基于土壤水势测量的手持数据采集终端制造技术

本实用新型专利技术涉及水势记录装置技术领域，尤其涉及一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端，它包括：水势测量终端机和土壤水势变送器以及张力管；所述的土壤水势测量终端机包括：ARM数据处理核心单元、电源管理单元、通信单元、土壤水势测量单元以及数据存储单元。所述的水势测量终端机使用防水塑料外壳。本实用新型专利技术设计了连接土壤水势变送器接口和RS‑485通信接口以及电源接口，以使仪器可以进行土壤水势的实时记录，通过使用市电进行供电，实现独立终端供能。与传统由人工手动测量与记录土壤水势的方式相比，能够大幅度提高工作人员的工作效率，大幅减少劳动强度，并且能适应设施农业精准管理过程中的数据测量和记录准确性、及时性。

Handheld Data Acquisition Terminal Based on Soil Water Potential Measurement

【技术实现步骤摘要】
基于土壤水势测量的手持数据采集终端
本技术涉及水势记录装置
，尤其涉及一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端。
技术介绍
农作物的科学灌溉与土壤的干旱程度密不可分，而判断土壤干旱程度的唯一指标是土壤水势。由于土壤的含水量不直接反应土壤的干旱程度，以往的灌溉控制系统使用土壤含水量代替土壤水势，在不同土壤中，同一含水量可能会形成完全不同的水势，因此使用土壤含水量代替土壤水势几乎没有应用价值。这种以土壤含水量为基础的研究工作与实际应用相脱节，不仅无法达到良好的农作物灌溉效果，同时对人力、物力以及水资源的一种极大浪费。而解决这个问题唯一的方法则是对土壤水势进行直接、精确的测量，以土壤水势为基础，进行植物和水分关系的研究，建立在土壤水势基础上的研究成果与土壤性质的相关性被削弱，从而具有了普遍性，为大规模应用创造了可能，同时也为节水灌溉、智能化农业信息采集提供了有力支撑。同时可以配合智能灌溉系统，不仅可以实现农作物的精确灌溉控制，同时也极大地节约了水资源、人力资源。设施农业是发达地区现代农业的重要标志，是天津沿海都市型农业的支柱产业和农民增收的主要途径，在农业及农村经济发展中的地位和作用越来越重要。随着农业物联网技术的发展，使得设施农业能够实现集中管理，整体监控。在设施农业生产过程中，植物的生长对于水的依赖在其整个生育期内都是毋庸置疑的。传统的大水漫灌或者是不当的灌水制度，将会导致植物发病率大大提高，生长受限，甚至死亡。所以，测量土壤水势是实现节水灌溉的关键技术，土壤水势测量智能数据采集终端可以离线对土壤水势进行测量与记录发送，不仅可以提供土壤水势的数据记录，配合智能灌溉系统更可以为农作物提供更加科学有效的灌溉。目前，传统的灌溉方式大多通过农民田间经验，甚至是大水漫灌的方式，耗时费力，针对性差，并且容易导致植物跟层无机氮的淋失，增加作物养分的流失，给植物和土壤都会带来了不可估量的损失；采用传统的灌溉方式也无法适应在农业物联网环境下实现的温室远程数据采集等相关工作。
技术实现思路
本技术的主要目的就是针对上述问题，提供一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端。本技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端，其特征在于：包括土壤水势信息采集终端机、负压变送器以及张力管；所述土壤水势信息采集终端机包括外壳、电路板以及安装在电路板上的ARM数据处理核心单元、通信单元、电源单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元；所述负压变送器将张力管的真空度转换为电流信号，所述电流信号经由所述土壤水势信号调理单元转换为电压信号并送入所述ARM数据处理核心单元进行模数转换，通过对电压量的采集，实现对土壤水势的检测；所述电池单元用于为ARM数据处理核心单元、通信单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元分别供电。优选地，所述外壳包括壳体和底板，所述电路板通过固定在所述壳体内，壳体通过不锈钢螺丝与安装底板连接，安装底板上方设置有天线安装孔、下部设有电源线固定孔、土壤水势传感器引线孔、RS-485通讯总线引线孔。优选地，所述的壳体与安装底板之间通过密封胶圈进行壳体密封；电源线固定孔、土壤水势传感器引线孔、RS-485通讯总线引线孔分别有防水盖帽，保证壳体的防水性。优选地，所述ARM数据处理核心单元由STM32F103RCT6控制芯片及其外围电路构成。优选地，所述的通信单元包括无线传输模块和RS-485通讯总线模块；数据储存单元包括外部Flash和TF卡。本技术的有益效果是:1本技术设计了连接土壤水势变送器的接口，以供控制器实时采集当前土壤水势；同时控制器接口具有扩展功能，可根据实际需要连接其他传感器实现温室内多种数据的同时采集。2本技术将土壤水势的实时测量数据发送至上位机，同时将数据写入TF卡备份，不仅可以实现全部数据的汇总储存以提供土壤水势-灌溉之间的关系，同时在线数据发送更为节水灌溉提供了数据指导。同时其作为设施农业物联网中间件设备，位于物联网底层设备感知层和上层应用层中间，是设施农业物联网的核心。还兼具数据采集、提取及有效验证，以及预处理数据，统一协议，发送、传输数据等工作。3本技术由于选用了功能、价格比较高的芯片，具备了价格低廉的优点；同时该设计整个设备具有体积小，重量轻，操作简单，节省人工，安装简便，采集数据准确等特点。附图说明图1是安装底板的结构示意图；图2是外壳的结构示意图；图3是系统组成结构示意图；图4是系统整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本技术的具体实施方式。如图1-4所示，一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端，包括土壤水势信息采集终端机、负压变送器6以及张力管7；所述土壤水势信息采集终端机包括外壳、电路板2以及安装在电路板2上的的ARM数据处理核心单元20、通信单元21、电源管理单元22、土壤水势信号调理单元23以及数据储存单元24。其工作时，由负压变送器将张力管的真空度转换为4～20mA的电信号，电流信号经由调理电路转换为0～3.3V的电压信号，随后送入ARM数据处理核心单元进行模数转换，通过对电压量的采集，从而实现对土壤水势的检测；同时系统还可以通过短距离无线模块接收由下位机传感器传回的环境参数数据，如空气温湿度、土壤温湿度、光照等，也能够为植物的高效灌溉提供有力的参考依据；同时系统通过打包环境数据后通过无线模块上传至设施农业物联网的上位机，实现在线数据测量，并同时将测量的数据存入TF卡，实现测量数据实时记录。电源单元通过使用锂电池供电，并通过升压电路提供负压变送器所需的+12V电源，保证整个设备的正常运行。土壤水势信息采集终端机的外壳包括：安装底板1和壳体3；壳体3通过不锈钢螺丝4与安装底板1连接，安装底板1上方设置有天线安装孔10、下部设有电源线固定孔12、土壤水势传感器引线孔13、RS-485通讯总线引线孔14；所述的壳体3与安装底板1之间通过密封胶圈5进行壳体密封；电源线固定孔12、土壤水势传感器引线孔13、RS-485通讯总线引线孔14分别有防水盖帽15保证壳体的防水性。图1示出了本技术土壤水势信息采集终端机的壳体设计情况。由图可见，所述的安装底板1设有密封胶圈6、天线安装孔10、电源线固定孔12、土壤水势传感器引线孔13、RS-485通讯总线引线孔14以及防水盖帽15。图2示出了本技术土壤水势信息采集终端的外壳设计情况。由图可见，所述的壳体3通过四个螺钉4与安装底板1相连。图3示出了本技术土壤水势信息采集终端主机内部系统组成结构设计情况。由图可见，所述的采集终端主机内部系统由ARM数据处理单元20、通信单元21、电源单元22、土壤水势信号调理单元23，数据存储单元24组成。图4示出了本技术土壤水势信息采集终端整体外形设计情况。系统整体结构由张力计管7和采集终端主机外壳1通过负压变送器6进行连接。通过将专家长期积累得到春茬黄瓜的植物全生育期内灌溉处方参数嵌入到该控制器中，精确控制灌溉量以确保植物在不同生长阶段的水分供应，同时大大较少水资源的浪费。采用所述的基于植物全生育期的智能灌溉控制器对春茬黄瓜在整个生育期内进行精确灌溉，将智能灌溉控制器通过悬挂安装孔，安放于日光温室耳房墙壁上，将棚内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端，其特征在于：包括土壤水势信息采集终端机、负压变送器以及张力管；所述土壤水势信息采集终端机包括外壳、电路板以及安装在电路板上的ARM数据处理核心单元、通信单元、电源单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元；所述负压变送器将张力管的真空度转换为电流信号，所述电流信号经由所述土壤水势信号调理单元转换为电压信号并送入所述ARM数据处理核心单元进行模数转换，通过对电压量的采集，实现对土壤水势的检测；所述电源单元用于为ARM数据处理核心单元、通信单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元分别供电；所述外壳包括壳体和底板，所述电路板通过固定在所述壳体内，壳体通过不锈钢螺丝与安装底板连接，安装底板上方设置有天线安装孔、下部设有电源线固定孔、土壤水势传感器引线孔、RS‑485通讯总线引线孔；所述的壳体与安装底板之间通过密封胶圈进行壳体密封；电源线固定孔、土壤水势传感器引线孔、RS‑485通讯总线引线孔分别有防水盖帽，保证壳体的防水性。

【技术特征摘要】
1.一种基于土壤水势测量的手持数据采集终端，其特征在于：包括土壤水势信息采集终端机、负压变送器以及张力管；所述土壤水势信息采集终端机包括外壳、电路板以及安装在电路板上的ARM数据处理核心单元、通信单元、电源单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元；所述负压变送器将张力管的真空度转换为电流信号，所述电流信号经由所述土壤水势信号调理单元转换为电压信号并送入所述ARM数据处理核心单元进行模数转换，通过对电压量的采集，实现对土壤水势的检测；所述电源单元用于为ARM数据处理核心单元、通信单元、土壤水势信号调理单元和数据储存单元分别供电；所述外壳包括壳体和底板，所述电路板通过固定在所述壳体内，壳体通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春阳，王建春，王艳，梁新书，李凤菊，吕雄杰，徐义鑫，张雪飞，宋治文，
申请(专利权)人：天津市农业科学院信息研究所，
类型：新型
国别省市：天津,12