本發(fā)明涉及區(qū)域農(nóng)田、設施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測領域，特別涉及一種土壤水勢監(jiān)測裝置。

背景技術：

土壤由巖石風化而成的礦物質(zhì)、動植物，微生物殘體腐解產(chǎn)生的有機質(zhì)、土壤生物以及水分、空氣，氧化的腐殖質(zhì)等組成。固體物質(zhì)包括土壤礦物質(zhì)、有機質(zhì)和微生物通過光照抑菌滅菌后得到的養(yǎng)料等。液體物質(zhì)主要指土壤水分。氣體是存在于土壤孔隙中的空氣。土壤中這三類物質(zhì)構成了一個矛盾的統(tǒng)一體。它們互相聯(lián)系，互相制約，為作物提供必需的生活條件，是土壤肥力的物質(zhì)基礎。因此通過控制土壤因素就可影響植物的生長和產(chǎn)量。無論是從事生態(tài)學研究，還是從事農(nóng)業(yè)研究特別是精準農(nóng)業(yè)研究，對土壤因素的長期測量是非常重要的。其中，對土壤水勢數(shù)據(jù)的監(jiān)測尤為重要。

土壤水勢數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的測量方法主要是由人工攜帶土壤監(jiān)測儀器到現(xiàn)場測量，需要耗費大量的人力，效率低，且數(shù)據(jù)獲取的頻率也較低。對于地理位置偏遠且條件艱苦的野外實驗點，獲取數(shù)據(jù)的成本高。因此迫切需要能夠在野外長期在線監(jiān)測且能遠程無線傳輸數(shù)據(jù)的土壤監(jiān)測裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種土壤水勢監(jiān)測裝置，便于遠程監(jiān)測并能無線傳輸土壤水勢數(shù)據(jù)，適于野外使用。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種土壤水勢監(jiān)測裝置，包括一傳感單元，包括傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述傳感器設置在被監(jiān)測的土壤中，所述傳感器獲取土壤水勢數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對所述土壤水勢數(shù)據(jù)信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；一處理單元，與所述傳感單元相連，接收并處理所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的所述土壤水勢 數(shù)據(jù)信號，產(chǎn)生被監(jiān)測的土壤的水勢值；一無線通信單元，與所述處理單元相連并進行數(shù)據(jù)交互，并向外傳送所述水勢值；一防水外殼，所述處理單元和所述無線通信單元設置在所述防水外殼內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述處理單元包括處理器和存儲器，所述存儲器上存儲被監(jiān)測的土壤的基本參數(shù)，所述處理器根據(jù)所述基本參數(shù)與所述土壤水勢數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生所述水勢值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述無線通信單元可根據(jù)無線通信協(xié)議ZIGBEE或3G進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述無線通信單元還包括一外置天線，所述外置天線設置在所述防水外殼的外表面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括一定位單元，與所述處理單元連接，向所述處理單元提供所述土壤水勢監(jiān)測裝置的位置信息，并通過所述無線通信單元向外傳送所述位置信息，所述定位單元設置在所述防水外殼內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述定位單元包括一GPS定位芯片。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括一電源單元，設置在所述防水外殼內(nèi)，向所述傳感單元、所述處理單元和所述無線通信單元供電。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電源單元包括鋰電池模組。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括設置在所述外殼上的太陽能電池板，與所述電源單元連接，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能輸送到所述電源單元。

本發(fā)明提供的一種土壤水勢監(jiān)測裝置，便于遠程監(jiān)測并無線傳輸土壤水勢數(shù)據(jù)，以滿足對農(nóng)作物的科研和生產(chǎn)的需要。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將經(jīng)過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1是本發(fā)明的一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了 更多的細節(jié)以便充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。

圖1是本發(fā)明的一個實施例的結構示意圖。如圖所示，土壤水勢監(jiān)測裝置100包括一傳感單元1、一處理單元2、一無線通信單元3和一防水外殼4。其中，傳感單元1包括傳感器11和數(shù)模轉(zhuǎn)換器12。傳感器11可以是金屬探針，直接插入到被監(jiān)測的土壤中，用于獲取土壤水勢數(shù)據(jù)信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器12對傳感器11獲得的土壤水勢數(shù)據(jù)信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，即將金屬探針獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。處理單元2與傳感單元1相連，其接收并處理數(shù)模轉(zhuǎn)換器12發(fā)送的土壤水勢數(shù)據(jù)信號，從而產(chǎn)生被監(jiān)測的土壤的水勢值。無線通信單元3與處理單元2相連并進行數(shù)據(jù)交互，無線通信單元3可以將所處理單元2產(chǎn)生的水勢值向外無線傳送到土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)中心或其它數(shù)據(jù)采集中心。處理單元2和無線通信單元3設置在防水外殼內(nèi)，防水外殼起到防水作用，使得土壤水勢監(jiān)測裝置100適于野外工作。

較佳地，處理單元2包括處理器21和存儲器22，存儲器22上存儲被監(jiān)測的土壤的基本參數(shù)，處理器21接收處理數(shù)模轉(zhuǎn)換器12發(fā)送的土壤水勢數(shù)據(jù)信號，根據(jù)基本參數(shù)對土壤水勢數(shù)據(jù)信號進行處理。工作時，傳感器將土壤水勢的大小轉(zhuǎn)換為土壤吸力的大小，然后將土壤吸力大小轉(zhuǎn)換為差動電壓信號，對此信號進行調(diào)零和校正，最后獲得輸出信號以顯示最終的輸出電壓值，并根據(jù)測試數(shù)據(jù)標定情況做一土壤含水量表頭，從而產(chǎn)生被監(jiān)測土壤的水勢值，并可以將水勢值存儲在存儲器22上。

較佳地，無線通信單元3可根據(jù)通信協(xié)議ZIGBEE或3G進行無線數(shù)據(jù)傳輸?？梢岳斫獾?，無線通信單元3是一個可切換通信協(xié)議的通信模塊，根據(jù)不同的需求可以提供通信協(xié)議ZIGBEE和3G的無線傳輸。ZIGBEE技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。本實施例可以采用的ZIGBEE頻段是2.4G。3G是第三代移動通信技術，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上，主要利用互聯(lián)網(wǎng)遠程傳輸應用。

較佳地，無線通信單元3還包括一外置天線(圖未示)，其設置在所述防水外殼的外表面。外置天線可以采用塑膠棒結構設計，以防止雷擊，更適于野外使用。

較佳地，土壤水勢監(jiān)測裝置100還包括一定位單元5，與處理單元2連接。定位單元5向處理單元2提供土壤水勢監(jiān)測裝置100的位置信息，并通過無線通信單元3向外傳送位置信息。在發(fā)生傳輸故障、機械故障或其它特殊情況下，可以方便維護人員準確定位本監(jiān)測裝置。更佳地，定位單元5包括一GPS(全球定位系統(tǒng))定位芯片。

較佳地，土壤水勢監(jiān)測裝置100還包括一電源單元6，設置在防水外殼4內(nèi)。電源單元6向傳感單元1、處理單元2和無線通信單元3供電。更佳地，電源單元6包括鋰電池模組。

較佳地，土壤水勢監(jiān)測裝置100還包括設置在外殼4上的太陽能電池板(圖未示)，與電源單元6連接，其將太陽能轉(zhuǎn)換成電能輸送到電源單元6。特別適用于地理位置偏遠且條件艱苦的野外實驗點，充分利用自然能源，有效降低人力成本。

隨著無線技術的快速發(fā)展和日趨成熟，無線通信也發(fā)展到一定的階段，其發(fā)展的技術越來越成熟，應用范圍也越來越廣，作用越來越重要。本發(fā)明正是將無線技術融合到現(xiàn)代化的土壤監(jiān)測技術中，通過傳感單元得到實時數(shù)據(jù)，通過處理單元分析產(chǎn)生準確的土壤水勢值，利用無線通信單元向外傳送到土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)中心或其它數(shù)據(jù)采集中心。本發(fā)明提供的一種土壤水勢監(jiān)測裝置，其傳感器的監(jiān)測范圍達0～85KPa，無線傳輸?shù)淖畲缶嚯x是2KM，工作溫度-40℃～85℃。該裝置可以對土壤作物的每一個生長發(fā)育狀態(tài)過程以及環(huán)境要素的現(xiàn)狀實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化監(jiān)控，同時運用無線傳輸技術及計算機分析控制等先進技術實現(xiàn)對農(nóng)作物生長、土壤墑情、環(huán)境氣候等從宏觀到微觀的監(jiān)測預測，同時傳感器的直接無線傳輸降低了功耗。指導人們根據(jù)各種實時情況適時、適地采取相應的灌溉方法及操作手段。改變過去憑經(jīng)驗進行農(nóng)事操作為實現(xiàn)智能化的科學管理，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可控性。

本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明。任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。