一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统的制作方法

本实用新型涉及监测技术领域，特别涉及一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统。

背景技术：

我国是一个农业大国，同时农业也是我国经济发展的重要基础，农业的发展，离不开灌溉，但目前对于农作物的灌溉，基本都是农作人员定时灌溉或者按一定比例进行施肥灌溉；即使在土壤肥力适合的情况下依然进行灌溉，不仅造成了资源的浪费，同时有可能因施肥过度导致农作物生长状况不良，从而严重影响农作物的收成。

因此，目前急需一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统，用以实现对土壤参数的远程实时监测。

本实用新型实施例中提供了一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统，包括监测设备和网络侧服务器；其中，

所述监测设备，包括监测组件、控制器和第一NB-loT通信模块；所述控制器与所述监测组件、第一NB-loT通信模块电性连接；

所述监测组件，包括辅助装置和土壤监测装置；所述辅助装置，用于将所述土壤监测装置插入所监测土壤的指定深度位置；所述土壤监测装置，包括土壤含水率测定仪、土壤温度传感器和土壤电导率传感器；所述土壤含水率测定仪，用于检测所述土壤的含水率数据；所述土壤温度传感器，用于获取所述土壤的温度数据；所述土壤电导率传感器，用于获取所述土壤的电导率数据；

所述控制器，用于将所述监测组件获取的所述含水率数据、温度数据和电导率数据通过所述第一NB-loT通信模块向所述网络侧服务器传输。

优选的，所述系统，还包括具有第三NB-loT通信模块的电子设备，用于通过所述第三NB-loT通信模块接收所述监测设备传输的系统所监测的土壤的所述含水率数据、温度数据和电导率数据。

优选的，所述网络侧服务器，还包括处理器和报警装置；所述处理器与所述报警装置电性连接；

所述处理器，用于将网络侧服务器接收到的所述含水率数据与所述处理器内预设的含水率阈值数据进行比对，将所述温度数据与所述处理器内预设的温度阈值数据比对，将所述电导率数据与所述处理器内预设的电导率阈值数据进行比对，当所述含水率数据超过所述含水率阈值数据时、或者所述温度数据超过所述温度阈值数据时、或者所述电导率数据超过所述电导率阈值数据时，则控制所述报警装置进行报警。

优选的，所述报警装置，包括声音报警器、LED灯报警器以及灯光报警器中的一种或者多种。

优选的，所述辅助装置，包括一无人驾驶车；

所述无人驾驶车，包括空心杆和安装装置；所述空心杆外侧套接有滑筒；所述空心杆顶部设置有固定板；所述空心杆下端设置为锥形结构；

所述空心杆设置为空腔型结构；所述空心杆内设置有固定杆和检测筒；所述固定杆与所述检测筒通过弹簧连接，所述固定杆与所述固定板固定连接；所述检测筒内设置有所述土壤监测装置；

所述安装装置，包括固定支架和液压伸缩杆；所述固定支架固定设置于所述无人驾驶车上，所述液压伸缩杆设置于所述固定支架中部，并与所述滑筒外侧通过卡接装置固定连接；所述卡接装置固定设置于所述滑筒外侧靠近所述固定板一侧。

优选的，所述无人驾驶车上还设置有控制室；

所述控制室内设置有微型控制器和第一驱动电机；所述第一驱动电机与所述微型控制器、液压伸缩杆电性连接。

优选的，所述无人驾驶车上，还设置有主控制室；

所述主控制室内设置有微型处理器、第二NB-loT通信模块、GPS定位模块和第二驱动电机；所述微型处理器与所述第二NB-loT通信模块、GPS定位模块、微型控制器电性连接；所述微型处理器，用于通过第二NB-loT通信模块接收网络侧服务器传输的土壤监测指令；所述土壤监测指令，包括土壤监测位置信息和土壤监测深度信息；

所述微型处理器，还用于将所述土壤监测指令中的土壤监测位置信息向所述GPS定位模块传输；所述GPS定位模块与所述第二驱动电机电性连接；所述GPS定位模块，用于根据传输的所述土壤监测位置信息通过所述第二驱动电机驱动所述无人驾驶车前往土壤监测位置；

所述微型处理器，还用于将所述土壤监测指令中的土壤监测深度信息向所述控制室的微型控制器传输；所述微型控制器根据所述土壤监测深度信息通过所述第一驱动电机驱动所述液压伸缩杆将所述检测筒插入土壤指定深度位置。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型所提供一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统的结构示意图；

图2本实用新型所提供一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统的无人驾驶车的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种基于NB-loT无线网络的多梯度土壤环境监测系统，如图1所示，包括监测设备11和网络侧服务器12；其中，

监测设备11，包括监测组件111、控制器(例如型号为ATMEGA16的控制器)112和第一NB-loT通信模块113；控制器112与监测组件111、第一NB-loT通信模块113电性连接；

监测组件111，包括辅助装置1111和土壤监测装置1112；辅助装置1111，用于将土壤监测装置1112插入所监测土壤的指定深度位置；土壤监测装置1112，包括土壤含水率测定仪11121、土壤温度传感器11122和土壤电导率传感器11123；土壤含水率测定仪11121，用于检测土壤的含水率数据；土壤温度传感器11122，用于获取土壤的温度数据；土壤电导率传感器11123，用于获取土壤的电导率数据；

控制器112，用于将监测组件111获取的含水率数据、温度数据和电导率数据通过第一NB-loT通信模块113向网络侧服务器12传输。

上述技术方案的工作原理在于：监测组件111的辅助装置1111将土壤监测装置1112插入所监测土壤的指定深度位置；土壤监测装置1112中的土壤含水率测定仪11121、土壤温度传感器11122和土壤电导率传感器11123对土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据进行监测，控制器112用于将所获取的含水率数据、温度数据和电导率数据通过第一NB-loT通信模块113向网络侧服务器12传输。

上述技术方案的有益效果在于：通过土壤监测装置中的土壤含水率测定仪、土壤温度传感器和土壤电导率传感器实现了对土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据的获取；控制器将土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据通过第一NB-loT通信模块向网络侧服务器传输，从而实现了对土壤的参数的实时监测，并且通过第一NB-loT通信模块进一步实现了系统对于所监测土壤的多参数远程实时监测。为农作物的灌溉提供了可靠的土壤参考数据，解决了传统技术中只能通过定时灌溉或者按一定比例进行施肥灌溉的不便；从而根据上述系统所获取的土壤参数，对于农作物进行灌溉，不仅可以有效地避免肥料和水资源的浪费，同时还可以有效提高农作物的产量。

在一个实施例中，系统，还包括具有第三NB-loT通信模块的电子设备，用于通过第三NB-loT通信模块接收监测设备传输的系统所监测的土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据。上述技术方案中工作人员可通过电子设备实现对土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据的实时监测，电子设备可以实施为具有NB-loT通信功能的智能手机或者个人电脑，从而实现了工作人员对土壤参数的随时随地监测。

在一个实施例中，网络侧服务器，还包括处理器(例如型号为2AMDRYZEN7的处理器)和报警装置；处理器与报警装置电性连接；

处理器，用于将网络侧服务器接收到的含水率数据与处理器内预设的含水率阈值数据(18-30％)进行比对，将温度数据与处理器内预设的温度阈值数据(20℃-27℃)比对，将电导率数据与处理器内预设的电导率阈值数据(0-0.7mS/cm)进行比对，当含水率数据超过含水率阈值数据时、或者温度数据超过温度阈值数据时、或者电导率数据超过电导率阈值数据时，则控制报警装置进行报警。

上述技术方案中通过处理器将接收到的含水率数据与处理器内预设的含水率阈值数据进行比对，将温度数据与处理器内预设的温度阈值数据比对，将电导率数据与处理器内预设的电导率阈值数据进行比对，实现了对监测设备所获取的土壤参数的自动检测；并且当含水率数据超过含水率阈值数据时、或者温度数据超过温度阈值数据时、或者电导率数据超过电导率阈值数据时，控制报警装置进行报警，从而实现了系统的自动报警功能。

在一个实施例中，报警装置，包括声音报警器、LED灯报警器以及灯光报警器中的一种或者多种。上述技术方案通过多种报警装置实现了网络侧服务器的报警功能。

在一个实施例中，辅助装置，如图2所示，包括一无人驾驶车21；无人驾驶车21，包括空心杆22和安装装置23；空心杆22外侧套接有滑筒24；空心杆22顶部设置有固定板25；空心杆22下端设置为锥形结构；空心杆22设置为空腔型结构；空心杆22内设置有固定杆26和检测筒27；固定杆26与检测筒27通过弹簧28连接，固定杆26与固定板25固定连接；检测筒27内设置有土壤监测装置1112；安装装置23，包括固定支架29和液压伸缩杆210；固定支架29固定设置于无人驾驶车21上，液压伸缩杆210设置于固定支架29中部，并与滑筒24外侧通过卡接装置211固定连接；卡接装置211固定设置于滑筒24外侧靠近固定板25一侧。上述技术方案在使用时，液压伸缩杆210向下延伸，由卡接装置211带动滑筒24和空心杆22向下运动，下降到一定深度后，检测筒27获取进入空心杆22内的土壤，检测筒27内的土壤监测装置1112实现对土壤的含水率数据、温度数据和电导率数据监测，进一步实现了系统对不同深度土壤的监测。

在一个实施例中，如图2所示，无人驾驶车21上还设置有控制室31；

控制室31内设置有微型控制器(例如型号为H8SX/1648的控制器)32和第一驱动电机33；第一驱动电机33与微型控制器32、液压伸缩杆210电性连接。上述技术方案中通过控制室31内的微型控制器32控制第一驱动电机33驱动液压伸缩杆210将所述检测筒27插入到所监测土壤的指定深度位置。

在一个实施例中，如图2所示，无人驾驶车21上，还设置有主控制室41；

主控制室41内设置有微型处理器(例如型号为ARM9TDMI的处理器)42、第二NB-loT通信模块43、GPS定位模块44和第二驱动电机45；微型处理器42与第二NB-loT通信模块43、GPS定位模块44、微型控制器32电性连接；微型处理器42，用于通过第二NB-loT通信模块43接收网络侧服务器传输的土壤监测指令；土壤监测指令，包括土壤监测位置信息和土壤监测深度信息；

微型处理器42，还用于将土壤监测指令中的土壤监测位置信息向GPS定位模块44传输；GPS定位模块44与第二驱动电机45电性连接；GPS定位模块44，用于根据传输的土壤监测位置信息通过第二驱动电机45驱动无人驾驶车21前往土壤监测位置；

微型处理器42，还用于将土壤监测指令中的土壤监测深度信息向控制室31的微型控制器32传输；微型控制器32根据土壤监测深度信息通过第一驱动电机33驱动液压伸缩杆210将所述检测筒27插入所监测土壤的指定深度位置。上述技术方案中微型处理器42通过第二NB-loT通信模块43接收网络侧服务器传输的土壤监测指令，并将土壤监测指令的土壤监测位置信息发送给GPS定位模块44，以实现无人驾驶车21根据土壤监测位置信息前进；还将土壤监测指令的土壤监测深度信息向控制室31内的微型控制器32传输，从而实现了辅助装置根据土壤监测深度信息将土壤监测装置插入到所监测土壤的指定深度位置；进一步方便了土壤监测装置对于土壤的检测。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。