一種土壤溫度、溼度無線採集設備的製作方法

2023-07-11 18:48:21 2

一種土壤溫度、溼度無線採集設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於農業節水灌溉中土壤信息的監測【技術領域】，具體涉及一種土壤溫度、溼度無線採集設備，包括土壤溼度傳感器、土壤溫度傳感器、太陽能電池裝置和採集裝置及無線發送裝置。一個採集器可監測三層土壤溼度和地表土壤溫度，通過局域無線網絡發送監測站的無線匯聚終端，再由監測站無線匯聚終端通過GPRS/Internet遠程傳輸到監控管理中心。本實用新型結構設計簡單、安裝使用方便，實時跟蹤農作物生育期土壤墒情變化，監測站與監測點之間採用局域無線網傳輸，不影響農業耕種作業，提高了監測點布置靈活性，適應於農業灌溉預報、科學灌溉和精準灌溉推廣應用領域。
【專利說明】一種土壤溫度、溼度無線採集設備

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及節水農業中土壤溼度監測領域，具體涉及一種適應農業控制灌溉和灌溉預報的土壤溼度無線監測設備。

【背景技術】
[0002]土壤溼度是判別作物受旱程度、是否需要灌溉和進行節水灌溉預報、科學灌溉的重要依據。由於我國水資源短缺，農業節水灌溉技術得到了快速發展，農業灌溉已由充分灌溉發展到非充分灌溉。非充分灌溉就是在有限水資源條件下，按照農作物的需水規律，科學判斷農作物的最佳灌水時間和適宜灌溉水量。為此，需要及時掌握土壤溼度變化，實時監測土壤墒情。隨著現代自動監測技術、無線遠程通訊技術、網際網路技術的發展與應用，土壤溼度遠程監測在節水灌溉和控制灌溉領域，得到廣泛應用。但土壤溼度監測點多、面廣，且需要布設于田間，由於傳感與米集、傳輸設備間的信號傳輸多米用有線傳輸，影響田間耕作，在實際應用中受到限制，如北京愷琳科技發展有限公司的「土壤墒情無線監測系統(CN201320154918.2)」、北京聖巖迅科技發展有限公司的「多功能無線採集器(專利號:CN201220591540.8)」、浙江託普儀器有限公司的「土壤無線多點墒情旱情實時監測系統(儀器型號:TZS-GPRS)」。目前已有部分產品採用了無線傳輸，如北京科百宏業科技有限公司的「土壤墒情監測系統(專利號:CN201310507794.6)」和刁靜波的「土壤墒情監測系統(專利號:201320166955.5)」，但其結構複雜，且測點監測信息單一。對於農業灌溉中要求單點三層土壤溼度和耕層土壤溫度監測的需要，在實際生產應用中受到一定的限制。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於解決遠程土壤溼度監測中的現地土壤溼度採集器與遠程控制終端的有線傳輸影響農田耕作及現有無線採集器僅單層採集或單信息採集以及無線傳輸結構複雜的不足，針對農業灌溉中要求單點三層土壤溼度和耕層土壤溫度監測的需要，集土壤溼度監測和土壤溫度監測於一體的土壤溼度無線採集器。
[0004]為實現上述目的，本實用新型所採取的技術方案為:
[0005]一種土壤溫度、溼度無線採集設備，其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器、採集裝置、無線發射裝置、太陽能電池裝置、第一土壤溼度傳感器、第二土壤溼度傳感器和第三土壤溼度傳感器，所述土壤溫度傳感器與所述採集裝置相連，所述第一土壤溼度傳感器、第二土壤溼度傳感器和第三土壤溼度傳感器均與採集裝置連接，所述採集裝置與所述無線發射裝置相連，所述採集裝置內設置有蓄電池，所述太陽能電池裝置與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述採集裝置連接；
[0006]所述支撐裝置包括中空管狀的支柱和設置在支柱頂端用於安裝太陽能電池裝置的曲臂，所述採集裝置和無線發射裝置安裝在支柱上。
[0007]進一步的，所述支柱頂部設置有避雷針。
[0008]進一步的，還包括無線匯聚設備，所述無線發射裝置通過局域無線網絡與所述無線匯聚設備相連。
[0009]進一步的，還包括監控管理中心，所述無線匯聚設備通過GPRS/Internet與所訴監控管理中心相連。
[0010]本實用新型取得的有益效果為:
[0011]本實用新型提供的土壤溼度無線採集器，具備靈活性高、安裝方便、功耗低、測量準、使用簡單、可無線傳輸的優點。本裝置集土壤溫度和土壤溼度監測於一體，可同時監測單點的土壤溫度和溼度數值，設置有三個土壤溼度傳感器，可實現單點三層土壤溼度的監測。
[0012]另外，本實用新型提供的土壤溼度無線採集器，具備利用局域無線網絡組網、便於靈活布置。集中遠傳的優點，具體可實現土壤溼度和溫度信息的無線數據匯聚到監測站，繼而由監測站將各監測信息匯聚後集中遠程傳輸至監控管理中心，不僅可以節省遠程傳輸通訊費用，同時提高土壤溼度和溫度監測點的位置布設的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的系統方框圖；
[0014]圖2為本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖3為本實用新型的工作狀態示意圖。
[0016]在附圖中:I 土壤溫度傳感器、2採集裝置、3無線發射裝置、4太陽能電池裝置、5-1第一土壤溼度傳感器、5-2第二土壤溼度傳感器、5-3第三土壤溼度傳感器、6支柱、7曲臂、8避雷針、9無線匯聚設備、10監控管理中心。

【具體實施方式】
[0017]下面將結合附圖1-3對本實用新型進行進一步詳細的說明。
[0018]如附圖1、2所示一種土壤溫度、溼度無線採集設備，其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器1、採集裝置2、無線發射裝置3、太陽能電池裝置4、第一土壤溼度傳感器5-1、第二土壤溼度傳感器5-2和第三土壤溼度傳感器5-3，所述土壤溫度傳感器I與所述採集裝置2相連，所述第一土壤溼度傳感器5-1、第二土壤溼度傳感器5-2和第三土壤溼度傳感器5-3均與採集裝置2連接，所述採集裝置2與所述無線發射裝置3相連，所述採集裝置2內設置有蓄電池，所述太陽能電池裝置4與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述採集裝置2相連。
[0019]所述支撐裝置包括中空管狀的支柱6和設置在支柱6頂端用於安裝太陽能電池裝置4的曲臂7，所述採集裝置2和無線發射裝置3安裝在支柱6上。所述支柱6採用中空管狀，用於連接導線的穿引，安全方便。所述支柱6頂部設置有避雷針8，用於防止採集裝置2和無線發射裝置3被雷擊到。
[0020]所述曲臂7固定設置在支柱6頂部，或者可旋轉設置，在埋好傳感器、固定好支柱6以後，旋轉曲臂7使太陽能電池裝置4調整到合適的方向。
[0021 ] 本實施例中，所述土壤溼度傳感器採用防水一體式的FDR傳感，土壤溫度傳感器4採用防水一體式溫感傳感器。
[0022]如附圖3所示，本實施例中，還包括無線匯聚設備9和監控管理中心10，所述無線發射裝置(3)通過局域無線網絡與所述無線匯聚設備9相連，所述無線匯聚設備9通過GPRS/Internet與所述監控管理中心10相連。
[0023]無線匯聚設備9接收區域範圍(2km)內的採集裝置通過局域無線網發射的土壤溫度、土壤溼度數據，實現區域範圍(2km)內的各土壤溫度、土壤溼度監測點數據的無線匯聚，由無線匯聚設備9到所述監控管理中心10 ;監控管理中心10接收無線匯聚設備9通過GPRS/Internet集中遠程傳輸的各監測點的土壤溫度、土壤溼度數據，並對接收數據進行管理。
[0024]在本實用新型中:土壤溼度傳感器5-1、5-2、5_3的型號為YR-WD1，土壤溫度傳感器I的型號為YR-FDR2，所述採集裝置2的型號為YR-HGY-1，所述無線發射裝置3的型號為YR-HW-1，所述太陽能電池電池裝置功率為15W，所述蓄電池的規格為12V12Ah。
[0025]具體工作過程如下:
[0026]三個土壤溼度傳感器(埋深20cm、40cm、60cm)和一個土壤溫度傳感4 (埋深1cm)與採集裝置2連接，土壤溫度傳感4監測耕層土壤溫度，將土壤溫度信息轉換成O?5V的模擬信號傳送至採集裝置2，三個土壤溼度傳感器分別監測作物田間土壤20Cm、40Cm、60Cm深的三層土壤溼度，將土壤溼度信息轉換成O?5V的模擬信號傳送至採集裝置2 ;採集裝置2與無線發射裝置3連接，採集裝置2將土壤溼度和土壤溫度模擬信號轉換成數字信息存儲，並發送至無線發射裝置3，無線發射裝置3採用433MHz頻率的局域無線網絡，每間隔I分鐘發送至監測站的上位無線匯聚設備9，由無線匯聚設備9通過GPRS/Internet遠傳至監控管理中心10進行數據處理和應用。太陽能電池裝置I與採集裝置2連接，向採集裝置2供電，並通過採集裝置2控制向無線發射裝置3和土壤溼度傳感器、土壤溫度傳感器4供電。
[0027]本實用新型的參數如下:
[0028]⑴測量範圍:土壤溼度O?100% ;土壤溫度-20?50°C ；
[0029]⑵測量精度:土壤溼度±3% ;土壤溫度±0.25 0C ；
[0030]⑶重複性:土 1% ；
[0031]⑷供電電源:太陽能電池板；
[0032](5)供電電壓:5 ?12VDC ；
[0033](6)數據傳輸無線頻率:433MHz ；
[0034](7)發射功率:10mW ;
[0035](8)接收靈敏度:-1 1dbm ；
[0036]⑶數據傳輸速率:9.6kbps
[0037](10)使用環境:-10 O?⑶O。
[0038]以上所述實施方式僅為本實用新型的優選實施例，而並非本實用新型可行實施的窮舉。對於本領域一般技術人員而言，在不背離本實用新型原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本實用新型的權利要求保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種土壤溫度、溼度無線採集設備，其特徵在於:其包括支撐裝置、土壤溫度傳感器(1)、採集裝置(2)、無線發射裝置(3)、太陽能電池裝置(4)、第一土壤溼度傳感器(5-1)、第二土壤溼度傳感器(5-2)和第三土壤溼度傳感器(5-3)，所述土壤溫度傳感器(I)與所述採集裝置(2)相連，所述第一土壤溼度傳感器(5-1)、第二土壤溼度傳感器(5-2)和第三土壤溼度傳感器(5-3)均與採集裝置(2)連接，所述的第一土壤溼度傳感器(5-1)、第二土壤溼度傳感器(5-2)和第三土壤溼度傳感器(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，所述採集裝置(2)與所述無線發射裝置(3)相連，所述採集裝置(2)內設置有蓄電池，所述太陽能電池裝置(4)與所述蓄電池相連，所述蓄電池與所述採集裝置(2)連接；所述支撐裝置包括中空管狀的支柱(6)和設置在支柱(6)頂端用於安裝太陽能電池裝置(4)的曲臂(7)，所述第一土壤溼度傳感器(5-1)、第二土壤溼度傳感器(5-2)、第三土壤溼度傳感器(5-3)和土壤溫度傳感器(I)的連接導線穿設於中空管狀的支柱(6)內與採集裝置(2)連接，所述曲臂(7)可旋轉設置於支柱(6)頂端，所述採集裝置(2)和無線發射裝置(3)安裝在支柱(6)上，所述支柱(6)頂部設置有避雷針(8)； 其還包括無線匯聚設備(9)，所述無線發射裝置(3)通過局域無線網絡與所述無線匯聚設備(9)相連； 其包括監控管理中心(10)，所述無線匯聚設備(9)通過GPRS/Internet與所述監控管理中心(10)相連。
【文檔編號】G01N33/24GK204028065SQ201420222969
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月4日 優先權日:2014年5月4日
【發明者】王福卿, 高明山, 趙志輝, 劉希慶, 金江波, 常玉同 申請人:河北省水利技術試驗推廣中心