[实用新型]一种土壤墒情采集器

说明书

本实用新型提供了一种土壤墒情采集器，本采集器利用FD阻抗法土壤水分传感器检测土壤水分，数字温度传感器测量土壤温度，经单片机处理后实时显示并存储，根据按键选择的模式决定数据通过蓝牙发送至手机或GPRS传输至PC上位机，结合无线通讯及GPS等技术，实现测定点的土壤温湿度与位置的即插、即测、即存以及即发等功能。

技术领域

本实用新型涉及环境监测领域，具体为一种土壤墒情采集器。

背景技术

土壤墒情的有效获取是精准农业发展的前提，是实现节水灌溉的基础。美国等西方国家在20世纪70年代首先采用中子衰减法采集土壤含水量对土壤墒情进行了监测与预估。进入21世纪后，土壤墒情监测技术及设备的发展迅速，结合网络通讯技术实现了土壤墒情监测的即时通讯与网络化传输。国内农业现代化进程相对较慢，我国自20世纪80年代开始进行土壤水分及相关问题的研究，并提出了“四水转化”概念。随着精细农业这一现代化理念的出现，国内越来越多的学者开始进行土壤墒情的相关研究，关于土壤温湿度检测的方法与技术也日新月异。尤其是物联网技术的发展，国内出现了一系列结合无线通信技术的墒情检测系统。现有技术中出现了基于LoRa的节水灌溉系统，基于ZigBee无线传感网络的土壤墒情监测系统，基于ARM和GPRS的远程土壤墒情监测预报系统，这些系统基本都具有物联网的结构模式，但均存在传感器精度较低、兼容性差以及成本高等问题，大面积推广使用较困难。

发明内容

本实用新型即是针对以上技术缺陷，提供了一种土壤墒情采集器。

本实用新型提供的一种土壤墒情采集器主要包括：主控CPU、电源模块、土壤水分传感器、土壤温度传感器，通过传感器电路、数据采集控制电路、无线通信电路、显示电路、存储电路以及按键输入电路连接而成，具体结构如下：

土壤水分传感器主要由电源电路、高频振荡电路、检波电路以及放大电路等部分组成。电源电路采用LM2576S-5.0稳压芯片将输入电压稳定在5V；高频振荡电路采用100MHz有源晶振产生一个100MHz的正弦信号。检波电路采用二极管检波电路，分别接采样阻抗两端，检波电路输出为采样电压Ua、Ub，为差分放大输出信号。放大电路采用AD623作为放大器，放大电路的输入为检波电路输出的采样电压。

土壤温度传感器：采用数字温度传感器DS18B20。

主控CPU：采用STM32系列单片机。

通信及定位模块电路：以SIM808模块为通信及定位模块。

存储电路：采用TF卡作为存储单元。

显示与控制电路：采集器设有5个轻触按键，用于系统工作模式的选择、数据发送、系统唤醒、GPS的开关以及一个预留按键。系统显示采用0.91寸OLED屏。

系统供电电路：采用18650锂电池供电，利用升压模块将电池输出电压升至5V，利用AMS1117-3.3稳压模块为系统提供3.3V电压。

本实用新型提供的土壤墒情采集器，采用SIM808为GSM/GPRS/GPS集成模块，可低功耗实现短信、语音通话、蓝牙、GPRS数据的传输等功能，支持3.3和5.0VTTL串口，5～18V的宽电压工作范围。集成PA提供10dBm的输出功率，内置蓝牙符合蓝牙specifican3.0+EDR标准，采用集成AT指令。此外，本采集器还可扩展多种通信方式，如串行通信接口与NRF24L01接口等。TF卡相比SD卡或U盘模块更加小巧，相比Flash更加方便读取，利用STM32F103自带SDIO接口读取速度更快。OLED显示屏是采用有机发光二极管显示，具有自发光、广视角、极低耗电、响应速度快等特点。相比LCD屏占用IO口少且体积小，面积仅为40mm×12mm。工作电压为3.3～5.0V，分辨率为128×32，I 2C通信接口。