[实用新型]无线智能土壤水分自动监测仪

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种仪器，尤其涉及一种对土壤中水分进行监测的无线智能土壤水分自动监测仪。

背景技术：

气象部门在开展墒情或旱情的监测工作中，土壤水分测量是一项十分重要的内容，它对及时掌握各地土壤旱涝灾情，合理安排灌溉资源，都具有非常重要的意义。目前，国内、外土壤水分测量方法有很多种，其中自动测量土壤水分方法是通过探测土壤传导性的获得土壤含水量，如：中子仪法、TDR(Time Domain Reflectometry)和FDR(Frequency DomainReflectometry)等。中子仪法属于将中子源埋入待测土壤中，中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量，但这种方法具有中子辐射，对人体健康有潜在的威胁；TDR法是时间域反射反映土壤水分变化，但该方法仪器安装、标定比较困难；而常用的方法是烘干称重法直接测量土壤的重量含水率和容积含水量；这种办法不仅对取土地块及操作过程要求较高、费时费力，而且精确度不高、连续性差。

发明内容：

为了克服上述土壤水分测定存在的不足，本实用新型的目的是提供一种能够准确、连续、快速、使用方便的无线智能土壤水分自动监测仪。

本实用新型的技术方案是以下述方式实现的：

一种无线智能土壤水分自动监测仪，它包括探测器、数据采集器、终端计算机和数据中心服务器，其特征在于：探测器由一块处理板和若干传感器组成，传感器结构为单杆多节式，传感器外部有保护套管，处理板处理传感器传输来的数据，与数据采集器进行通信，与传感器通过数据传输排线连接。

所述传感器每节由两个圆环电容、电路板(LY0101、LY0102)组成，传感器对相对应土壤水分进行采集，变换成频率信号，通过数据传输排线传输到处理板。

所述电路板(LY0102)上具有LC振荡电路和分频电路，圆环电容作为振荡电路的一部分，将水分的变化转换为频率的变化，通过数据传输排线送到电路板(LY0101)。

所述振荡电路的振荡频率变化在150MHz-100MHz之间。

所述传感器的数量为1～10个。

所述的数据采集器由连接板(LY0103)、处理板(LY0104)和无线收发模块(LY0107)组成，主要完成数据的定时采集、存储、无线发送功能；连接板(LY0103)通过双排插座(XS4)和处理板(LY0104)的XP1交换数据。

所述的无线收发模块LY0107选用400兆赫兹的无线收发模块，完成现场和机房的数据交换。

所述的数据采集器对外具有RS485、RS232和无线通讯接口，完成对传感器、后台管理软件的数据交换工作。

所述的探测器与数据采集器之间的通信采用RS485总线。

本实用新型的电容式传感器原理是：

电容传感器主要完成土壤水分频率的输出。根据圆环电容传感器测量原理，土壤含水量的不同，引起圆环电容的介质变化，于是电容值就会改变，从而引起LC振荡器的振荡频率变化。传感器把高频信号变换后输出。

本实用新型的积极效果是：

a)采用高频电容测量技术，准确检测不同土壤水分，保证了信号的真实、准确性；

b)采用高性能、高精度单片机技术，完成频率信号的计算处理，保证水分数据的计算、测量的精度；

c)土壤探测器与采集器之间的通信采用RS485总线技术，不仅扩展性强，而且特别增强了防雷击设计，保证了探测系统稳定工作和数据传输的可靠性。

d)采集器与终端计算机之间采用有线或无线通信，灵活性强；无线通信距离远，误码率低，安装方便。

c)仪器连续、不间断、随时提取数据，有烘干法无法比拟的优点性。

d)传感器精度高，使用简单，安装、调试、标定、维护方便。

本实用新型是电容传感器技术、单片机嵌入式设计、数据通信和计算机网络集成于一体的智能土壤水分探测仪器。通过合理布设监测站点，可以及时、准确、系统地监测旱情变化，科学合理的分析和预测，建立农田水分监测、预报和灌溉决策服务于一体的土壤墒情测报系统，对指导抗旱有着重要的实用价值和重大的现实意义。

附图说明：

图1为本实用新型的系统组成方框图。

图2为多节式土壤水分探测器原理结构示意图。

图3为探测器处理板LY0105电路原理示意图。

图4为电路板LY0102振荡电路和分频电路原理示意图。

图5为电路板中的片选器LY0101布线图。