一种土壤养分智能化原位监测系统的制作方法

本发明涉及智能农业技术领域，具体为一种土壤养分智能化原位监测系统。

背景技术：

土壤是农业生产中极其重要的一环，土壤的好坏直接关系到农业产量的多少，因此对于土壤质量的观察与监测很重要，目前国内外针对土壤养分监测主要有实验室监测，但是实验室监测需要将样本带回到实验室中进行监测，在运输过程中土壤内部的水分以及各种养分的含量可能因为外界环境变化的影响导致监测的数据不精确，如果是在原地进行监测则会浪费大量的人力资源，从而增加成本。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种土壤养分智能化原位监测系统，具备智能化监测成本较低等优点，解决了土壤监测过程中采集数据不准确以及成本较高的问题。

（二）技术方案

为实现上述土壤养分智能化原位监测系统智能化监测成本较低的目的，本发明提供如下技术方案：一种土壤养分智能化原位监测系统，包括外壳，所述外壳的侧面开设有通孔，所述通孔的内部套装有信息采集探头，所述信息采集探头贯穿通孔且延伸至外壳的内部，所述信息采集探头延伸至外壳内部的外表面套装有弹簧，所述弹簧延伸至外壳内部的一端固定连接有防脱块，所述外壳内部的固定连接有置物板，所述置物板的轴心处套装有传动轴，所述传动轴的一端固定连接有导向板，所述传动轴远离导向板的一端与电机的输出端固定连接，所述电机的顶部固定连接有保护板，所述外壳的顶部固定练连接有上盖。

所述信息采集探头上固定安装有磷元素传感器、氮元素传感器、钾元素传感器、压力传感器和温度传感器，所述信息采集探头的输出端与信号转换器的输入端电连接，所述信号转换器的输出端与单片机的输入端电连接，所述单片机的输出端与存储模块的输入端电连接，所述单片机的输入端与ZigBee收发器的输出端电连接，所述ZigBee收发器的输入端与存储模块的输出端电连接，所述单片机的输出端与的输入端电连接，所述存储模块包括ROM预置模块和磁盘存储模块，所述磁盘存储模块的输出端与单片机的输入端电连接，所述信息采集探头的输出端与单片机的输入端电连接，所述信息采集探头的输入端与电源模块的输出端电连接，所述电源模块的输出端与信号转换器的输入端电连接，所述电源模块的输出端与ZigBee收发器的输入端电连接，所述电源模块包括光伏板和蓄电池，所述光伏板的输出端与蓄电池的输入端电连接。

优选的，所述外壳的底部为圆锥形，所述外壳底部的圆锥形角度为三十度。所述的外壳，由包括以下重量份组分制备得到，聚氨酯橡胶60、羧基亚硝基氟橡胶40、二甘醇单丁醚己二酸酯(2-乙基已)酯10、三异硬酯酸钛酸异丙酯5、废弃钢化玻璃微粉30、刚玉粉15、二硫化钨5；制备方法，包括以下步骤：将废弃钢化玻璃微粉、刚玉粉、二硫化钨混合后用球磨机研磨30-40min，然后加入二甘醇单丁醚己二酸酯(2-乙基已)酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、凡士林，搅拌均匀后在50-60℃的温度下保温2-3h，得到改性填料；将聚氨酯橡胶、羧基亚硝基氟橡胶加入开炼机中，在110-120℃的温度下开炼5-8min，得到混炼胶；将得到的混炼胶与改性填料加入混炼机中混炼6-8min，即得所述橡胶料，其中挤塑机的挤出温度为160-180℃。

优选的，所述单片机为MCS-51单片机。

优选的，所述信息采集探头的数量为四个，且所述信息采集探头两个一组以外壳的横向对称轴对称分布。

优选的，所述光伏板固定连接在上盖的上表面。

优选的，所述蓄电池为PL321030锂电池。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种土壤养分智能化原位监测系统，具备以下有益效果：

1、该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置了一体成型的带有锥形底的外壳，能够使得外壳可以方便快捷的插入土壤，从而进行较好的固定与采集工作。外壳主料聚氨酯橡胶、羧基亚硝基氟橡胶相互配合，使得材料具有特别优异的耐寒性、耐磨性，加入了废弃钢化玻璃微粉、刚玉粉、二硫化钨等增强了其耐磨性。

2、该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置ZigBee收发器使得信息采集探头采集到的信息可以与外界的总控制器进行连接，实现了信息的实时传输。

3、该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置四个信息采集探头可以较好全面的采集土壤的养分信息，避免了单一采集点采集的信息被干扰导致错误的问题。

4、该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置矩形钝角的导向板，能够在需要时被电机带动旋转，使得信息采集探头向外延伸，采集土壤中的信息，避免了挖土埋设对于土壤成分的影响。

5、该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置光伏板，能够利用太阳能来发电，延长了装置的使用寿命，且降低了维护和更换电池的成本，实现了环保的目的。

附图说明

图1为本发明系统外壳剖面示意图；

图2为本发明系统外壳俯视示意图；

图3为本发明系统示意图。

图中：1外壳、2通孔、3信息采集探头、4弹簧、5防脱块、6置物板、7传动轴、8导向板、9电机、10保护板、11上盖、12碳元素传感器、13氮元素传感器、14钾元素传感器、15压力传感器、16温度传感器、17信号转换器、18单片机、19存储模块、20 ZigBee收发器、21 ROM预置模块、22磁盘存储模块、23电源模块、24光伏板、25蓄电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种土壤养分智能化原位监测系统，包括外壳（1），外壳（1）的侧面开设有通孔（2），通孔（2）的内部套装有信息采集探头（3），信息采集探头（3）贯穿通孔（2）且延伸至外壳（1）的内部，信息采集探头（3）延伸至外壳（1）内部的外表面套装有弹簧（4），弹簧（4）延伸至外壳（1）内部的一端固定连接有防脱块（5），外壳（1）内部的固定连接有置物板（6），置物板（6）的轴心处套装有传动轴（7），传动轴（7）的一端固定连接有导向板（8），传动轴（7）远离导向板（8）的一端与电机（9）的输出端固定连接，电机（9）的顶部固定连接有保护板（10），外壳（1）的顶部固定练连接有上盖（11）。

信息采集探头（3）上固定安装有磷元素传感器（12）、氮元素传感器（13）、钾元素传感器（14）、压力传感器（15）和温度传感器（16），信息采集探头（3）的输出端与信号转换器（17）的输入端电连接，信号转换器（17）的输出端与单片机（18）的输入端电连接，单片机（18）的输出端与存储模块（19）的输入端电连接，单片机（18）的输入端与ZigBee收发器（20）的输出端电连接，ZigBee收发器（20）的输入端与存储模块（19）的输出端电连接，单片机（18）的输出端与（9）的输入端电连接，存储模块（19）包括ROM预置模块（21）和磁盘存储模块（22），磁盘存储模块（19）的输出端与单片机（18）的输入端电连接，信息采集探头（3）的输出端与单片机（18）的输入端电连接，信息采集探头（3）的输入端与电源模块（23）的输出端电连接，电源模块（23）的输出端与信号转换器（17）的输入端电连接，电源模块（23）的输出端与ZigBee收发器（20）的输入端电连接，电源模块（23）包括光伏板（24）和蓄电池（25），光伏板（24）的输出端与蓄电池（25）的输入端电连接。

外壳（1）的底部为圆锥形，外壳（1）底部的圆锥形角度为三十度。所述的外壳，由包括以下重量份组分制备得到，聚氨酯橡胶60、羧基亚硝基氟橡胶40、二甘醇单丁醚己二酸酯(2-乙基已)酯10、三异硬酯酸钛酸异丙酯5、废弃钢化玻璃微粉30、刚玉粉15、二硫化钨5；制备方法，包括以下步骤：将废弃钢化玻璃微粉、刚玉粉、二硫化钨混合后用球磨机研磨30-40min，然后加入二甘醇单丁醚己二酸酯(2-乙基已)酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、凡士林，搅拌均匀后在50-60℃的温度下保温2-3h，得到改性填料；将聚氨酯橡胶、羧基亚硝基氟橡胶加入开炼机中，在110-120℃的温度下开炼5-8min，得到混炼胶；将得到的混炼胶与改性填料加入混炼机中混炼6-8min，即得所述橡胶料，其中挤塑机的挤出温度为160-180℃。

单片机（18）为MCS-51单片机。

信息采集探头（3）的数量为四个，且信息采集探头（3）两个一组以外壳（1）的横向对称轴对称分布。

光伏板（24）固定连接在上盖（1）的上表面。

蓄电池（25）为PL321030锂电池。

本发明设置的外壳（1）可以在需要时快速的插入土壤中，在插入以后再启动电机（9）旋转带动导向板（8）使得导向板（8）较长的一边对信息采集探头（3）起到一个推动的作用，将信息采集探头（3）向外推动进入土壤中更好的采集土壤中的信息，其中对于电机（9）的控制可以通过ZigBee收发器接收外界控制器传来的信号，本发明中提到的信号转换器（17）、单片机（18）、存储模块（19）和ZigBee收发器（20）均集成安装在电路板上，其中各配件的连接关系均按照现行的连接关系进行连接，设置的光伏板（24）可以进行光能发电，减小蓄电池（25）的负荷，延长使用寿命，本发明采集到的信息可以在存储模块（19）内部进行存储，并且通过ZigBee收发器（20）发送到远端控制器进行处理，在原位监测中，本发明可以根据外界传输的控制信号达到智能的目的，并且原位监测的误差最小，能够精准的采集数据，因为是直接插入土壤中监测土壤数据，因此避免了实验室监测的不精确和挖土填埋监测的麻烦，做到了精确采集，便捷安装，同时本发明设置的信息处理系统，采取了多种的元素采集器，包括碳元素传感器（12）、氮元素传感器（13）、钾元素传感器（14）、压力传感器（15）和温度传感器（16），可以全方位的采集相关的信息，并且设置了存储模块（19），可以将数据存储起来，同时单片机（18）可以全方位的对数据进行分析，并且能够实时的调取存储模块（19）内存储的一段时间以来的历史记录，从而能够较好的对数据进行分析，利用相关预置的软件对数据分析的结果进行图表化输出，一目了然，并且能够根据ROM预置模块（21）内置的相关农作物对于养分的需求等数据进行分类比对，得到较为全面的分析结果，得出精准的分析结果，既避免了实验室分析的繁杂与不便，又避免了挖土采集的费时，提高了该系统的准确性，使得对信息的处理与分析更加科学全面。

综上所述，该土壤养分智能化原位监测系统，通过设置了一体成型的带有锥形底的外壳（1），能够使得外壳（1）可以方便快捷的插入土壤，从而进行较好的固定与采集工作，通过设置ZigBee收发器（20）使得信息采集探头（3）采集到的信息可以与外界的总控制器进行连接，实现了信息的实时传输，通过设置四个信息采集探头（3）可以较好全面的采集土壤的养分信息，避免了单一采集点采集的信息被干扰导致错误的问题，通过设置矩形钝角的导向板（8），能够在需要时被电机（9）带动旋转，使得信息采集探头（3）向外延伸，采集土壤中的信息，避免了挖土埋设对于土壤成分的影响，通过设置光伏板（24），能够利用太阳能来发电，延长了装置的使用寿命，且降低了维护和更换电池的成本，实现了环保的目的。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。