一种实时获取农田土壤数据的装置系统的制作方法

1.本发明涉及农田数据采集技术领域，尤其涉及一种实时获取农田土壤数据的装置系统。


背景技术：

2.我国是农业大国，农作物的优质高产对国家的经济发展意义重大。在目前农业自然资源不断减少，生态环境恶化趋势没有扭转的情况下，农业想要进一步发张，就必须要求农业转变增长方式，推动农业发展的现代化、信息话。物联网的出现为农业各领域的信息采集和处理提供了新的思路和有力手段，能够实现能够实时提供土壤的电导率(盐分含量ec值)、ph值(酸碱度)、氮、磷、钾、土壤湿度、土壤温度、空气湿度、空气温度数据信息，帮助人们及时发现农业生产中的问题，是农业种植逐渐地从以人为中心，转向以信息、软件和系统为中心的种植模式。随着无线传感器网络技术的不断发展，国内外在该领域已经初步推出相关产品。
3.2006年，澳大利亚csiro研究中心开发了基于无线传感器网络的智能农场，主要是利用网络和gps定位设备监视和了解奶牛的行为，建立在不同环境下的奶牛行为模型。同时，该中心采用微气候节点用于温室育苗，不过他们只是利用节点监测空气和土壤温湿度、光合作用情况，来达到优化作物生长环境的目的。
4.2007年，美国grape networks为加州中央谷区的农业配置了号称“全球最大的无线网络”。通过网络覆盖的葡萄园传送葡萄园的关键数据，包括精确的传感器模块位置、空气温湿度和光照。通过常年的数据记录及相关分析，便可以精确掌握葡萄的质地与葡萄生长过程中的空气温湿度和光照的确切关系。
5.北京市科委计划项目“蔬菜生产智能网络传感器体系研究与应用”正式把农用无线传感器网络应用于温室蔬菜生产中，测量土壤湿度、ph值、降水量、空气温湿度、气压、光强度、co2浓度等数据，来获得农作物生长的最佳条件，为温室精确调控提供科学依据。
6.以上系统的弱点是对土壤的盐分含量、酸碱度(ph值)、氮磷钾数据、土壤温湿度等土壤关键成分数据的监测欠缺。
7.土壤作为农业生产的基本条件，不仅可以保存和转化养分,还可以涵养水源并循环利用,另外土壤还可以为生物生长繁殖提供支持,土壤数据对于农作物生长来说至关重要，特别是对肥料管理和植物生长有关系的数据掌握是十分重要的。
8.随着对农作物需求的不断扩大，为了能够促进农作物增产，我国农民盲目乱施肥现象比较严重，尤其是近一、二十年，我国化肥施用量急剧增加，长期超量施用化肥，导致土壤板结、结构变差、土壤生物功能急剧下降，土壤生态系统变得越来越脆落，农业生态系统的退化和土壤污染现象比较严重，农产品质量安全与耕地质量下降的矛盾十分突出，这不仅直接导致粮食的减产，而且通过食物链影响人体健康，并且影响了农产品数量和质量安全，影响了农业效益和农民收入提高。
9.调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾，有针对性地补充作物所需的营养元
素，实现各种养分的平衡供应，减少土壤酸碱盐和重金属污染，满足作物的需要，达到提高肥料利用率，提高作物产量，改善作物品质，达到节支增收的目的。另外,土壤可以为农作物持续、全面的提供水分及养分等能量,使农作物得到健康成长。由此可见实时掌握土壤的数据是十分重要的。
10.传统的土壤数据检测需要取得土样后，送至专业的实验室，由研究人员操作设备进行，实时性差，耗时耗力成本高。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于解决上述问题，提供一种实时获取农田土壤数据的装置系统。
12.为实现上述目的，本发明提供一种实时获取农田土壤示据的装置系统，包括土壤数据信息采集设备、云端服务器以及分别与所述云端服务器相联接的手机和计算机。
13.根据本发明的一个方面，所述土壤数据信息采集设备整合了土壤温湿度传感器、环境温湿度传感器、土壤电导率传感器、酸碱度传感器、土壤有机质传感器和4g云模组。
14.根据本发明的一个方面，所述土壤数据信息采集设备通过4g或5g无线通信方向将获得的土壤数据信息传输至边缘计算网关，边缘计算网关再将所述土壤数据信息传输到云端服务器。本发明对土壤的电导率(盐分含量ec值)、ph值(酸碱度)、氮、磷、钾、土壤湿度、土壤温度、空气湿度、空气温度等对植物生长有关系的数据监测终端是以实时信息为数据源，利用先进的5g通信技术和土壤数据传感器等设备，结合适合地域的数学模型，依托物联网监测平台，建立了集土壤数据实时监测、信息管理、查询服务、预测分析为一体的决策支持系统，科学地制定施肥方案，实现各种养分的平衡供应，满足作物的需要，达到提高肥料利用率和减少肥料用量，提高作物产量，改善作物品质，节支增收的目的，发挥肥料的最大作用。
附图说明
15.图1示意性表示根据本发明一种实时获取农田土壤数据的装置系统结构图。
具体实施方式
16.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
18.如图1所示，本发明提供一种种实时获取农田土壤数据的装置系统，包括土壤数据信息采集设备、云端服务器以及分别与所述云端服务器相联接的手机和计算机。
19.本发明的土壤数据信息采集设备整合了土壤温湿度传感器、环境温湿度传感器、土壤电导率(ec)传感器、酸碱度(ph值)传感器、土壤有机质传感器和4g云模组，使设备能够感知农业土壤环境信息，并且通过4g、5g的无线通信的方式发送到边缘计算网关；边缘计算网关一方面接收来个各个子设备的农业环境信息数据，另一方面通过无线网络网路将数据
上传到云端服务器；云端服务器接收由边缘计算网关发送过来的数据，并且负责与移动端(手机)或pc端进行数据交互，从而在移动端(手机)或pc端展示数据测量结果。云平台与移动端，边缘计算网关支持对接阿里云第三方云平台，以及自主研发的云端服务器。本方案采用自主研发的服务器，从而确保系统同的兼容性和可靠性。
20.该系统装置性能稳定灵敏度高，分移动和固定两种模式，是观测和研究电导率(盐分含量ec值)、ph值(酸碱度)、氮、磷、钾、土壤湿度、土壤温度、空气湿度、空气温度的发生、演变、改良动态的重要工具。通过测量土壤的数据，能直接稳定地反映各种土壤的真实情况。用户关注微信注册后，可通过手机微信查看传感器的实时数值。本发明适用于土壤监测、科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、精细农业等场合。
21.本发明的采用物联网技术，土壤数据传感器采用外置式传感器，设备读取传感器数据实时性强；通过先进的无线(4g、5g)方式上传至云服务器；与wifi、蓝牙、zigbe等需要本地组网的无线通讯方式不同，本发明无线传感器可通过互联网直连云服务器，大数据云计算管理；在线用手机app或微信实时查看土壤数据，实时性强，精准高效；在手机端可以远程控制浇水设备、施肥设备、通风设备等，供电可选：内置电池、外接电源或太阳能电池板；无线支持：4g、5g；传感器直连云服务器，本地无需组网，通讯更稳定；工业级温度范围：-40℃～85℃。
22.本发明对土壤的电导率(盐分含量ec值)、ph值(酸碱度)、氮、磷、钾、土壤湿度、土壤温度、空气湿度、空气温度等对植物生长有关系的数据监测终端是以实时信息为数据源，利用先进的5g通信技术和土壤数据传感器等设备，结合适合地域的数学模型，依托物联网监测平台，建立了集土壤数据实时监测、信息管理、查询服务、预测分析为一体的决策支持系统，科学地制定施肥方案，实现各种养分的平衡供应，满足作物的需要，达到提高肥料利用率和减少肥料用量，提高作物产量，改善作物品质，节支增收的目的，发挥肥料的最大作用。
23.以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。