[发明专利]基于嵌入式系统的土壤含水量监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤湿度监测装置，其特别适用于土壤湿度变化较大的丘陵、山地或面积较大的农田等，用于监测土壤湿度。

背景技术

中国农业和农村现代化建设，正在进入以信息化带动现代化的全新时期，经过20多年的实践探索和对未来发展趋势的预测表明，中国农业发展趋势是从农业现代化走向农业信息化，从现代农业走向信息农业。农业生产管理信息化、农业科学技术信息化、农业经营管理信息化和农业资源环境信息化是信息化农业的重要组成部分，由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向集约经营转变是农业信息化过程中迈出的重要一步。土壤水分对作物的生长状态如叶面积指数、光合作用、对营养的吸收有直接的影响，土壤水分的测量与监控是信息化农业中农业生产管理信息化、农业科学技术信息化和农业资源环境信息化的重要组成部分。

然而，通过对现有的土壤含水量监测仪进行了解可知：现有的土壤含水量测试仪均是由单机组成。使用者手持测试仪测量农田中某点的土壤含水量并记录，对于地块较大的农田或土壤含水量变化较大的丘陵地带，则需要在不同位置测试多组数据。此外，土壤湿度数据的测量和后期的数据处理经常浪费大量的人力和物力，因此现有的这种测量仪器使用效率低下。另外，各个测试仪之间没有有效的通信链路或只能通过有线的方式组网通信，目前多数土壤湿度测试仪是需要电缆与传感器连接，多个传感器的数据采集器一般通过总线的方式连成一个测试系统，此种数据采集方式不太适合田间使用，因为太多的布线会给田间管理带来不便，从而增加了农业生产中土壤含水量测试的成本，进而有悖于信息化农业所要求的农业生产高产、高效的主旨。现在的发展趋势是一个具有无线通信功能的主机及多个无线传感器节点构成。随着嵌入式系统和无线传感器网络的发展，无线传感器可以很容易的嵌入TCP/IP协议，通过Internet实现远程监测功能。

因此，有必要提供一种改进的土壤含水量监测仪，以便克服现有技术的缺点与不足。

发明内容

本发明的目的是克服传统农业生产中盲目灌溉和现有的有线传感器网络难以组网和维护从而导致不能大规模推广应用的缺点，提供一种由AVR系列单片机和弧形电极对组成的土壤湿度传感器、三星ARM7 S3C44B0X芯片及外围电路、无线收发模块、太阳能供电系统组成的基于嵌入式系统的土壤含水量监测仪。

本发明提供的技术方案是：一种基于嵌入式系统的土壤含水量监测仪包括由AVR系列Mega16单片机、弧形电极对和信号调理电路组成的土壤湿度传感器；由三星ARM7 S3C44B0X芯片及外围电路和带触摸屏的液晶显示器构成的上位机控制系统；nRF905系列无线通信模块；由太阳能电池板和蓄电池组成的供电系统。所述单片机直接采集土壤湿度传感器测量的土壤电导率数据并在单片机内部转换成土壤湿度数据，然后同时通过所述无线通信模块根据上位机的要求实时或定时传输测量数据或接收上位机控制指令。用户通过土壤含水量监测仪的上位机液晶显示器中的图形用户界面控制相应传感器节点，实现远距离无线监测，也可以通过无线通信控制传感器上传历史数据，用户还可以通过该界面设定采样频率定时采集数据、读取EEPROM的历史数据等操作。

本发明的优点在于：由AVR系列单片机和弧形电极对组成的土壤湿度传感器、三星ARM7 S3C44B0X芯片及外围电路、无线收发模块、太阳能供电系统组成的基于嵌入式系统的土壤含水量监测仪能实时或定时测量和传输各节点所在位置周围的土壤湿度数据，无线收发模块克服了传统有线传感器网络组网困难、难以维护的缺点。太阳能供电系统有效解决了野外、山间等远离电网的农田中传感器网络的供电问题，且低压供电保证了人畜的安全。

此外，本发明的优点还在于：相对于传统的土壤含水量监测仪，本测试仪可准确地测量节点所在位置周围的土壤湿度情况，并且可以根据测量的湿度数据控制滴灌或微灌系统的工作状态，从而节约了大量的水资源，其相对于传统的有线土壤含水量测试仪，本发明提供的监测装置可大大地节约大量的信号线和供电电线，克服了有线传感器网络组网难、难以维护且成本较高的缺点。另外，本发明提供的土壤含水量监测仪可允许任意增删土壤含水量测试仪中节点的数量和改变各节点的位置。

下面将结合附图，通过优选实施例详细描述本发明。

附图说明

图1为本发明的基于嵌入式系统的土壤含水量测试仪的上位机的总体结构图。

图2为图1所示基手嵌入式系统的土壤含水量测试仪的土壤电导率测试节点结构图。