一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)田灌溉技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)灌溉用水比例占總用水量較大，降雨時(shí)空分布不均導(dǎo)致的水資源短缺問題日益凸顯，在勞動(dòng)力成本和生態(tài)要求不斷上升的今天，自動(dòng)化、精量化的農(nóng)田灌溉和管理成為未來發(fā)展的主要方向。作物需水信息的實(shí)時(shí)采集是指導(dǎo)管理者做出準(zhǔn)確灌溉決策的基礎(chǔ)，在稻田中，田間水位和土壤含水率則是作物需水信息的核心內(nèi)容。
[0003]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展為跟蹤稻田田間水情提供了可靠的觀測設(shè)備，如水位傳感器和土壤水分傳感器，精度可達(dá)0.25%。但根據(jù)當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用情況來看，稻田水情的監(jiān)測存在以下幾點(diǎn)問題:(1)田間水位的量測仍沿用水尺測量，觀測人員引起的主觀數(shù)據(jù)誤差難以解決。(2)對田間水位和土壤含水率監(jiān)測不連續(xù)，現(xiàn)有設(shè)備僅對兩者之一進(jìn)行單方面監(jiān)測，效率較低。(3)由于各種水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，稻田有水層和無水層交替出現(xiàn)，對稻田無水層時(shí)的稻田土壤含水率的觀測不夠。(4)自動(dòng)化程度較低，采集的數(shù)據(jù)因延遲而不能同步給管理者，影響灌溉決策的可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，能同時(shí)監(jiān)測稻田田間水位和土壤水分狀況，以占據(jù)空間小、智能測控的簡易裝置解決田間水位和土壤水分狀況測定不連續(xù)的問題，并將實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器終端，為灌溉決策提供更好的指導(dǎo)。
[0005]—種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括水平放置于稻田表面的水位傳感器1、橫插入土壤中的土壤水分傳感器2、太陽能組件3、供電裝置4、單片機(jī)5、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6和云端服務(wù)器7，所述太陽能組件3和供電裝置4相連組成供電單元，供電單元分別與水位傳感器
1、土壤水分傳感器2、單片機(jī)5、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6相連;所述水位傳感器1和土壤水分傳感器2分別與單片機(jī)5相連，繼而單片機(jī)5與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6相連;所述單片機(jī)5接收水位傳感器1和土壤水分傳感器2采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6發(fā)送至云端服務(wù)器7。
[0006]所述水位傳感器1為硅壓阻式液位變送器，用于實(shí)時(shí)、連續(xù)地監(jiān)測稻田間水位的變化。
[0007]所述土壤水分傳感器2為MS10 土壤水分傳感器，用于實(shí)時(shí)、連續(xù)地監(jiān)測土壤水分變化。
[0008]所述太陽能組件3傾斜放置，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過穩(wěn)壓處理后為供電裝置4充電。
[0009]所述供電裝置4由蓄電池和控制器組成，當(dāng)太陽能組件3產(chǎn)生的電能大于系統(tǒng)運(yùn)行消耗時(shí)，將太陽能組件3產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來；當(dāng)太陽能組件3產(chǎn)生的電能不足以供給系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述供電裝置4提供電能。
[0010]所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6采用GPRS數(shù)據(jù)通訊方式。
[0011]所述云端服務(wù)器7包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)頁終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測的水位和土壤含水率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中供后期直接調(diào)用，網(wǎng)頁終端用于同步顯示短期田間水位和土壤含水率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)趨勢圖。
[0012]本實(shí)用新型稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)合了水位傳感器和土壤水分傳感器，解決了田間水位和土壤水分狀況測定不連續(xù)的問題，實(shí)現(xiàn)了田間水位和土壤水分狀況的綜合監(jiān)測。本實(shí)用新型占據(jù)空間小、智能化程度高且無需外界電源供電，無需耗費(fèi)人力即可長期對田間農(nóng)情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，為稻田精量灌溉和決策提供有效指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1為水位傳感器，2為土壤水分傳感器，3為太陽能組件，4為供電裝置，5為單片機(jī)，6為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，7為云端服務(wù)器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括水位傳感器1、土壤水分傳感器2、太陽能組件3、供電裝置4、單片機(jī)5、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6和云端服務(wù)器7，所述太陽能組件3和供電裝置4相連組成供電單元;所述水位傳感器1和土壤水分傳感器2分別與單片機(jī)5相連，繼而單片機(jī)5與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6相連，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6基于Socket TCP/IP協(xié)議與所述云端服務(wù)器7實(shí)現(xiàn)通信。
[0016]供電裝置4由蓄電池和電源控制器組成，所述水位傳感器1、土壤水分傳感器2、單片機(jī)5和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6均與電源控制器連接。
[0017]進(jìn)一步的，所述水位傳感器1選用硅壓阻式液位變送器，具有高精度、使用方便、耐腐蝕和數(shù)據(jù)能遠(yuǎn)程傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，適用于田間較渾濁水質(zhì)的水位量測，可實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測稻田間水位的變化，為灌溉決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);為避免傳感器底部探頭堵塞影響量測精度，可水平放置于稻田表面。
[0018]優(yōu)選地，所述土壤水分傳感器2選用MS10土壤水分傳感器，具有測量精度高、響應(yīng)速度快和耐腐蝕可長期埋入土壤使用等特點(diǎn)，并能直接測量土壤介電常數(shù)進(jìn)而得到土壤水分含水量，能連續(xù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測土壤水分變化，以便更好的指導(dǎo)灌溉。MS10 土壤水分傳感器共含有3個(gè)探針，分別橫插入土壤中使其與土壤充分接觸，并通過多點(diǎn)監(jiān)測保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0019]進(jìn)一步的，所述太陽能組件3以一定角度放置，在適宜的光照強(qiáng)度下可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過穩(wěn)壓處理后為所述供電裝置4充電。太陽能組件3由光伏組件或者薄膜電池組件組成，為云端服務(wù)器7以外的其他裝置供電，節(jié)省電能并精簡鋪設(shè)電網(wǎng)的成本，具有安全環(huán)保的特點(diǎn)。
[0020]進(jìn)一步的，所述供電裝置4由蓄電池和控制器組成，作用是當(dāng)太陽能組件3產(chǎn)生的電能大于系統(tǒng)運(yùn)行消耗時(shí)，將太陽能組件3產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來；當(dāng)太陽能組件3產(chǎn)生的電能不足以供給系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述供電裝置4提供電能，具有智能化運(yùn)行的特點(diǎn)。
[0021]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)5用于接收水位傳感器1和土壤水分傳感器2采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6發(fā)送至所述云端服務(wù)器7。
[0022]優(yōu)選的，所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6采用GPRS數(shù)據(jù)通訊方式，其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不受距離限制，且傳輸速度快、通信質(zhì)量高、安裝方便。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊6基于Socket IP/TCP協(xié)議與云端服務(wù)器7實(shí)現(xiàn)通信，無線通訊使測點(diǎn)布控范圍更廣進(jìn)而提高測控精確性，同時(shí)避免了鋪設(shè)網(wǎng)線的成本和野外檢修的不便，也無需人工現(xiàn)場跟蹤管理，節(jié)約了人力成本，適合在大型灌區(qū)對農(nóng)作物進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)控，便于管理者把握作物實(shí)時(shí)水分虧缺狀況做出決策。
[0023]進(jìn)一步的，所述云端服務(wù)器7包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)頁終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測的水位和土壤含水率數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中供后期直接調(diào)用，網(wǎng)頁終端作為數(shù)據(jù)終端將顯示短期田間水位和土壤含水率數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)趨勢圖，以便管理者及時(shí)查詢和決策。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括水平放置于稻田表面的水位傳感器(1)、橫插入土壤中的土壤水分傳感器(2)、太陽能組件(3)、供電裝置(4)、單片機(jī)(5)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)和云端服務(wù)器(7)，所述太陽能組件(3)和供電裝置(4)相連組成供電單元，供電單元分別與水位傳感器(1)、土壤水分傳感器(2)、單片機(jī)(5)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)相連;所述水位傳感器(1)和土壤水分傳感器(2)分別與單片機(jī)(5)相連，繼而單片機(jī)(5)與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)相連;所述單片機(jī)(5)接收水位傳感器(1)和土壤水分傳感器(2)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)發(fā)送至云端服務(wù)器(7)。2.如權(quán)利要求1所述的稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述水位傳感器(1)為硅壓阻式液位變送器。3.如權(quán)利要求1所述的稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述土壤水分傳感器(2)為MSI 0 土壤水分傳感器。4.如權(quán)利要求1所述的稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能組件(3)傾斜放置，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過穩(wěn)壓處理后為供電裝置(4)充電。5.如權(quán)利要求1所述的稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述供電裝置(4)由蓄電池和控制器組成。
【專利摘要】一種稻田水分狀況綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括水平放置于稻田表面的水位傳感器(1)、橫插入土壤中的土壤水分傳感器(2)、太陽能組件(3)、供電裝置(4)、單片機(jī)(5)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)和云端服務(wù)器(7)，所述太陽能組件(3)和供電裝置(4)相連組成供電單元；所述單片機(jī)(5)接收水位傳感器(1)和土壤水分傳感器(2)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(6)發(fā)送至云端服務(wù)器(7)。本實(shí)用新型結(jié)合了水位傳感器和土壤水分傳感器，解決了田間水位和土壤水分狀況測定不連續(xù)的問題，實(shí)現(xiàn)了田間水位和土壤水分狀況的綜合監(jiān)測。本實(shí)用新型占據(jù)空間小、智能化程度高且無需外界電源供電，無需耗費(fèi)人力即可長期對田間農(nóng)情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，為稻田精量灌溉和決策提供有效指導(dǎo)。
【IPC分類】G08C17/02, G01D21/02
【公開號(hào)】CN205091002
【申請?zhí)枴緾N201520889396
【發(fā)明人】羅玉峰, 楊洋, 崔遠(yuǎn)來, 黃英
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月10日