一种基于大数据的土壤环境智能监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及环境监测领域，特别地，涉及一种基于大数据的土壤环境智能监控系统。


背景技术：

2.目前，201721108298.3的中国专利公开了一种土壤重金属污染监控预警系统，包括：用于提供电源的光能供电模块、获取位置信息的定位系统模块、以及依次连接的检测土壤ph值信号的土壤ph传感器、数据采集控制模块、数据存储传输模块、智能监测终端，以及土壤水分传感器；智能监测终端对接收的土壤ph值信号、土壤水分含量和位置信息进行监测获取当前位置的土壤ph值、水分含量信息并超限预警。上述方案通过对土壤环境的ph值与水分含量的监测，但是为了监测土壤，需要设置多个土壤传感器进行分布在监测区域的土壤上面，分散式的传感器排布方式，则需要每个传感器配备独立电源，土壤传感器持续性工作则非常耗电，因此对于多个土壤传感器的供电控制上需要进行方案重构。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种基于大数据的土壤环境智能监控系统，具有节能控制、便于维护的优势。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于大数据的土壤环境智能监控系统，包括在土壤监测区域内设置多个土壤监测传感器，多个土壤监测传感器与智能监测终端通信连接，所述土壤监测传感器上连接有为其供电的电源模块，所述土壤监测传感器连接有无线通信模块，土壤监测传感器通过无线通信模块和智能监测终端数据通信，电源模块和土壤监测传感器的供电线路上设置有节能开关模块，
5.所述节能开关模块包括计时模块、偏置电路和第一继电器，所述计时模块定时输出计时信号，偏置电路连接于计时模块和第一继电器之间用于接收计时信号并驱动第一继电器动作，其中，计时模块输出计时信号，第一继电器控制电源模块给土壤监测传感器和无线通信模块供电，否则土壤监测传感器和无线通信模块处于断电状态。
6.所述偏置电路包括电阻r1、电阻r2、三极管q1，电阻r1和电阻r2串联后接地，电阻r1的一端用于接收计时信号，电阻r1和电阻r2的结点连接三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极用于连接第一继电器的线圈，第一继电器的线圈的另一端连接电源vcc。
7.所述第一继电器的线圈上还反向并联有二极管d1。
8.所述无线通信模块还连接有备用电源，所述备用电源的供电线路上通过故障反馈模块控制，故障反馈模块包括光电耦合器、二极管d2、第二继电器，第二继电器具有第一常开开关和第二常开开关，第一继电器具有第一常开开关和第二常开开关，光电耦合器的输入端连接无线通信模块用于接收故障信号，光电耦合器的集电极连接电源vcc，光电耦合器
的发射极连接第二继电器的第一常开开关一端和第一继电器的第二常开开关一端，
9.第二继电器的第一常开开关另一端和第一继电器的第二常开开关另一端共同连接二极管d2的阴极和第二继电器的线圈一端，二极管d2的阳极和第二继电器的线圈另一端接地，备用电源的供电线路通过第二继电器的第二常开开关给无线通信模块供电。
10.所述第二继电器的线圈还串联延时继电器的线圈，延时继电器的延时常开开关一端连接无线通信模块，延时继电器的延时常开开关另一端连接重启模块。
11.所述重启模块用于提供重启信号，所述重启信号为3-5v的高电平信号。
12.相比于背景技术，本实用新型技术效果主要体现在以下方面：
13.1、根据计时模块可以定时给出计时信号，有了计时信号就可以使得电阻r1和电阻r2分压，使得三极管q1导通，从而电源vcc就可以有电流从第一继电器的线圈流过，从而第一继电器动作，第一继电器的第一常开开关闭合，电源模块给土壤监测传感器和无线通信模块供电，这样可以检测此区域的土壤数据并通过无线方式反馈给智能监测终端，在其他时间，可以不必要对土壤进行检测，从而节省电源模块的供电，改变了原先持续用电的高耗能工作状态，采用间断供电和检测进行数据采集和处理传输，提高工作效率和节约电能；
14.2、通过无线通信模块的自我反馈功能，判断传输故障或信号传输失败的时候，可以自动启动备用电源投入使用，故障信号是无线传输模块自发输出的，通过外部电路，使得接收到故障信号后，光电耦合器导通，此时第一继电器的第二常开开关闭合，使得第二继电器通电工作，从而闭合第二继电器的两个常开开关，此时即使第一继电器处于断电状态，即第一继电器的第二常开开关断开，第二继电器也始终保持得电状态，此时备用电源就可以给无线通信模块进行备用供电；
15.3、还可以通过延时继电器实现重启模块对无线通信模块延时提供重启信号，由于延时继电器串联在第二继电器线圈上，从而工作的时候，备用电源首先投入使用，等待固定时间后，重启模块再连接上无线通信模块用于提供重启信号，这样能够提高信号传输的可靠性。
附图说明
16.图1为实施例1中电路原理示意图；
17.图2为实施例2中电路原理示意图。
18.附图标记：1、土壤监测传感器；2、智能监测终端；3、电源模块；4、无线通信模块；5、节能开关模块；51、计时模块；52、偏置电路；6、备用电源；7、故障反馈模块；8、重启模块。
具体实施方式
19.以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。
20.实施例1：
21.一种基于大数据的土壤环境智能监控系统，包括在土壤监测区域内设置多个土壤监测传感器1，多个土壤监测传感器1与智能监测终端2通信连接。参考图1所示，土壤监测传感器1上连接有为其供电的电源模块3，土壤监测传感器1连接有无线通信模块4，土壤监测传感器1通过无线通信模块4和智能监测终端2数据通信，电源模块3和土壤监测传感器1的
供电线路上设置有节能开关模块5。
22.节能开关模块5包括计时模块51、偏置电路52和第一继电器，计时模块51定时输出计时信号，偏置电路52连接于计时模块51和第一继电器之间用于接收计时信号并驱动第一继电器动作，其中，计时模块51输出计时信号，第一继电器控制电源模块3给土壤监测传感器1和无线通信模块4供电，否则土壤监测传感器1和无线通信模块4处于断电状态。
23.偏置电路52包括电阻r1、电阻r2、三极管q1，电阻r1和电阻r2串联后接地，电阻r1的一端用于接收计时信号，电阻r1和电阻r2的结点连接三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极用于连接第一继电器的线圈，第一继电器的线圈的另一端连接电源vcc。
24.第一继电器的线圈上还反向并联有二极管d1。二极管d1的作用是防止电流反向，能够提高继电器的工作可靠性。
25.在本方案中，计时模块51、土壤检测传感器、电源模块3、无线通信模块4和智能监测终端2为现有功能模块，从市场上选购获得，并未对其进行内部改进，在上述功能模块的工作运用上，通过本方案的电路结构设计，从而有效控制整个系统的工作模式，在本方案中，工作原理如下：
26.首先，计时模块51定时输出计时信号，计时信号为一个3-5v的高电平信号s1。有了计时信号就可以使得电阻r1和电阻r2分压，使得三极管q1导通，从而电源vcc就可以有电流从第一继电器的线圈流过，从而第一继电器动作，第一继电器的第一常开开关闭合，电源模块3给土壤监测传感器1和无线通信模块4供电，这样可以检测此区域的土壤数据并通过无线方式反馈给智能监测终端2，在其他时间，可以不必要对土壤进行检测，从而节省电源模块3的供电，改变了原先持续用电的高耗能工作状态，采用间断供电和检测进行数据采集和处理传输，提高工作效率和节约电能。
27.在本方案中，关于电源vcc为内置直流电池或其他电池提供的直流电源。在整个系统中，由于具有多个如图1所示的结构，所以，能够节约大量的电能，并且延长土壤监测传感器1的使用寿命。
28.实施例2：
29.基于实施例1，我们从图1，结合图2可以理解本实施例2的技术方案。
30.具体的，参考图2，无线通信模块4还连接有备用电源6，备用电源6的供电线路上通过故障反馈模块7控制。故障反馈模块7包括光电耦合器、二极管d2、第二继电器，第二继电器具有第一常开开关和第二常开开关，第一继电器具有第一常开开关和第二常开开关，光电耦合器的输入端连接无线通信模块4用于接收故障信号，光电耦合器的集电极连接电源vcc，光电耦合器的发射极连接第二继电器的第一常开开关一端和第一继电器的第二常开开关一端。
31.第二继电器的第一常开开关另一端和第一继电器的第二常开开关另一端共同连接二极管d2的阴极和第二继电器的线圈一端，二极管d2的阳极和第二继电器的线圈另一端接地，备用电源6的供电线路通过第二继电器的第二常开开关给无线通信模块4供电。
32.第二继电器的线圈还串联延时继电器的线圈，延时继电器的延时常开开关一端连接无线通信模块4，延时继电器的延时常开开关另一端连接重启模块8。
33.重启模块8用于提供重启信号，重启信号为3-5v的高电平信号。
34.在图1和图2中，第一继电器的线圈为k1，第一继电器的第一常开开关为k1-1，第一继电器的第二常开开关为k1-2，第二继电器线圈为k2，第二继电器的第一常开开关为k2-1，第二继电器的第二常开开关为k2-2，时间继电器线圈为kt1，时间继电器的延时常开开关为kt1-1，备用电源6和重启模块8是现有功能模块，重启模块8用于提供重启信号，具体是一直提供一个高电平信号。重启模块8可以是直流电源源给出。
35.二极管d2的作用是提高第二继电器和延时继电器的工作可靠性，避免线圈反向电流的产生。
36.从实施例2中我们可以知道本方案的工作功能如下：
37.通过无线通信模块4的自我反馈功能，判断传输故障或信号传输失败的时候，可以自动启动备用电源6投入使用，故障信号是无线传输模块自发输出的，通过外部电路，使得接收到故障信号后，光电耦合器导通，此时第一继电器的第二常开开关闭合，使得第二继电器通电工作，从而闭合第二继电器的两个常开开关，此时即使第一继电器处于断电状态，即第一继电器的第二常开开关断开，第二继电器也始终保持得电状态，此时备用电源6就可以给无线通信模块4进行备用供电。
38.还可以通过延时继电器实现重启模块8对无线通信模块4延时提供重启信号，由于延时继电器串联在第二继电器线圈上，从而工作的时候，备用电源6首先投入使用，等待固定时间后，重启模块8再连接上无线通信模块4用于提供重启信号，这样能够提高信号传输的可靠性。
39.当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。