一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中土壤信息的監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備，包括土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器、太陽能電池裝置和采集裝置及無線發(fā)送裝置。一個(gè)采集器可監(jiān)測三層土壤濕度和地表土壤溫度，通過局域無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)測站的無線匯聚終端，再由監(jiān)測站無線匯聚終端通過GPRS/Internet遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、安裝使用方便，實(shí)時(shí)跟蹤農(nóng)作物生育期土壤墑情變化，監(jiān)測站與監(jiān)測點(diǎn)之間采用局域無線網(wǎng)傳輸，不影響農(nóng)業(yè)耕種作業(yè)，提高了監(jiān)測點(diǎn)布置靈活性，適應(yīng)于農(nóng)業(yè)灌溉預(yù)報(bào)、科學(xué)灌溉和精準(zhǔn)灌溉推廣應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)水農(nóng)業(yè)中土壤濕度監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種適應(yīng)農(nóng)業(yè)控制灌溉和灌溉預(yù)報(bào)的土壤濕度無線監(jiān)測設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤濕度是判別作物受旱程度、是否需要灌溉和進(jìn)行節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)、科學(xué)灌溉的重要依據(jù)。由于我國水資源短缺，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)得到了快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌溉已由充分灌溉發(fā)展到非充分灌溉。非充分灌溉就是在有限水資源條件下，按照農(nóng)作物的需水規(guī)律，科學(xué)判斷農(nóng)作物的最佳灌水時(shí)間和適宜灌溉水量。為此，需要及時(shí)掌握土壤濕度變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤墑情。隨著現(xiàn)代自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)、無線遠(yuǎn)程通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，土壤濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測在節(jié)水灌溉和控制灌溉領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。但土壤濕度監(jiān)測點(diǎn)多、面廣，且需要布設(shè)于田間，由于傳感與米集、傳輸設(shè)備間的信號(hào)傳輸多米用有線傳輸，影響田間耕作，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，如北京愷琳科技發(fā)展有限公司的“土壤墑情無線監(jiān)測系統(tǒng)(CN201320154918.2)”、北京圣巖迅科技發(fā)展有限公司的“多功能無線采集器(專利號(hào):CN201220591540.8)”、浙江托普儀器有限公司的“土壤無線多點(diǎn)墑情旱情實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)(儀器型號(hào):TZS-GPRS)”。目前已有部分產(chǎn)品采用了無線傳輸，如北京科百宏業(yè)科技有限公司的“土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)(專利號(hào):CN201310507794.6)”和刁靜波的“土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)(專利號(hào):201320166955.5)”，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且測點(diǎn)監(jiān)測信息單一。對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉中要求單點(diǎn)三層土壤濕度和耕層土壤溫度監(jiān)測的需要，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中受到一定的限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于解決遠(yuǎn)程土壤濕度監(jiān)測中的現(xiàn)地土壤濕度采集器與遠(yuǎn)程控制終端的有線傳輸影響農(nóng)田耕作及現(xiàn)有無線采集器僅單層采集或單信息采集以及無線傳輸結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足，針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉中要求單點(diǎn)三層土壤濕度和耕層土壤溫度監(jiān)測的需要，集土壤濕度監(jiān)測和土壤溫度監(jiān)測于一體的土壤濕度無線采集器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備，其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器、采集裝置、無線發(fā)射裝置、太陽能電池裝置、第一土壤濕度傳感器、第二土壤濕度傳感器和第三土壤濕度傳感器，所述土壤溫度傳感器與所述采集裝置相連，所述第一土壤濕度傳感器、第二土壤濕度傳感器和第三土壤濕度傳感器均與采集裝置連接，所述采集裝置與所述無線發(fā)射裝置相連，所述采集裝置內(nèi)設(shè)置有蓄電池，所述太陽能電池裝置與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述采集裝置連接；
[0006]所述支撐裝置包括中空管狀的支柱和設(shè)置在支柱頂端用于安裝太陽能電池裝置的曲臂，所述采集裝置和無線發(fā)射裝置安裝在支柱上。
[0007]進(jìn)一步的，所述支柱頂部設(shè)置有避雷針。
[0008]進(jìn)一步的，還包括無線匯聚設(shè)備，所述無線發(fā)射裝置通過局域無線網(wǎng)絡(luò)與所述無線匯聚設(shè)備相連。
[0009]進(jìn)一步的，還包括監(jiān)控管理中心，所述無線匯聚設(shè)備通過GPRS/Internet與所訴監(jiān)控管理中心相連。
[0010]本實(shí)用新型取得的有益效果為:
[0011]本實(shí)用新型提供的土壤濕度無線采集器，具備靈活性高、安裝方便、功耗低、測量準(zhǔn)、使用簡單、可無線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。本裝置集土壤溫度和土壤濕度監(jiān)測于一體，可同時(shí)監(jiān)測單點(diǎn)的土壤溫度和濕度數(shù)值，設(shè)置有三個(gè)土壤濕度傳感器，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)三層土壤濕度的監(jiān)測。
[0012]另外，本實(shí)用新型提供的土壤濕度無線采集器，具備利用局域無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、便于靈活布置。集中遠(yuǎn)傳的優(yōu)點(diǎn)，具體可實(shí)現(xiàn)土壤濕度和溫度信息的無線數(shù)據(jù)匯聚到監(jiān)測站，繼而由監(jiān)測站將各監(jiān)測信息匯聚后集中遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)控管理中心，不僅可以節(jié)省遠(yuǎn)程傳輸通訊費(fèi)用，同時(shí)提高土壤濕度和溫度監(jiān)測點(diǎn)的位置布設(shè)的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)方框圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)示意圖。
[0016]在附圖中:I 土壤溫度傳感器、2采集裝置、3無線發(fā)射裝置、4太陽能電池裝置、5-1第一土壤濕度傳感器、5-2第二土壤濕度傳感器、5-3第三土壤濕度傳感器、6支柱、7曲臂、8避雷針、9無線匯聚設(shè)備、10監(jiān)控管理中心。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合附圖1-3對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]如附圖1、2所示一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備，其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器1、采集裝置2、無線發(fā)射裝置3、太陽能電池裝置4、第一土壤濕度傳感器5-1、第二土壤濕度傳感器5-2和第三土壤濕度傳感器5-3，所述土壤溫度傳感器I與所述采集裝置2相連，所述第一土壤濕度傳感器5-1、第二土壤濕度傳感器5-2和第三土壤濕度傳感器5-3均與采集裝置2連接，所述采集裝置2與所述無線發(fā)射裝置3相連，所述采集裝置2內(nèi)設(shè)置有蓄電池，所述太陽能電池裝置4與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述采集裝置2相連。
[0019]所述支撐裝置包括中空管狀的支柱6和設(shè)置在支柱6頂端用于安裝太陽能電池裝置4的曲臂7，所述采集裝置2和無線發(fā)射裝置3安裝在支柱6上。所述支柱6采用中空管狀，用于連接導(dǎo)線的穿引，安全方便。所述支柱6頂部設(shè)置有避雷針8，用于防止采集裝置2和無線發(fā)射裝置3被雷擊到。
[0020]所述曲臂7固定設(shè)置在支柱6頂部，或者可旋轉(zhuǎn)設(shè)置，在埋好傳感器、固定好支柱6以后，旋轉(zhuǎn)曲臂7使太陽能電池裝置4調(diào)整到合適的方向。
[0021 ] 本實(shí)施例中，所述土壤濕度傳感器采用防水一體式的FDR傳感，土壤溫度傳感器4采用防水一體式溫感傳感器。
[0022]如附圖3所示，本實(shí)施例中，還包括無線匯聚設(shè)備9和監(jiān)控管理中心10，所述無線發(fā)射裝置(3)通過局域無線網(wǎng)絡(luò)與所述無線匯聚設(shè)備9相連，所述無線匯聚設(shè)備9通過GPRS/Internet與所述監(jiān)控管理中心10相連。
[0023]無線匯聚設(shè)備9接收區(qū)域范圍(2km)內(nèi)的采集裝置通過局域無線網(wǎng)發(fā)射的土壤溫度、土壤濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍(2km)內(nèi)的各土壤溫度、土壤濕度監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的無線匯聚，由無線匯聚設(shè)備9到所述監(jiān)控管理中心10 ;監(jiān)控管理中心10接收無線匯聚設(shè)備9通過GPRS/Internet集中遠(yuǎn)程傳輸?shù)母鞅O(jiān)測點(diǎn)的土壤溫度、土壤濕度數(shù)據(jù)，并對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
[0024]在本實(shí)用新型中:土壤濕度傳感器5-1、5-2、5_3的型號(hào)為YR-WD1，土壤溫度傳感器I的型號(hào)為YR-FDR2，所述采集裝置2的型號(hào)為YR-HGY-1，所述無線發(fā)射裝置3的型號(hào)為YR-HW-1，所述太陽能電池電池裝置功率為15W，所述蓄電池的規(guī)格為12V12Ah。
[0025]具體工作過程如下:
[0026]三個(gè)土壤濕度傳感器(埋深20cm、40cm、60cm)和一個(gè)土壤溫度傳感4 (埋深1cm)與采集裝置2連接，土壤溫度傳感4監(jiān)測耕層土壤溫度，將土壤溫度信息轉(zhuǎn)換成O?5V的模擬信號(hào)傳送至采集裝置2，三個(gè)土壤濕度傳感器分別監(jiān)測作物田間土壤20Cm、40Cm、60Cm深的三層土壤濕度，將土壤濕度信息轉(zhuǎn)換成O?5V的模擬信號(hào)傳送至采集裝置2 ;采集裝置2與無線發(fā)射裝置3連接，采集裝置2將土壤濕度和土壤溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息存儲(chǔ)，并發(fā)送至無線發(fā)射裝置3，無線發(fā)射裝置3采用433MHz頻率的局域無線網(wǎng)絡(luò)，每間隔I分鐘發(fā)送至監(jiān)測站的上位無線匯聚設(shè)備9，由無線匯聚設(shè)備9通過GPRS/Internet遠(yuǎn)傳至監(jiān)控管理中心10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。太陽能電池裝置I與采集裝置2連接，向采集裝置2供電，并通過采集裝置2控制向無線發(fā)射裝置3和土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器4供電。
[0027]本實(shí)用新型的參數(shù)如下:
[0028]⑴測量范圍:土壤濕度O?100% ;土壤溫度-20?50°C ；
[0029]⑵測量精度:土壤濕度±3% ;土壤溫度±0.25 0C ；
[0030]⑶重復(fù)性:土 1% ；
[0031]⑷供電電源:太陽能電池板；
[0032](5)供電電壓:5 ?12VDC ；
[0033](6)數(shù)據(jù)傳輸無線頻率:433MHz ；
[0034](7)發(fā)射功率:10mW ;
[0035](8)接收靈敏度:-1 1dbm ；
[0036]⑶數(shù)據(jù)傳輸速率:9.6kbps
[0037](10)使用環(huán)境:-10 O?⑶O。
[0038]以上所述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本實(shí)用新型可行實(shí)施的窮舉。對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種土壤溫度、濕度無線采集設(shè)備，其特征在于:其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器(1)、采集裝置(2)、無線發(fā)射裝置(3)、太陽能電池裝置(4)、第一土壤濕度傳感器(5-1)、第二土壤濕度傳感器(5-2)和第三土壤濕度傳感器(5-3)，所述土壤溫度傳感器(I)與所述采集裝置(2)相連，所述第一土壤濕度傳感器(5-1)、第二土壤濕度傳感器(5-2)和第三土壤濕度傳感器(5-3)均與采集裝置(2)連接，所述的第一土壤濕度傳感器(5-1)、第二土壤濕度傳感器(5-2)和第三土壤濕度傳感器(5-3)的埋深分別為20cm、40cm和60cm，所述土壤溫度傳感器(I)的埋深為10cm，所述采集裝置(2)與所述無線發(fā)射裝置(3)相連，所述采集裝置(2)內(nèi)設(shè)置有蓄電池，所述太陽能電池裝置(4)與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述采集裝置(2)連接；所述支撐裝置包括中空管狀的支柱(6)和設(shè)置在支柱(6)頂端用于安裝太陽能電池裝置(4)的曲臂(7)，所述第一土壤濕度傳感器(5-1)、第二土壤濕度傳感器(5-2)、第三土壤濕度傳感器(5-3)和土壤溫度傳感器(I)的連接導(dǎo)線穿設(shè)于中空管狀的支柱(6)內(nèi)與采集裝置(2)連接，所述曲臂(7)可旋轉(zhuǎn)設(shè)置于支柱(6)頂端，所述采集裝置(2)和無線發(fā)射裝置(3)安裝在支柱(6)上，所述支柱(6)頂部設(shè)置有避雷針(8)； 其還包括無線匯聚設(shè)備(9)，所述無線發(fā)射裝置(3)通過局域無線網(wǎng)絡(luò)與所述無線匯聚設(shè)備(9)相連； 其包括監(jiān)控管理中心(10)，所述無線匯聚設(shè)備(9)通過GPRS/Internet與所述監(jiān)控管理中心(10)相連。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK204028065SQ201420222969
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】王福卿, 高明山, 趙志輝, 劉希慶, 金江波, 常玉同 申請(qǐng)人:河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心