便攜式多參數農田信息采集儀制造技術

本實用新型專利技術涉及農田信息采集，具體是一種便攜式多參數農田信息采集儀。滿足了精細農業農田信息采集的需求，包括信息處理主機、用于檢測土壤參數的土壤屬性傳感器；信息處理主機包含機殼、置于機殼內的信息處理電路；信息處理電路包含單片機、與單片機相連的存儲器、ＧＰＳ接收模塊、ＭＡＸ２３２電平轉換芯片、Ａ／Ｄ轉換芯片、用于檢測環境溫濕度的溫濕度傳感器，以及３路輸出端與Ａ／Ｄ轉換芯片相連的信號放大電路；機殼上設有與單片機連接的ＬＣＤ顯示屏、鍵盤、與ＭＡＸ２３２電平轉換芯片連接的通訊接口、實現各傳感器與信息處理電路連接的信息采集接口。本實用新型專利技術結構合理、緊湊，能快速實現農田測量點的定位、農田測量點處多種土壤屬性信息和環境信息的測量。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及農田信息采集，具體是一種便攜式多參數農田信息采集儀。
技術介紹
精細農業是基于信息和知識支持的現代農業，其核心是動態、實時地獲取 農田小區土壤和農作物的信息，診斷作物長勢和產量時空差異的原因，并對小 區進行準確的灌溉、施肥、噴藥，最大限度地提高水、肥和藥物的利用效率， 增加產量，減少環境污染，獲得最佳的經濟效益和生態效益。其中，快速有效 地采集和描述影響作物生長的田間信息，是開展精細農業實踐的重要基礎。田 間信息大致可以分為土壤屬性信息(如土壤含水量、土壤緊實度、土壤溫度、 土壤電導率、土壤pH值等)、位置信息、作物生長信息、農田環境信息(如環 境的溫濕度)和作物產量信息等，具有量大、多維、動態、不確定、不完整、 稀疏性、時空變異性強等特點。因此，由于農田信息采集的特殊性野外測量、 測量范圍廣、測量點分散等，如果使用單一檢測功能的儀器來測量農田信息， 那么每測一種農田信息，就要重復地在農田區域定位、采樣、測量、數據處理。 不但要耗費大量人力，而且效率低，實時性差，不能滿足精細農業農田信息采 集的需求。
技術實現思路
本技術為了能滿足精細農業農田信息采集的需求，主要針對土壤屬性供了一種便攜式多參數農田信息采 集儀。本技術是采用如下技術方案實現的便攜式多參數農田信息采集儀， 包括信息處理主機、用于檢測土壤參數的土壤水分傳感器、土壤緊實度傳感器、 土壤電導率傳感器、土壤pH值傳感器、土壤溫度傳感器；信息處理主機包含 機殼、置于機殼內的信息處理電路；信息處理電路包含單片機、存儲器、GPS 接收模塊、MAX232電平轉換芯片、A/D轉換芯片、用于檢測環境溫濕度的溫 濕度傳感器、以及3路分別用于對土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土 壤pH值傳感器的輸出信號進行放大的信號放大電路，存儲器、GPS接收模塊、 MAX232電平轉換芯片、A/D轉換芯片、以及溫濕度傳感器與單片機相連，信 號放大電路的輸出端與A/D轉換芯片相連；機殼上設有與單片機連接的LCD 顯示屏、鍵盤、與MAX232電平轉換芯片連接的通訊接口、以及實現各傳感 器與信息處理電路連接的信息采集接口 ，溫濕度傳感器的探頭設置于機殼外 側。為了信息處理主機能將采集到的農田信息通過無線傳輸方式傳輸至上位 機，本技術所述采集儀還配置有采用與信息處理主機同類型通訊接口的 GSM通訊模塊。另外，為了減小信息處理主機的體積，進一步實現攜帶方便的目的，信息 處理主機的信息采集接口采用接口共用方式，即僅設置l-2個信息采集接口， 在測量土壤不同屬性時，將相應的傳感器與其中一相應的信息采集接口相連， 即可在單片機控制下進行相應土壤屬性的測量。所述土壤水分傳感器、土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤pH 值傳感器、土壤溫度傳感器、溫濕度傳感器是現有公知產品，能由市面直接購得；與現有技術相比，以本技術所述采集儀在各農田測量點進行農田信息 采集時，內置于信息處理主機的GPS接收模塊可以在進行采集田間信息屬性 值的同時獲取測量點的GPS定位信號，并傳輸至單片機，由單片機處理得出 農田測量點的經、緯度信息，便于快速建立地理位置與農田狀況的對應關系； 內置于信息處理主機的溫濕度傳感器，通過設置于機殼外側的探頭可以實時測 量當前環境的溫、濕度和露點溫度；與信息處理主機外接的土壤屬性傳感器對 各土壤屬性土壤水分、土壤緊實度、土壤溫度、土壤溶液pH值、以及土壤 溶液電導率進行實時、快速檢測；傳感器將檢測信號傳輸至信息處理電路的單 片機，在相應軟件支持下，單片機將經換算處理得到的參數值或直接獲取得到 的參數值經由LCD顯示屏顯示、存儲器存儲，同時，由MAX232電平轉換芯 片電平轉換后，由通訊接口將與測量點對應的經、緯度信息和土壤屬性信息、 環境溫濕度信息通過有線或無線通訊方式上傳至上位機，由上位機進行后續匯 總、分析處理。所述信息處理電路采用的單片機、存儲器、GPS接收模塊、 MAX232電平轉換芯片、A/D轉換芯片、溫濕度傳感器皆是現有公知集成電路 芯片，在各芯片的型號選定后，之間的連接關系為本
的技術人員所公 知，且信息處理電路中的信號放大電路亦為現有公知電路，且電路變形很多， 因此，說明書中未對信息處理電路進行描述，僅提供可實現電路原理圖一份， 見附圖2所示。本技術結構合理、緊湊，能快速實現農田測量點的定位、以及農田測 量點處多種土壤屬性信息(土壤含水量、土壤緊實度、土壤溫度、土壤電導率、 土壤pH值)和環境信息(環境溫濕度)的測量，滿足精細農業對農田信息采集的需求。附圖說明圖1為本技術的原理方框圖2為本技術信息處理電路的一具體電路原理圖；具體實施方式便攜式多參數農田信息采集儀，包括信息處理主機、用于檢測土壤參數的 土壤水分傳感器、土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤pH值傳感器、 土壤溫度傳感器；信息處理主機包含機殼、置于機殼內的信息處理電路；信息 處理電路包含單片機、存儲器、GPS接收模塊、MAX232電平轉換芯片、A/D 轉換芯片、用于檢測環境溫濕度的溫濕度傳感器、以及3路分別用于對土壤緊 實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤pH值傳感器的輸出信號進行放大的信 號放大電路，存儲器、GPS接收模塊、MAX232電平轉換芯片、A/D轉換芯片、 以及溫濕度傳感器與單片機相連，信號放大電路的輸出端與A/D轉換芯片相 連；機殼上設有與單片機連接的LCD顯示屏、鍵盤、與MAX232電平轉換芯 片連接的通訊接口、以及實現各傳感器與信息處理電路連接的信息采集接口， 溫濕度傳感器的探頭設置于機殼外側。還配置有采用與信息處理主機同類型通 訊接口的GSM通訊模塊。具體實施時，土壤水分傳感器采用SWR-2型土壤水分傳感器；土壤緊實 度傳感器采用杭州傳感器廠生產的CL-YB-13型電阻應變拉壓力傳感器；土壤 溫度傳感器采用美國DALLAS半導體公司生產的一款基于l-Wire總線協議的 可編程數字溫度傳感器DS18B20型溫度傳感器；土壤pH值傳感器采用武漢能 世化學有限公司的高性能pH復合電極ASP2101電極；土壤電導率傳感器采用武漢能世化學有限公司的SDL-1型電導電極;溫濕度傳感器采用數字式溫濕度 傳感器SHT11;單片機采用Winbond公司的78LE58芯片；GPS接收模塊采用 u-Blox AG公司生產的內置式16通道GPS接收模塊LEA-4S; A/D轉換芯片采 用美國德州儀器公司(TI)生產的TLC2543型A/D轉換芯片；鍵盤采用行列 式按鈕；LCD顯示屏采用122X32字符型液晶顯示模塊TJDM12232C;存儲 器采用ATMEL公司生產的512K位串行電可擦的可編程只讀存儲器 AT24C512; GSM通訊模塊采用Wavecom公司研制的Wavecom WMOD2B Modem;通訊接口為標準RS232接口；機殼采用工程塑料制成，既減輕了儀 器質量，又滿足了強度要求。權利要求1、一種便攜式多參數農田信息采集儀，其特征在于包括信息處理主機、用于檢測土壤參數的土壤水分傳感器、土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤pH值傳感器、土壤溫度傳感器；信息處理主機包含機殼、置于機殼內的信息處理電路；信息處理電路包含單片機、存儲器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種便攜式多參數農田信息采集儀，其特征在于：包括信息處理主機、用于檢測土壤參數的土壤水分傳感器、土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤ｐＨ值傳感器、土壤溫度傳感器；信息處理主機包含機殼、置于機殼內的信息處理電路；信息處理電路包含單片機、存儲器、ＧＰＳ接收模塊、ＭＡＸ２３２電平轉換芯片、Ａ／Ｄ轉換芯片、用于檢測環境溫濕度的溫濕度傳感器、以及３路分別用于對土壤緊實度傳感器、土壤電導率傳感器、土壤ｐＨ值傳感器的輸出信號進行放大的信號放大電路，存儲器、ＧＰＳ接收模塊、ＭＡＸ２３２電平轉換芯片、Ａ／Ｄ轉換芯片、以及溫濕度傳感器與單片機相連，信號放大電路的輸出端與Ａ／Ｄ轉換芯片相連；機殼上設有與單片機連接的ＬＣＤ顯示屏、鍵盤、與ＭＡＸ２３２電平轉換芯片連接的通訊接口、以及實現各傳感器與信息處理電路連接的信息采集接口，溫濕度傳感器的探頭設置于機殼外側。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張淑娟，裘正軍，王鳳花，
申請(專利權)人：山西農業大學，
類型：實用新型
國別省市：14[中國|山西]