一种应用于智慧城市的土壤检测装置的制作方法

本实用新型涉及智能土壤检测技术领域，具体的说是一种应用于智慧城市的土壤检测装置。

背景技术：

建设智慧城市，目的是要实现城市内部的数字化、信息化、智能化。但智慧城市是建立在土地基础上的，对土壤信息的检测成为建设智慧城市的前提。

任何城市的规划建设都少不了对土壤的检测，智慧城市的建设更是依赖对不同土壤的利用。传统的土壤检测，是工作人员提取土壤样本，带回实验室，利用相应的检测设备进行测试。现有方案需要提前确定检测的土壤位置，然后工作人员到指定位置提取土壤样本，带回实验室，利用相应的检测设备进行测试。这种方案下，首先是受限于人工提取过程，检测效率非常低。并且受限于地形限制，无法做到任意地点的土壤都检测。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于智慧城市的土壤检测装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种应用于智慧城市的土壤检测装置，包括无人机及搭载在所述无人机上的用于实现信息的发送与接收的无线通信天线，用于将接收信号传给控制模块并将位置信息、含水量数据通过无线通信天线发送出去的无线信号收发模块，用于获取位置信息的导航模块，用于获得含水量数据的土壤含水量检测模块和用于控制无人机按规划航路信息进行飞行的控制模块；所述无线通信天线用于连接地面控制台，所述无线通信天线连接所述无线信号收发模块，所述无线信号收发模块连接所述导航模块、土壤含水量检测模块和控制模块，所述控制模块连接所述导航模块。

所述无人机采用多旋翼无人机。

所述土壤含水量检测模块包括：用于产生电磁波的信号发生板、用于将所述信号发生板产生的电磁波发射到地面土壤并接收土壤反射电磁波的电磁波收发天线、用于将电磁波转换为数字信号的信号处理板和用于计算含水量数据的CPU板；所述信号发生板连接电磁波收发天线，所述电磁波收发天线连接数字处理板，所述数字处理板连接CPU板，所述CPU板用于连接无线收发模块。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

1.本实用新型能极大的提高土壤检测效率，并扩展了可检测的范围。

2.本实用新型的检测效率高，全自动化信息获取替代人工检测。

3.本实用新型采用无人机作为检测载体，受地形限制小，扩展了检测范围。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的土壤含水量检测模块的电路原理图；

图3为本实用新型的控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型的数字处理板的电路原理图；

图5为本实用新型的CPU板的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，一种应用于智慧城市的土壤检测装置，包括：

无人机1，实现飞行和装载设备，本实用新型的实施例中选用四旋翼无人机；

无线通信天线2，实现信息的发送与接收；

无线信号收发模块3，实现将接收信号传给控制模块6，将导航模块4获取的位置信息和土壤含水量检测模块5到的含水量数据通过无线通信天线3发送给地面控制台；

导航模块4，实现对位置信息的获取，并传给无线信号收发模块3和控制模块6；

土壤含水量检测模块5，向地面土壤发送电磁波，并接收反射信号，处理得到土壤含水量数据，将含水量数据传给无线信号收发模块3；

控制模块6，接收无线信号收发模块3获取的航路规划信息及导航模块4的位置信息，计算飞行姿态和速度，控制无人机1按规划航路信息进行飞行，并实现在航路点上悬停。

如图2所示，土壤含水量检测模块5利用反射法测量土壤的电磁波反射，进而计算土壤的含水量。整个模块包含：

信号发生板7，用于产生电磁波；

电磁波收发天线8，用于将信号发生板7产生的电磁波发射到地面土壤，并接收反射的电磁波；

数字处理板9，用于将电磁波变频采集，处理为数字信号，得到对应的S参数；

CPU板10，用于对S参数计算，得到土壤的含水量数据，并将其传给无线信号收发模块。

如图3所示，控制模块包括ARM和IMU。导航模块通过SPI总线发送导航数据到控制模块的ARM。IMU为惯性导航组件，用于感应无人机的姿态；其通过RS232总线将数据传给ARM。ARM计算目标导航数据、当前导航数据及当前无人机姿态数据，得到无人机旋翼电机的控制信号，并将控制信号以PMW的形式传递给旋翼电机。

如图4所示，数字处理板包括放大器、混频器、A/D转换器和FPGA。电磁波的反射信号，通过探针返回，并到达数字处理板。数字处理板的放大器将电磁波反射信号进行放大后传递给混频器。混频器将电磁波反射信号下变频，得到中频信号，传递给A/D采样器。A/D采样器将中频信号采样后，得到数字信号，并传递给FPGA芯片。FPGA芯片将数字信号进行IQ分解，得到S参数，并传递给CPU板。

如图5所示，CPU板通过ARM实现。CPU板的ARM芯片得到数字处理板传来的电磁波反射信号S参数，利用公式(1)、(2)得到土壤的含水量。并将结果传递给无线信号收发模块。