环形电极之间；所述环形电极与所述土壤采集电路板电连接；所述土壤采集电路板位于所述套管内。

所述套管的一端与所述连接管的一端固定连接；顶部的所述套管与所述安装管的下端固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述连接管的内部为两端的内径相同的阶梯孔结构；

所述连接管的一端套在所述套管的一端上；所述连接管的外径与所述环形电极的外径相等。

在本实用新型的一个实施例中，所述处理控制电路，包括：控制器、水质采集处理电路和供电模块；

所述控制器，与所述水质采集处理电路、所述供电模块、所述土壤采集电路板、所述太阳能光伏板、所述蓄电池、所述RS485通讯模块、所述 4G模块和所述LoRa无线模块电连接；

所述水质采集处理电路与所述电极探头和所述供电模块电连接；

所述供电模块还与所述土壤采集电路板电连接。

在本实用新型的一个实施例中，位于最下端的所述套管的下端还设置有钻地接头。

在本实用新型的一个实施例中，所述套管的数量为七个，所述连接管的数量为六个。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过多个依次设置的土壤检测组件可以完成土壤下的多层土壤的水分、盐分和温度进行检测，将多层检测集成在一个传感器中，集成度高且降低了安装实施的复杂度，提高了安装和使用的便捷性。同时，通过电极探头还可以对水质进行测量，进行水位和电导率进行测量，增加了传感器的功能性和复合性。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种水稻田水情检测传感器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种水稻田水情检测传感器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种水稻田水情检测传感器的结构爆炸图；

图4是本实用新型实施例提供的连接管的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种水稻田水情检测传感器的结构框图。

附图标记说明：

10-安装管；20-连接管；30-电路安装盒；40-电极探头；50-土壤采集电路板；60-土壤检测组件；61-套管；62-绝缘部；63-环形电极；64-钻地接头； 70-太阳能光伏板；71-蓄电池；72-RS485通讯模块；73-4G模块；74-LoRa 无线模块；80-控制器；81-水质采集处理电路；82-供电模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1和图3，本实用新型实施例的第一方面提供一种水稻田水情检测传感器，包括：安装管10、多个连接管20、电路安装盒30、处理控制电路、电极探头40、多个土壤采集电路板50和多个土壤检测组件60。电极探头40用于检测水位和电导率，土壤检测组件60用于检测土壤的水分、盐分和温度。

电路安装盒30固定设置在安装管10的靠近顶部的位置处。处理控制电路设置在电路安装盒30内，处理控制电路与电极探头40电连接。处理控制电路可以对电极探头40采集的信号进行处理得到水位和电导率数据。电极探头40设置在安装管10的外壁上，电极探头40位于电路安装盒30 下方。土壤检测组件60与连接管20依次沿安装管10的轴向交替设置。其中，顶部的土壤检测组件60与安装管10的下端固定连接。

本实施例中，安装管10的下端连接第一个土壤检测组件60，中间的多个土壤检测组件60的两端分别与两个连接管20固定连接，相应的，一个连接管20的两端分别与两个土壤检测组件60固定连接，形成连接管20和土壤检测组件60形成相间设置，且连接管20和土壤检测组件60沿安装管 10的轴向延伸设置。每个土壤检测组件60对应检测一层的土壤的参数。土壤采集电路板50设置在土壤检测组件60内，土壤采集电路板50与土壤检测组件60和处理控制电路电连接。多个土壤采集电路板50依次连接。

本实施例中，土壤采集电路板50接收到土壤检测组件60的信号，并发送至处理控制电路进行信号的处理，得到土壤的水分、盐分和温度数据。本实施例的传感器的多个土壤检测组件60可以完成土壤下的多层土壤的水分、盐分和温度进行检测，将多层检测集成在一个传感器中，无需使用多个仪器协助测量，集成度高且降低了安装实施的复杂度，提高了安装和使用的便捷性。同时，通过电极探头40还可以对水质进行测量，进行水位和电导率进行测量，增加了传感器的功能性。

在一种可行的实现方式中，电极探头40通过安装部安装在安装管10 上，安装部位于安装管10的内部，电极探头40位于安装管10的外部，电极探头40沿安装管10的轴向延伸，电极探头40具有一定的长度，水与电极探头40的不同位置接触可以进行水位的检测。电路安装盒30对内部的各个电子元件起到保护作用。

进一步地，如图5所示，水稻田水情检测传感器还包括太阳能光伏板 70和蓄电池71。太阳能光伏板70设置在电路安装盒30的外部，太阳能光伏板70与处理控制电路电连接。蓄电池71设置在电路安装盒30内，蓄电池71与处理控制电路电连接。本实施例中，通过太阳能的供电方式为各个用电元件供电，节能环保且减小了线路连接，便于户外使用。蓄电池71可以为传感器中的各个用电元件进行供电。

进一步地，如图5所示，水稻田水情检测传感器还包括：RS485通讯模块72、4G模块73和LoRa无线模块74。RS485通讯模块72、4G模块73和LoRa无线模块74均设置在电路安装盒30内且与处理控制电路电连接。本实施例中，传感器可以进行有线和无线两种形式进行数据的传输。通过4G模块73可以将数据传输至远程终端中，通过LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)无线模块可以与周边其他检测设备和闸控设备等进行数据传输。RS485通讯模块72可以与周边其他检测设备等设备进行有线形式的数据通信，还可以与后台终端进行有线形式的数据传输。因此，可以进行多种形式的数据通信，扩展了数据通信的使用场景，提高了数据传输的便捷性。

进一步地，如图2和图3所示，土壤检测组件60，包括：套管61、绝缘部62和两个环形电极63。两个环形电极63依次套设在套管61的上，绝缘部 62位于两个环形电极63之间；环形电极63与土壤采集电路板50电连接。土壤采集电路板50位于套管61内。套管61的一端与连接管20的一端固定连接。顶部的套管61与安装管10的下端固定连接。顶部的土壤采集电路板50与安装管10固定连接。

本实施例中，每个套管61上套设有两个环形电极63，位于顶部的第一个套管61的上端与安装管10的下端固定连接。中间的一个套管61的两端与两个连接管20固定连接，相应的，一个连接管20的两端与两个套管61连接，套管61和连接管20交替设置与安装管10形成一个整体的柱状结构。其中，环形电极63采用不锈钢材料制成。

进一步地，如图3和图4所示，连接管20的内部为两端的内径相同的阶梯孔结构。连接管20的一端套在套管61的一端上。连接管20的外径与环形电极63的外径相等。本实施例中，连接管20的内部的两端为阶梯孔结构，位于顶部的第一个套管61的端部插入并固定在安装管10中，其他的套管61的端部插入并固定在连接管20的阶梯孔内。外径相等的连接管20和环形电极63表面平齐，且绝缘部62为环形结构，绝缘部62的外径与环形电极63的外径也相等，以形成表面平齐的柱状结构。

在一种可行的实现方式中，如图2所示，套管61的数量为七个，连接管20的数量为六个。套管61的数量为七个，相应的每个套管61上设置两个环形电极63，则可以进行七层的土壤检测。

进一步地，如图2所示，位于最下端的套管61的下端还设置有钻地接头64。钻地接头64使传感器易于插入至土壤深处进行检测。优选地，钻地接头64可以为锥状结构。

在一种可行的实现方式中，位于最下端的套管61的下端还可以设置有固定接头，用于固定套管61。

进一步地，如图5所示，处理控制电路，包括：控制器80、水质采集处理电路81和供电模块82。控制器80与水质采集处理电路81、供电模块 82、土壤采集电路板50、太阳能光伏板70、蓄电池71、RS485通讯模块 72、4G模块73和LoRa无线模块74电连接。水质采集处理电路81与电极探头40和供电模块82电连接。供电模块82还与土壤采集电路板50电连接。

本实施例中，控制器80能够控制各个元件的工作，水质采集处理电路 81能够对接收的电极探头40感应的模拟信号进行处理输出数字信号至控制器80，控制器80对该信号进行数据处理得到相应的水位和电导率数据。土壤采集电路板50能够接收环形电极63的模拟信号并发送至控制器80，控制器80将该模拟信号进行模数转换以及处理后得到土壤的水分、盐分和温度数据。在进行采集时，控制器80通过供电模块82给水质采集处理电路 81和土壤采集电路板50供电，当无需采集时，控制器80通过供电模块82 断开供电，节省功耗。

实施例二

本实用新型实施例的第二方面还提供一种水稻田水情检测传感器的检测方法，应用于实施例一中的水稻田水情检测传感器，包括以下步骤：

步骤1，控制器80接收水质采集处理电路81发送的水质处理信号；

步骤2，控制器80根据水质处理信号生成水质信息；

步骤3，控制器80根据水质信息判断水稻田中是否有水；

若有，则控制土壤采集电路板50以第一周期进行工作，控制器80以第一校正指标对土壤信息进行处理；

若没有，则控制土壤采集电路板50以第二周期进行工作，控制器80 以第二校正指标对土壤信息进行处理；

其中，第二周期大于第一周期。

本实施例中，电极探头40接收水质采集处理电路81的激励信号后，电极探头40向水质采集处理电路81发送检测的水质采集信号(模拟信号)；水质采集处理电路81对水质采集信号进行模数转换处理并向控制器80发送水质处理信号，然后控制器80根据该水质处理信号执行上述步骤1-3。

具体地，电极探头40位于地面以上，土壤检测组件60位于土壤内。电极探头40用于检测水位和电导率。通过水位信息可以判断水稻田中是否有水，通常，作物生长期水稻田中有水，作物成熟期水稻田中无水。

控制器80根据水质处理信号生成水质信息，水质信息包括水位信息和水体质量信息。控制器80根据水位信息和水体质量信息可以判断水稻田中是否有水，若有水，则说明水稻田中的作物处于生长期，此时，控制器80 控制土壤采集电路板50以第一周期进行工作；土壤采集电路板50将环形电极63采集的信号发送至控制器80，控制器80对信号数据进行处理生成土壤信息，并根据第一校正指标进行土壤信息数据的校正，当有水的时候，土壤一般是饱和状态，其信号和实际水分的关系是用饱和状态下的第一校正指标校正的数据；当无水时，水稻田中的作物处于成熟期，土壤一般是正常状态，其信号和实际水分关系是用正常状态下的第二校正指标校正的数据。其中，第一校正指标和第二校正指标预先存储在控制器80中，土壤信息包括土壤的水分信息、盐分信息以及温度信息。同时，第二周期大于第一周期，也即是水稻田有水时，作物生长期是检测的关键时期，此时需要进行高频率的检测以随时掌握土壤的状态，以便于对作物和土壤进行相应的操作处理，例如增加施肥、减少施肥等。是水稻田无水时，作物处于成熟期，此时不需要进行高频率的检测，检测周期较长即可。由此，可以提高采集效率并降低功耗。

进一步地，土壤采集电路板50以第一周期或第二周期进行工作，包括：

土壤采集电路板50在第一周期或第二周期时切换至当前土壤检测组件60的环形电极63的盐分采集电路导通。

土壤采集电路板50在第一周期或第二周期时切换至当前土壤检测组件60的环形电极63的水分采集电路导通。

土壤采集电路板50在第一周期和第二周期时将当前土壤检测组件60 的环形电极63的温度采集电路导通。

本实施例中，例如有七节土壤检测组件60，盐分和水分是共用一对环形电极63，土壤检测组件60其中一节的采集盐分和水分信号则是通过一路双刀开关切换与环形电极63的连接，在需要采集的第一周期内或者第二周期内，当采集盐分信号时，切换开关使盐分采集电路与环形电极63导通，而水分采集电路与环形电极63断开；当采集水分信号时，切换开关使水分采集电路与环形电极63连接，而盐分采集电路与环形电极63断开。而对于温度检测，土壤检测组件60处于工作通电状态时即可采集温度信号。

其中，在进行土壤检测时，控制给第一层土壤检测组件60供电，第一层土壤检测组件60工作进行采集，然后依次控制每层供电，依次采集即可。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，包括：安装管(10)、多个连接管(20)、电路安装盒(30)、处理控制电路、电极探头(40)、多个土壤采集电路板(50)和多个土壤检测组件(60)；

所述电路安装盒(30)，固设在所述安装管(10)的靠近顶部的位置处；

所述处理控制电路，设置在所述电路安装盒(30)内，与所述电极探头(40)电连接；

所述电极探头(40)，设置在所述安装管(10)的外壁上，位于所述电路安装盒(30)下方；

所述土壤检测组件(60)与所述连接管(20)依次沿所述安装管(10)的轴向交替设置；

其中，顶部的所述土壤检测组件(60)与所述安装管(10)的下端固定连接；

所述土壤采集电路板(50)，设置在所述土壤检测组件(60)内，与所述土壤检测组件(60)和所述处理控制电路电连接；多个所述土壤采集电路板(50)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，还包括太阳能光伏板(70)和蓄电池(71)；

所述太阳能光伏板(70)，设置在所述电路安装盒(30)的外部，与所述处理控制电路电连接；

所述蓄电池(71)，设置在所述电路安装盒(30)内，与所述处理控制电路电连接。

3.根据权利要求2所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，还包括：RS485通讯模块(72)、4G模块(73)和LoRa无线模块(74)；

所述RS485通讯模块(72)、所述4G模块(73)和所述LoRa无线模块(74)均设置在所述电路安装盒(30)内且与所述处理控制电路电连接。

4.根据权利要求1所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，所述土壤检测组件(60)，包括：套管(61)、绝缘部(62)和两个环形电极(63)；

两个所述环形电极(63)依次套设在所述套管(61)的上，所述绝缘部(62)位于两个所述环形电极(63)之间；所述环形电极(63)与所述土壤采集电路板(50)电连接；所述土壤采集电路板(50)位于所述套管(61)内；

所述套管(61)的一端与所述连接管(20)的一端固定连接；顶部的所述套管(61)与所述安装管(10)的下端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，所述连接管(20)的内部为两端的内径相同的阶梯孔结构；

所述连接管(20)的一端套在所述套管(61)的一端上；所述连接管(20)的外径与所述环形电极(63)的外径相等。

6.根据权利要求3所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，所述处理控制电路，包括：控制器(80)、水质采集处理电路(81)和供电模块(82)；

所述控制器(80)，与所述水质采集处理电路(81)、所述供电模块(82)、所述土壤采集电路板(50)、所述太阳能光伏板(70)、所述蓄电池(71)、所述RS485通讯模块(72)、所述4G模块(73)和所述LoRa无线模块(74)电连接；

所述水质采集处理电路(81)与所述电极探头(40)和所述供电模块(82)电连接；

所述供电模块(82)还与所述土壤采集电路板(50)电连接。

7.根据权利要求4所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，位于最下端的所述套管(61)的下端还设置有钻地接头(64)。

8.根据权利要求4所述的一种水稻田水情检测传感器，其特征在于，所述套管(61)的数量为七个，所述连接管(20)的数量为六个。

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