[发明专利]一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统

权利要求书

1.一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：包括：

设置在大棚中的无线传感节点、自动灌溉控制系统以及无线汇聚节点、无线网关节点、云服务器和监控终端，监控终端包括手机、平板电脑和PC；

无线传感节点布设于每个大棚中，主要功能一是实时采集农作物的生长环境数据，逐级发送到各监控终端，二是接收监控终端的控制指令，控制各大棚的自动灌溉等设备运作，需要布设的节点数量根据大棚的面积大小决定；

每个无线传感节点的数据通过ZigBee组建的无线网络与无线汇聚节点连接，无线汇聚节点通过ZigBee组建的无线网络与无线网关节点连接，无线网关节点完成ZigBee网络到WIFI网络的对接，通过WIFI连接到云服务器，由云服务器完成大数据的存储和分析，手机、平板电脑、PC等监控终端可通过Internet访问云服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：所述土壤导电率传感器(2)利用太阳能电池(9)提供能源，运用“电流-电压”四端法构成土壤导电率监测系统，该系统采用单片机(1)控制，利用ZigBee无线收发模块(6)实现土壤导电率传感器测量结果的无线传输，对土壤导电率实时远程监测，及时了解土壤的相关物理化学性质的变化。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：所述土壤导电率监测系统包括两个电流端和两个电压端，电流端为两根不锈钢电流探针(32)，其长度为15cm，间距20cm；电压端为两根不锈钢电压探针(33)，其长度15cm，间距10cm，电流探针(32)、电压探针(33)上方设有绝缘胶木板(31)激励恒流源经过两个电流端流入大地；

土壤导电率监测系统由恒流源发生电路(21)产生恒流信号输送到电流探针(32)，由电压探针(33)检测随土壤电导率变化的电压信号，电压信号采集电路(23)采集电压信号并调理后，通过AD转换器(24)对信号进行A/D转换处理，采用单片机(20)控制，利用Zigbee无线收发模块(6)对检测到的土壤电导率进行数据传，系统采用太阳能间接供电，太阳能电池(9)与锂电池(11)通过充放电管理电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：太阳能电池采(9)用宇辉YHP－AB－5－320滴胶太阳能电池板，峰值功率1.6w、开路电压5.6V、工作电流320mA、工作电压5V、短路电流为384mA，锂电池(11)采用飞毛腿公司的650mAh手机电池，其标称电压为3.7V，充电限制电压为4.2V，充放电管理电路(10)实现锂电池(11)的充放电控制并提供电池的状态信息，并将锂电池(11)电压经稳压后为整个系统供电，Zigbee无线收发模块(6)采用microchip公司的MPF24G40MA，该模块采用芯片MPF24J40构成，同时集成了无线传输所必需的外围器件和板载PCB(Printed Circuit Board)天线，结合microchip公司的MiWi(TM)IEEE 802.15.4无线网络协议栈，可实现无线传感网络的组网及数据的传输，单片机(20)采用美国microchip公司新推出的低功耗单片机PIC18F14K22，该单片机具有8K字节闪存程序存储器，512字节数据存储器，内部集成阻容振荡器，A/D转换器(24)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：所述无线传感节点包括光照度传感器(5)、空气温湿度传感器(4)、土壤温度传感器(3)、土壤电导率传感器(2)、土壤水分传感器(8)；

无线传感节点的供电采用太阳能电池(9)，通过电压转换模块(91)给各个模块及传感器供电。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤基质数据采集与自动监测系统，其特征在于：所述自动灌溉控制系统包括单片机(1)，单片机(1)采用TI公司的超低功耗单片机MP430F149，具有五种低功耗模式，2.2伏工作电压1MHz工作频率时电流为225uA。