多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统技术方案

公开了一种多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统，包括：分层填装实验土壤的有机玻璃土柱；检测有机玻璃土柱内不同层土壤水分温度的水分温度传感器；给有机玻璃土柱内土壤进行灌溉的灌溉装置；工控机，连接灌溉装置阀门根据需求控制灌溉水量，并采集、存储有机玻璃土柱内不同层土壤的水分温度数据和灌溉水量数据；数据采集器，连接水分温度传感器和灌溉装置水表，将土壤的水分温度数据、灌溉水量数据通过串口通讯模块传输给工控机；以及直流电源，连接有控制其按照设定时间断电重启的时间定时器，其中数据采集器、串口通讯模块、时间定时器、直流电源安装在防水箱内。本发明专利技术为实验土壤指标测量及控制灌溉提供方便。验土壤指标测量及控制灌溉提供方便。验土壤指标测量及控制灌溉提供方便。

【技术实现步骤摘要】
多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统


[0001]本专利技术涉及土壤测量
，具体涉及多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统。

技术介绍

[0002]农业的科学种植对于环境提出更高的要求，尤其是水分、温度和施肥氮肥灌溉等因素。而对于环境的把控，检测是第一步，尤其是对于土壤作物来说，土壤的水分、温度的检测非常有必要。但是作物对于土壤的需求不仅仅是表层，其对土壤不同层次的要求也不完全一样。目前大部分是针对表层的检测，对于不同层次的土壤水分、温度的测量却不容易实现，多次挖开检测会破坏测量环境又会导致测量不准确。针对这一问题，分层测量土壤参数的设备及数据采集系统的需要十分迫切。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统，能够分层次测量土壤参数、自动控制灌溉，它结构简单、方便，一次安装便能长期无干扰自动监测，节省人工。
[0004]本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案，一种多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统，包括：
[0005]分层填装实验土壤的有机玻璃土柱；
[0006]检测有机玻璃土柱内不同层土壤水分温度的水分温度传感器；
[0007]给所述有机玻璃土柱内土壤进行灌溉的灌溉装置，该灌溉装置具有检测灌溉水量的水表和控制灌溉水量的阀门；
[0008]工控机，连接所述灌溉装置所述阀门根据需求控制灌溉水量，并采集、存储所述有机玻璃土柱内不同层土壤的水分温度数据和灌溉水量数据；
[0009]数据采集器，连接所述水分温度传感器和所述水表，将土壤的水分温度数据、灌溉水量数据通过串口通讯模块传输给所述工控机；以及
[0010]直流电源，给所述数据采集器、所述土壤水分温度传感器、所述灌溉装置供电，所述直流电源连接有控制其按照设定时间断电重启的时间定时器，其中所述数据采集器、所述串口通讯模块、所述时间定时器、所述直流电源安装在防水箱内。
[0011]在一些示例中，所述有机玻璃土柱为顶部开口的圆柱形结构，所述圆柱形结构直径为30cm，高度为120cm，厚度为1cm。
[0012]在一些示例中，所述有机玻璃土柱内由下至上分层填装底土层、犁底层、耕作层，底土层厚度为55cm、犁底层厚度为15cm、耕作层厚度为20cm。
[0013]在一些示例中，所述工控机包括主机和显示屏，所述显示屏对灌溉水量以及所述有机玻璃土柱内不同层土壤的水分温度数据进行可视化展示。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0015]1.本专利技术通过埋设于有机玻璃容器内底土层、犁底层、耕作层不同土层土壤水分温度传感器对土壤参数进行自动监测，自动化程度高，减少人工。
[0016]2.本专利技术能对灌溉装置进行自动控制，减少人工。
[0017]3.土壤水分温度传感器通讯电缆线套有PVC防水套管，数据采集器、串口通讯模块、直流电源、时间定时器安装于PVC防水箱内，能有效减少地面潮气对设备的损坏，延长系统使用寿命。
[0018]4.数据采集器与工控机采用串口通讯模块有线传输数据，增加了数据传输的抗干扰性，保证了数据传输的稳定。
[0019]5.系统能在设定时间内自动断电重启，防止系统因长期运行而出现死机情况产生，保障数据长期的正常采集，减少故障率。
[0020]6.显示屏能对每个容器的灌溉水量、各层土壤水分温度数据以图形化界面的方式进行展示，人机交互友好。
[0021]由此可见，本专利技术设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0023]图1是本专利技术一实施例提供的多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1‑
实验有机玻璃土柱；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
减压阀；
[0026]2‑
实验土壤；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
‑
手动闸阀；
[0027]3‑
底土层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13
‑
供水管路；
[0028]4‑
犁底层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
‑
数据采集器；
[0029]5‑
耕作层；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
串口通讯模块；
[0030]6‑
土壤水分温度传感器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16
‑
直流电源；
[0031]7‑
灌溉装置；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
‑
时间定时器；
[0032]8‑
水表；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
‑
PVC防水箱；
[0033]9‑
电动阀；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
19工控机；
[0034]10
‑
水压表；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
主机；
[0035]21
‑
显示屏；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
‑
系统软件。
具体实施方式
[0036]<实施例>
[0037]如图1，一种多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统包括：有机玻璃土柱1；检测有机玻璃土柱1内不同层土壤水分和温度的土壤水分温度传感器6；给有机玻璃土柱1内土壤进行灌溉的灌溉装置7；工控机19，其通过数据采集器14连接土壤水分温度传感器6、灌溉装置7；以及直流电源16，给数据采集器14、土壤水分温度传感器6、灌溉装置7供电。
[0038]有机玻璃土柱1可为顶部开口的圆柱形结构，所述圆柱形结构直径为30cm，高度为
120cm，厚度为1cm。
[0039]实验土壤2装填在有机玻璃土柱1内，实验土壤2取自野外农田,按田间实际土壤容重由下至上分层填装底土层3、犁底层4、耕作层5，底土层3厚度可为55cm、犁底层4厚度可为20cm、耕作层5厚度可为25cm。
[0040]土壤水分温度传感器6包括水分温度一体杆、同轴通讯电缆线和PVC防水套管。土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层土壤水氮运移灌溉控制和数据采集系统，其特征在于，包括：分层填装实验土壤的有机玻璃土柱；检测所述有机玻璃土柱内不同层土壤水分温度的水分温度传感器；给所述有机玻璃土柱内土壤进行灌溉的灌溉装置，该灌溉装置具有供水管路以及安装在其上检测灌溉水量的水表和控制灌溉水量的阀门；工控机，连接所述灌溉装置所述阀门根据需求控制灌溉水量，并采集、存储所述有机玻璃土柱的灌溉水量数据和不同层土壤的水分温度数据；数据采集器，连接所述水分温度传感器和所述水表，将土壤的水分温度数据、灌溉水量数据通过串口通讯模块传输给所述工控机；以及直流电源，给所述数据采集器、所述水分温度传感器、所述灌溉装置供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹤，邵东国，杨帆，邹亮峰，顾文权，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：