一种土壤墒情快速测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于智能化精准农用仪器仪表领域，具体来说，涉及到一种土壤墒情快速测试系统。
【背景技术】
[0002]中国是一个农业大国，但是农业自动化水平与发达国家还存在一定的差距。农作物的成长与土壤墒情密不可分，土壤墒情的快速、准确测试对实际农作物灌溉具有重要的指导意义。国内现有的土壤墒情测试系统有以下几方面的不足:一是土壤墒情测试系统单元之间通信广泛采用工业485总线，该总线通信速度不高，同步性不好，不能真实同步地反映土壤的墒情；二是土壤墒情测试系统的测试方法不完美，在土地上离散地分布土壤墒情传感器单元，采用基于驻波率原理方法测试土壤墒情只能得到传感器安装点的土壤湿度情况，该方法对整体的土壤墒情进行空间采样，虽然单点测量精度高，但是不能反映土壤墒情的整体情况，仅是给出了土壤墒情的局部信息，而采用遥感卫星测量土壤墒情可以全面反映土壤墒情的整体信息，但是测量精度不高；三是土壤测试系统的位置测量和授时普遍采用GPS技术，虽然GPS技术比较通用，但GPS技术源于美国，这样容易在技术上受制于美国，与我国大力倡导仪器仪表国产化进程的思路不符。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种土壤墒情快速测试系统。
[0004]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述测试系统包括中央控制单元
(I)、电源模块(2)、数据采集单元(3)设有土壤墒情传感器(301)、温度传感器(302)、避雷装置(4)、精简以太网模块(5)、远程监控中心计算机(6)、存储器(7)、北斗模块(8)、遥感卫星(9)。其特征在于:所述电源模块为测试系统提供电源；所述数据采集单元中的土壤墒情传感器、温度传感器输出的信号与中央控制单元连接；所述避雷装置保护测试系统在雷雨天气不被破坏；所述中央控制单元通过精简以太网模块与远程监控中心计算机通信；所述中央控制单元通过读写接口与存储器连接，存储器存储数据采集单元采集的数据和传感器的校准参数信息；所述中央控制单元与北斗模块进行连接，中央控制单元控制北斗模块的工作模式并处理得到位置和时间信息；所述北斗模块通过无线方式与遥感卫星通信，遥感卫星可以遥感测试土壤的墒情并下发给北斗模块。
[0005]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述数据采集单元包括土壤墒情传感器和温度传感器，数据采集单元在土地中以16mX 16m的密度进行分布，土壤墒情传感器测量土壤介电常数得到土壤墒情信息，数据采集单元将采集的土壤墒情信息和温度信息转换为电信号输入给中央控制单元。
[0006]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，中央控制单元通过精简以太网模块与远程监控中心计算机进行通信，上报土壤墒情、温度、地理位置和测量时间信息给远程监控中心计算机，远程监控中心计算机可以远程控制上报数据的周期，显示实时的土壤墒情、地理位置和测量时间信息。
[0007]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述中央控制单元通过精简以太网模块与远程监控中心计算机进行通信，上报土壤墒情、温度、地理位置和测量时间信息给远程监控中心计算机，远程监控中心计算机可以远程控制上报数据的周期，显示实时的土壤墒情、地理位置和测量时间信息。
[0008]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述中央控制单元连接存储器，存储器存储土壤墒情、温度、地理位置和测量时间信息和传感器校准参数信息。
[0009]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述中央控制单元连接北斗模块，设置北斗模块的工作模式，并根据北斗模块计算出地理位置和测量时间信息。
[0010]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述北斗模块通过无线方式与遥感卫星通信，遥感卫星可以大范围遥感测试土壤的墒情并下发给北斗模块。
[0011]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统，所述中央控制单元还连接有电源模块和避雷装置。
[0012]工作原理:根据土地面积的大小和土壤中水分的差异，选择数据采集单元以不同的土壤空间大小进行采样，比如数据采集单元以16mX 16m的密度进行分布。一方面，在单个数据采集单元点采用量土壤介电常数方法测量该点的土壤墒情并将其传输给中央控制单元，另一方面，遥感卫星测量该区域中土地的整体墒情信息，通过北斗模块将土壤墒情、地理位置和测量时间信息传输给中央控制单元，中央控制单元利用不同点的土壤墒情测量值和遥测卫星的遥测土壤墒情值进行加权，然后利用存储器中的传感器校准参数信息得出最终的土壤墒情，中央控制单元把最后综合得到的土壤墒情、地理位置和测量时间信息打包后存储在存储器中，然后定时上报远程监控中心计算机，然后远程监控中心计算机画出该区域土壤墒情的整体信息。土壤墒情测试系统之间通过精简的工业以太网协议进行通信，定时地将存储器中的土壤墒情、温度信息、地理位置和测量时间信息传输给远程监控中心计算机。远程监控中心计算机接收到土壤墒情、温度信息、地理位置和测量时间信息并实时显示，决策人员根据土壤墒情的变化快慢情况，及时通过精简以太网协议快速同步地发送广播信息，控制各个土壤墒情数据采集单元上报数据的时间间隔，保证数据采集单元采集之间在时间上高度同步。
[0013]本实用新型所述的一种土壤墒情快速测试系统结合土壤介电常数测量土壤墒情和遥感测量土壤墒情方法各自的优点，提高了土壤墒情测试的精度，扩大了土壤墒情的检测范围，利用查表的方式降低了土壤墒情传感器校准的工作量，利用精简的以太网协议通信为该测试系统加入物联网系统打下了基础，同时提高了数据传输的速度和稳定性，提高了传感器网络之间数据的同步性，结合北斗模块实时将某时某地的土壤墒情上报给远程监控中心，为决策人员及时决策提供友好的监控画面。
【附图说明】
[0014]图1:土壤墒情快速测试系统示意图1:ATmega8515单片机(I)、电源模块(2)、数据采集单元(3)设有MP-508B 土壤墒情传感器(301)、温度传感器(302)、避雷装置(4)、精简以太网ASIC芯片(5)、远程工控计算机(6)、AT24C512存储器(7)、BNCHP-711A北斗芯片(8)、遥感卫星(9)。
[0015]图2:土壤墒情快速测试系统示意图2:Spartan_6 LX FPGA (I)、太阳能电池板
(2)、数据采集单元(3)设有SY-HSF 土壤墒情传感器(301)、HIH9000系列温湿度传感器(302)、避雷装置(4)、ET1200 以太网芯片(5)、研华 IPC-610 (6)、28F128J3A 存储器(7)、BD-86A北斗模块(8 )、遥感卫星(9 )。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体的实施例对本实用新型所述的土壤墒情快速测试系统做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
[0017]实施例1
[0018]一种土壤墒情快速测试系统如图1，所述测试系统包括ATmega8515单片机(I)、电源模块(2 )、数据采集单元(3 )设有MP-508B 土壤墒情传感器(301)、温度传感器(302 )、避雷装置(4)、精简以太网ASIC芯片(5)、远程工控计算机(6)、AT24C512存储器(7)、BNCHP-711A北斗芯片(8)、遥感卫星(9)。所述电源模块为测试系统提供电源；所述数据采集单元中的MP-508B 土壤墒情传感器、温度传感器输出的信号与ATmega8515单片机连接；所述避雷装置保护测试系统在雷雨天气不被破坏；所述ATmega8515单片机通过精简以太网ASIC芯片与远程工控计算机通信；所述ATmega8515单片机通过读写接口与AT24C512存储器连接，存储器存储MP-508B 土壤墒情传感器、温度传感器采集的信息和传感器的校准数据；所述ATmega8515单片机与BNCHP-711A北斗芯片进行连接，ATmega8515单片机控制BNCHP-711A北斗芯片的工作模式并处理得到位置和时间信息；所述BNCHP-711A北斗芯片通过无线方式与遥感卫星通信，遥感卫星可以遥感测试土壤的墒情并下发给北斗模块。
[0019]工作原理:根据土地面积的大小和土壤中水分的差异，选择数据采集单元以16mX 16m的密度进行分布。一方面，在单个数据采集单元点采用土壤介电常数测量土壤墒情方法测量该点的土壤墒情，并将其传输给ATmega8515单片机，另一方面，遥感卫星测量该区域中土地的整体墒情信息，通过BNCHP-711A北斗芯片将土壤墒情、地理位置和测量时间信息传输给ATmega8515单片机，ATmega8515单片机利用不同点的土壤墒情测量值和遥测卫星的遥测土壤墒情值进行加权，并从AT24C512存储器中读出相应的传感器校准数据对加权后的土壤墒情校准后得出最终