一种土壤温度、湿度无线采集设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于农业节水灌溉中土壤信息的监测【技术领域】，具体涉及一种土壤温度、湿度无线采集设备，包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、太阳能电池装置和采集装置及无线发送装置。一个采集器可监测三层土壤湿度和地表土壤温度，通过局域无线网络发送监测站的无线汇聚终端，再由监测站无线汇聚终端通过GPRS/Internet远程传输到监控管理中心。本实用新型结构设计简单、安装使用方便，实时跟踪农作物生育期土壤墒情变化，监测站与监测点之间采用局域无线网传输，不影响农业耕种作业，提高了监测点布置灵活性，适应于农业灌溉预报、科学灌溉和精准灌溉推广应用领域。
【专利说明】一种土壤温度、湿度无线采集设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及节水农业中土壤湿度监测领域，具体涉及一种适应农业控制灌溉和灌溉预报的土壤湿度无线监测设备。
【背景技术】
[0002]土壤湿度是判别作物受旱程度、是否需要灌溉和进行节水灌溉预报、科学灌溉的重要依据。由于我国水资源短缺，农业节水灌溉技术得到了快速发展，农业灌溉已由充分灌溉发展到非充分灌溉。非充分灌溉就是在有限水资源条件下，按照农作物的需水规律，科学判断农作物的最佳灌水时间和适宜灌溉水量。为此，需要及时掌握土壤湿度变化，实时监测土壤墒情。随着现代自动监测技术、无线远程通讯技术、互联网技术的发展与应用，土壤湿度远程监测在节水灌溉和控制灌溉领域，得到广泛应用。但土壤湿度监测点多、面广，且需要布设于田间，由于传感与米集、传输设备间的信号传输多米用有线传输，影响田间耕作，在实际应用中受到限制，如北京恺琳科技发展有限公司的“土壤墒情无线监测系统(CN201320154918.2)”、北京圣岩迅科技发展有限公司的“多功能无线采集器(专利号:CN201220591540.8)”、浙江托普仪器有限公司的“土壤无线多点墒情旱情实时监测系统(仪器型号:TZS-GPRS)”。目前已有部分产品采用了无线传输，如北京科百宏业科技有限公司的“土壤墒情监测系统(专利号:CN201310507794.6)”和刁静波的“土壤墒情监测系统(专利号:201320166955.5)”，但其结构复杂，且测点监测信息单一。对于农业灌溉中要求单点三层土壤湿度和耕层土壤温度监测的需要，在实际生产应用中受到一定的限制。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于解决远程土壤湿度监测中的现地土壤湿度采集器与远程控制终端的有线传输影响农田耕作及现有无线采集器仅单层采集或单信息采集以及无线传输结构复杂的不足，针对农业灌溉中要求单点三层土壤湿度和耕层土壤温度监测的需要，集土壤湿度监测和土壤温度监测于一体的土壤湿度无线采集器。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为:
[0005]一种土壤温度、湿度无线采集设备，其包括支撑装置、土壤温度传感器、采集装置、无线发射装置、太阳能电池装置、第一土壤湿度传感器、第二土壤湿度传感器和第三土壤湿度传感器，所述土壤温度传感器与所述采集装置相连，所述第一土壤湿度传感器、第二土壤湿度传感器和第三土壤湿度传感器均与采集装置连接，所述采集装置与所述无线发射装置相连，所述采集装置内设置有蓄电池，所述太阳能电池装置与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述采集装置连接；
[0006]所述支撑装置包括中空管状的支柱和设置在支柱顶端用于安装太阳能电池装置的曲臂，所述采集装置和无线发射装置安装在支柱上。
[0007]进一步的，所述支柱顶部设置有避雷针。
[0008]进一步的，还包括无线汇聚设备，所述无线发射装置通过局域无线网络与所述无线汇聚设备相连。
[0009]进一步的，还包括监控管理中心，所述无线汇聚设备通过GPRS/Internet与所诉监控管理中心相连。
[0010]本实用新型取得的有益效果为:
[0011]本实用新型提供的土壤湿度无线采集器，具备灵活性高、安装方便、功耗低、测量准、使用简单、可无线传输的优点。本装置集土壤温度和土壤湿度监测于一体，可同时监测单点的土壤温度和湿度数值，设置有三个土壤湿度传感器，可实现单点三层土壤湿度的监测。
[0012]另外，本实用新型提供的土壤湿度无线采集器，具备利用局域无线网络组网、便于灵活布置。集中远传的优点，具体可实现土壤湿度和温度信息的无线数据汇聚到监测站，继而由监测站将各监测信息汇聚后集中远程传输至监控管理中心，不仅可以节省远程传输通讯费用，同时提高土壤湿度和温度监测点的位置布设的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的系统方框图；
[0014]图2为本实用新型的结构示意图；
[0015]图3为本实用新型的工作状态示意图。
[0016]在附图中:I 土壤温度传感器、2采集装置、3无线发射装置、4太阳能电池装置、5-1第一土壤湿度传感器、5-2第二土壤湿度传感器、5-3第三土壤湿度传感器、6支柱、7曲臂、8避雷针、9无线汇聚设备、10监控管理中心。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图1-3对本实用新型进行进一步详细的说明。
[0018]如附图1、2所示一种土壤温度、湿度无线采集设备，其包括支撑装置、土壤温度传感器1、采集装置2、无线发射装置3、太阳能电池装置4、第一土壤湿度传感器5-1、第二土壤湿度传感器5-2和第三土壤湿度传感器5-3，所述土壤温度传感器I与所述采集装置2相连，所述第一土壤湿度传感器5-1、第二土壤湿度传感器5-2和第三土壤湿度传感器5-3均与采集装置2连接，所述采集装置2与所述无线发射装置3相连，所述采集装置2内设置有蓄电池，所述太阳能电池装置4与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述采集装置2相连。
[0019]所述支撑装置包括中空管状的支柱6和设置在支柱6顶端用于安装太阳能电池装置4的曲臂7，所述采集装置2和无线发射装置3安装在支柱6上。所述支柱6采用中空管状，用于连接导线的穿引，安全方便。所述支柱6顶部设置有避雷针8，用于防止采集装置2和无线发射装置3被雷击到。
[0020]所述曲臂7固定设置在支柱6顶部，或者可旋转设置，在埋好传感器、固定好支柱6以后，旋转曲臂7使太阳能电池装置4调整到合适的方向。
[0021 ] 本实施例中，所述土壤湿度传感器采用防水一体式的FDR传感，土壤温度传感器4采用防水一体式温感传感器。
[0022]如附图3所示，本实施例中，还包括无线汇聚设备9和监控管理中心10，所述无线发射装置(3)通过局域无线网络与所述无线汇聚设备9相连，所述无线汇聚设备9通过GPRS/Internet与所述监控管理中心10相连。
[0023]无线汇聚设备9接收区域范围(2km)内的采集装置通过局域无线网发射的土壤温度、土壤湿度数据，实现区域范围(2km)内的各土壤温度、土壤湿度监测点数据的无线汇聚，由无线汇聚设备9到所述监控管理中心10 ;监控管理中心10接收无线汇聚设备9通过GPRS/Internet集中远程传输的各监测点的土壤温度、土壤湿度数据，并对接收数据进行管理。
[0024]在本实用新型中:土壤湿度传感器5-1、5-2、5_3的型号为YR-WD1，土壤温度传感器I的型号为YR-FDR2，所述采集装置2的型号为YR-HGY-1，所述无线发射装置3的型号为YR-HW-1，所述太阳能电池电池装置功率为15W，所述蓄电池的规格为12V12Ah。
[0025]具体工作过程如下:
[0026]三个土壤湿度传感器(埋深20cm、40cm、60cm)和一个土壤温度传感4 (埋深1cm)与采集装置2连接，土壤温度传感4监测耕层土壤温度，将土壤温度信息转换成O?5V的模拟信号传送至采集装置2，三个土壤湿度传感器分别监测作物田间土壤20Cm、40Cm、60Cm深的三层土壤湿度，将土壤湿度信息转换成O?5V的模拟信号传送至采集装置2 ;采集装置2与无线发射装置3连接，采集装置2将土壤湿度和土壤温度模拟信号转换成数字信息存储，并发送至无线发射装置3，无线发射装置3采用433MHz频率的局域无线网络，每间隔I分钟发送至监测站的上位无线汇聚设备9，由无线汇聚设备9通过GPRS/Internet远传至监控管理中心10进行数据处理和应用。太阳能电池装置I与采集装置2连接，向采集装置2供电，并通过采集装置2控制向无线发射装置3和土壤湿度传感器、土壤温度传感器4供电。
[0027]本实用新型的参数如下:
[0028]⑴测量范围:土壤湿度O?100% ;土壤温度-20?50°C ；
[0029]⑵测量精度:土壤湿度±3% ;土壤温度±0.25 0C ；
[0030]⑶重复性:土 1% ；
[0031]⑷供电电源:太阳能电池板；
[0032](5)供电电压:5 ?12VDC ；
[0033](6)数据传输无线频率:433MHz ；
[0034](7)发射功率:10mW ;
[0035](8)接收灵敏度:-1 1dbm ；
[0036]⑶数据传输速率:9.6kbps
[0037](10)使用环境:-10 O?⑶O。
[0038]以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种土壤温度、湿度无线采集设备，其特征在于:其包括支撑装置、土壤温度传感器(1)、采集装置(2)、无线发射装置(3)、太阳能电池装置(4)、第一土壤湿度传感器(5-1)、第二土壤湿度传感器(5-2)和第三土壤湿度传感器(5-3)，所述土壤温度传感器(I)与所述采集装置(2)相连，所述第一土壤湿度传感器(5-1)、第二土壤湿度传感器(5-2)和第三土壤湿度传感器(5-3)均与采集装置(2)连接，所述的第一土壤湿度传感器(5-1)、第二土壤湿度传感器(5-2)和第三土壤湿度传感器(5-3)的埋深分别为20cm、40cm和60cm，所述土壤温度传感器(I)的埋深为10cm，所述采集装置(2)与所述无线发射装置(3)相连，所述采集装置(2)内设置有蓄电池，所述太阳能电池装置(4)与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述采集装置(2)连接；所述支撑装置包括中空管状的支柱(6)和设置在支柱(6)顶端用于安装太阳能电池装置(4)的曲臂(7)，所述第一土壤湿度传感器(5-1)、第二土壤湿度传感器(5-2)、第三土壤湿度传感器(5-3)和土壤温度传感器(I)的连接导线穿设于中空管状的支柱(6)内与采集装置(2)连接，所述曲臂(7)可旋转设置于支柱(6)顶端，所述采集装置(2)和无线发射装置(3)安装在支柱(6)上，所述支柱(6)顶部设置有避雷针(8)； 其还包括无线汇聚设备(9)，所述无线发射装置(3)通过局域无线网络与所述无线汇聚设备(9)相连； 其包括监控管理中心(10)，所述无线汇聚设备(9)通过GPRS/Internet与所述监控管理中心(10)相连。
【文档编号】G01N33/24GK204028065SQ201420222969
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】王福卿, 高明山, 赵志辉, 刘希庆, 金江波, 常玉同 申请人:河北省水利技术试验推广中心