一种农田土壤墒情远程监测终端制造技术

本实用新型专利技术提供了一种农田土壤墒情远程监测终端，包括数据采集单元、MCU微处理器、GPS模块、无线通信单元和供电单元，所述数据采集单元包括土壤温湿度传感器和信号调理电路，所述供电单元包括太阳能电池板、整流降压电路和蓄电池。本实用新型专利技术结合传感器技术、单片机技术、GPS技术和无线通信技术，能实现无人化自动实时采集土壤墒情信息，也可实现无人化定时完成信息采集传输，不受空间地域环境影响，可在大区域内任意布置，体积小巧，可灵活移动，安装方便，GPS标定具体地理位置，多点采集数据通过GPRS无线方式发送给移动终端，实现了远程监控，避免了大区域通讯电缆的布置，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种农田土壤墒情远程监测终端
本技术涉及物联网监控
，特别涉及一种农田土壤墒情远程监测终端。
技术介绍
土壤墒情是最重要和最常用的土壤信息之一，它是作物生长发育期内土壤水分盈亏判断、灌溉、施肥决策以及排水措施等的制定依据。同时掌握大区域的农田土壤墒情信息，有助于对该区域内国家水利资源进行很好的了解和掌握。因此准确、快速地对土壤墒情进行监测预报具有重要意义。传统的土壤墒情监测，是通过先后采用烘干称重、中子水份计、TDR时域反射仪和地面穿透雷达等仪器和方法，测试过程比较繁琐，并且只能对特定小区域的土壤信息人工采集。而对大区域农田土壤墒情信息的采集则牵涉大量人力物力，也不利于信息数据传输。采用卫星遥感方法进行土壤墒情监测，虽然可实现信息的远距离采集与传送，但成本较高，且测试精度易受气候和地形条件的影响，实时性较差。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本技术提供了一种农田土壤墒情远程监测终端，能实现无人化自动实时采集土壤墒情信息，并可对信息进行远程监控，使用不受时间和空间的限制。(二)技术方案一种农田土壤墒情远程监测终端，包括数据采集单元、MCU微处理器、GPS模块、无线通信单元和供电单元；所述数据采集单元包括土壤温湿度传感器和信号调理电路，所述土壤温湿度传感器埋入土壤中，采集地表下0～100cm各个深度处土壤水分信息，并转换为0～5V模拟电压信号；所述信号调理电路对所述模拟电压信号进行滤波和缓冲，并与所述MCU微处理器的ADC端口连接；所述MCU微处理器通过所述ADC端口读取所述模拟电压信号并进行转换，同时经COM1口和COM2口分别与所述无线通信单元和所述GPS模块进行通信连接；所述GPS模块通过所述COM1口与所述MCU微处理器连接，并接收GPS定位卫星传送的导航电文，用于确定具体地理位置；所述无线通信单元包括GPRS模块和SIM卡，所述GPRS模块经所述COM2口与所述MCU微处理相连接，所述MCU微处理器通过所述GPRS模块将数据发送给移动终端；所述供电单元为其它各模块提供工作电压。进一步的，所述土壤温湿度传感器选用JWSL-5VB保护型温湿度变送器。进一步的，所述信号调理电路包括第一运放、第二运放、变阻器、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，其中所述第一和第二运放选用LM358P运算放大器。进一步的，所述MCU微处理器选用低功耗8位微处理器ATmega128。进一步的，所述GPS模块包括GPS传感器、三极管、二极管和第三～第八电阻，其中所述GPS传感器选用GPS-C3-470内置天线GPS芯片。进一步的，所述GPRS模块包括GPRS无线通信模组、反相器、发光二极管和第九电阻，其中所述GPRS无线通信模组选用MC35嵌入式GPRS无线通信模组，所述反相器选用非门74LS04。进一步的，所述供电单元包括太阳能电池板、整流降压电路和蓄电池。(三)有益效果本技术提供了一种农田土壤墒情远程监测终端，结合传感器技术、单片机技术、GPS技术和无线通信技术，能实现无人化自动实时采集土壤墒情信息，也可实现无人化定时完成信息采集传输，不受空间地域环境影响，可在大区域内任意布置，体积小巧，可灵活移动，安装方便，GPS标定具体地理位置，多点采集数据通过GPRS无线方式发送给移动终端，实现了远程监控，避免了大区域通讯电缆的布置，节约了成本，其系统功耗低，测试精度高，性能稳定可靠，具有很好的实时性、灵活性和可扩展性。附图说明图1为本技术所涉及的一种农田土壤墒情远程监测终端的系统结构框图。图2为本技术所涉及的一种农田土壤墒情远程监测终端的数据采集单元电路原理图。图3为本技术所涉及的一种农田土壤墒情远程监测终端的GPS模块电路原理图。图4为本技术所涉及的一种农田土壤墒情远程监测终端的GPRS模块电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示，一种农田土壤墒情远程监测终端，包括数据采集单元、MCU微处理器、GPS模块、无线通信单元和供电单元；数据采集单元包括土壤温湿度传感器和信号调理电路，土壤温湿度传感器埋入土壤中，采集地表下0～100cm各个深度处土壤水分信息，并转换为0～5V模拟电压信号；信号调理电路对模拟电压信号进行滤波和缓冲，并与MCU微处理器的ADC端口连接；MCU微处理器通过所述ADC端口读取模拟电压信号并进行转换，同时经COM1口和COM2口分别与无线通信单元和GPS模块进行通信连接；GPS模块通过COM1口与MCU微处理器连接，并接收GPS定位卫星传送的导航电文，用于确定具体地理位置；无线通信单元包括GPRS模块和SIM卡，GPRS模块经COM2口与MCU微处理相连接，MCU微处理器通过GPRS模块将数据发送给移动终端；供电单元为其它各模块提供工作电压。土壤温湿度传感器U1选用JWSL-5VB保护型温湿度变送器，其接口为0～5V模拟量接口，输出信号为直流电压信号，范围为0～5V，温度与湿度信号从各自的通道输出，相互独立。土壤温湿度传感器U1埋入土壤中，采集地表下0～100cm各个深度处土壤水分信息，并转化为0～5V模拟电压信号进行输出。考虑到成本和处理性能的要求，MCU微处理器U4用低功耗8位微处理器ATmega128。该芯片硬件资源丰富，具有功耗低、功能多、价格便宜和性能强大等优点。Atmega128自身带有128K字节Flash存储器，程序可直接通过编程器下载到片内Flash中，同时再带4K字节的EEPROM存储器，土壤温湿度传感器U1采集的数据直接存放在EEPROM中。ATmega128内部的ADC具有8个通道，每通道的分辨率为10bit，输入电压范围为0～5V，能够满足监测终端数据巡回采集的需要。如图2所示，土壤温湿度传感器U1输出的信号经过线性转换处理后输入到ATmega128的ADC端口，由ATmega128内部的ADC进行模数转换。信号调理电路包括运放U2和U3、变阻器Rw1、电容C1和C2、电阻R1和R2，其中运放U2和U3选用LM358P运算放大器。土壤温湿度传感器U1输出的电压信号首先经过电容C1和电阻R1组成的低通滤波器进行低通滤波。土壤温湿度传感器U1输出的电压信号本身可能有不稳定因素，会受到其他干扰因素的影响，很多中高频噪声叠加到电压信号中，所以在电压信号进入ATmega128的ADC端口之前，先通过低通滤波器尽可能地把噪声和干扰滤除。这里使用一阶RC低通滤波器进行滤波，截止频率为15.92Hz，可以有效地衰减中高频干扰成分，较好地反映出电压信号的变化。电压信号通过滤波器后，再经由运放U2构成的一级电压跟随器缓冲及由电阻R2和变阻器Rw1组成的分压电路转换成0～4.09V的电压信号后，再经由运放U3构成的一级电压跟随器缓冲，最后送入ATmega128的ADC端口，其中温度信号送ADC1口，湿度信号送ADC2口。如图3所示，GPS模块包括GPS传感器U5、三极管Q1、二极管D1和电阻R3～R8，其中GPS传感器U5选用GPS-C3-470内置天线GPS芯片。GPS-C3-470通过ATmega128的COM2口连接，由于其接口为TTL电平接口，可以直接与ATmega128的串行接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田土壤墒情远程监测终端，其特征在于：包括数据采集单元、MCU微处理器、GPS模块、无线通信单元和供电单元；所述数据采集单元包括土壤温湿度传感器和信号调理电路，所述土壤温湿度传感器埋入土壤中，采集地表下0～100cm各个深度处土壤水分信息，并转化为0～5V模拟电压信号；所述信号调理电路对所述模拟电压信号进行滤波和缓冲，并与所述MCU微处理器的ADC端口连接；所述MCU微处理器通过所述ADC端口读取所述模拟电压信号并进行转换，同时经COM1口和COM2口分别与所述无线通信单元和所述GPS模块进行通信连接；所述GPS模块通过所述COM1口与所述MCU微处理器连接，并接收GPS定位卫星传送的导航电文，用于确定具体地理位置；所述无线通信单元包括GPRS模块和SIM卡，所述GPRS模块经所述COM2口与所述MCU微处理相连接，所述MCU微处理器通过所述GPRS模块将数据发送给移动终端；所述供电单元为其它各模块提供工作电压。

【技术特征摘要】
1.一种农田土壤墒情远程监测终端，其特征在于：包括数据采集单元、MCU微处理器、GPS模块、无线通信单元和供电单元；所述数据采集单元包括土壤温湿度传感器和信号调理电路，所述土壤温湿度传感器埋入土壤中，采集地表下0～100cm各个深度处土壤水分信息，并转化为0～5V模拟电压信号；所述信号调理电路对所述模拟电压信号进行滤波和缓冲，并与所述MCU微处理器的ADC端口连接；所述MCU微处理器通过所述ADC端口读取所述模拟电压信号并进行转换，同时经COM1口和COM2口分别与所述无线通信单元和所述GPS模块进行通信连接；所述GPS模块通过所述COM1口与所述MCU微处理器连接，并接收GPS定位卫星传送的导航电文，用于确定具体地理位置；所述无线通信单元包括GPRS模块和SIM卡，所述GPRS模块经所述COM2口与所述MCU微处理相连接，所述MCU微处理器通过所述GPRS模块将数据发送给移动终端；所述供电单元为其它各模块提供工作电压。2.根据权利要求1所述的一种农田土壤墒情远程监测终端，其特征在于：所述土壤温湿度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美金，
申请(专利权)人：湖州慧能机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33