一种基于物联网的土壤监测系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网的土壤监测系统，设置有监控中心和至少一个测量终端；在所述测量终端中设置有传感器、控制模块和无线通信模块，所述传感器对土壤性质进行检测，生成检测信号输出至控制模块，所述控制模块发送测量数据至无线通信模块，经由无线通信模块转换成射频信号传送至监控中心。本实用新型基于物联网技术设计土壤监测系统，通过在各个监测点布设测量终端，利用测量终端进行土壤性质的原位检测，然后通过无线网络发送至远程的监控中心，进行测量数据的存储、处理并发布。使用该系统可以为监测区域内土壤性质的现状评价以及变化趋势的分析预警提供硬件方面的技术支持，这对于滨海后备土地资源的有效利用和管理具有重要的意义。
【专利说明】 —种基于物联网的土壤监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土壤检测【技术领域】，具体地说，是涉及一种用于检测土壤性质特别是土壤含盐量的自动监测系统。
【背景技术】
[0002]盐溃土作为困扰人类的五大土壤问题之一，在全球有着广泛的分布，其按照所处地理位置的不同，被划分成内陆盐溃土和滨海盐溃土。滨海盐溃土由于其所处地理位置的特点，地下水埋深度较浅，蒸发量大且时常有海潮倒灌，造成其水分、盐分变化较为剧烈，因此，创建盐溃土的自动监测系统对于合理管理土地资源具有重要的作用。
[0003]目前，盐溃土的监测研究工作已经开展了很长时间，主要包括直接测量土壤性质法、遥感影像法、电学测量法(包括电导率测量法、电磁测量法以及TDR(Time domainReflectometry with Intelligent MicroElements,时域反射测量)法)等。这些方法各具优缺点，例如:直接测量法虽然简单准确，但却耗时耗力；遥感影像法虽然自动化程度高，但却需要丰富的基础数据；电学测量法由于其监测无损性、连续性以及数据的易取得性而被广泛应用在盐溃土的监测领域，但是由于土壤的电学性质易受到温度、含水率等因素的影响，因此采用电学方法进行土壤监测时，需要综合考虑各个因素对电学性质的影响。尽管各种监测方法技术相对成熟，但是目前多为定期取样或者监测，缺少一种能够远程、原位监测土壤各项参数的监测平台。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的土壤监测系统，以实现对待检测区域土壤性质的原位检测及远程监控。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0006]一种基于物联网的土壤监测系统，设置有监控中心和至少一个测量终端；在所述测量终端中设置有传感器、控制模块和无线通信模块，所述传感器对土壤性质进行检测，生成检测信号输出至控制模块，所述控制模块发送测量数据至无线通信模块，经由无线通信模块转换成射频信号传送至监控中心。
[0007]进一步的，在所述传感器中设置有用于检测土壤含水量的含水率感应探头、用于检测土壤温度的温度感应探头以及用于检测土壤溶液导电能力的电导率感应探头。
[0008]优选的，所述含水率感应探头、温度感应探头和电导率感应探头集成设置，形成一体式结构，以缩减传感器体积，方便安装。
[0009]作为所述无线通信模块的一种优选设计方案，在所述无线通信模块中设置有GPRS模块、SIM卡和射频天线，所述GPRS模块接收控制模块输出的测量数据，经由射频天线转换成射频信号，发送至监控中心。
[0010]进一步的，在所述测量终端中还设置有存储器，连接所述的控制模块，存储测量数据，便于后期查阅。
[0011]又进一步的，在所述测量终端中还设置有电池和电源管理模块，所述电池通过电源管理模块输出工作电源至测量终端中的各用电负载，所述电源管理模块在检测到电池电量下降到临界值时，生成报警信号输出至无线通信模块，经由无线通信模块发送至监控中心进行告警，以提醒工作人员及时更换电池。
[0012]为了提高测量终端在野外环境下工作的安全性和稳定性，优选将所述控制模块、无线通信模块、存储器、电池和电源管理模块内置于一终端密封盒中；在所述终端密封盒上设置有航空防水接头，所述传感器通过导线经由航空防水接头与内置于密封盒中的控制模块相连接，以防止水汽腐蚀终端密封盒中的各个模块。
[0013]作为所述监控中心的一种优选设计方案，在所述监控中心设置有无线模块、中心控制模块和上位机，所述无线模块通过天线接收测量终端发送的射频信号，并转换成数据信号后，通过中心控制模块上传至上位机，通过上位机对各监测点的测量数据进行展示。
[0014]进一步的，所述无线模块和中心控制模块优选内置于一中心密封盒中，以提高无线模块及中心控制模块工作的安全性和稳定性。
[0015]为了将测量结果或者根据测量结果生成的预警信号及时地通知到工作人员，在所述土壤监测系统中还设置有至少一部手持移动终端，所述监控中心通过短信和邮件双重通信模式与所述的手持移动终端进行通讯，将测量结果和预警信号发送至工作人员的手持移动终端上。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型基于物联网技术设计土壤监测系统，通过在各个监测点布设测量终端，利用测量终端进行土壤性质的原位检测，然后通过无线网络发送至远程的监控中心，进行测量数据的存储、处理并发布。使用该系统可以为监测区域内土壤性质的现状评价以及变化趋势的分析预警提供硬件方面的技术支持，这对于滨海后备土地资源的有效利用和管理具有重要的意义。
[0017]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型所提出的土壤监测系统的一种实施例的结构示意图；
[0019]图2是测量终端分布方式的一种实施例的布点示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0021]本实施例的土壤监测系统为了对待检测区域的土壤性质实现原位检测和远程监控，在系统架构上设计监控中心200和若干个测量终端100，并基于物联网通信技术建立起测量终端100与监控中心200之间的通信链路，实现监控中心200与各个测量终端100的远程通讯，参见图1所示。在实际使用过程中，首先将测量终端100布设在待检测区域的各个监测点，用于对各个监测点的土壤性质进行采样检测；然后，将通过测量终端100生成的测量数据经由物联网发送至远程的监控中心200，通过监控中心200显示出各个监测点的土壤盐分分布情况，以提供给工作人员实现对待检测区域土壤性质的远程监控。
[0022]下面结合图1对测量终端100和监控中心200的具体组建结构及其工作原理进行详细地阐述。
[0023]在本实施例的测量终端100中主要设置有传感器101、控制模块105和无线通信模块107等组成部分。其中，传感器101用于检测土壤的性质，例如检测土壤的含水量、温度、电导率等参数，并生成检测信号通过导线102传输至控制模块105。在实际使用过程，可以根据待检测区域内监测点的分布情况，将传感器101布设在各个监测点，如图2所示，在对监测区域进行网络化布点时，应保证待检测区域内传感器101能够均匀分布，每个监测断面应垂直海岸线布设至少3条监测断面，每条监测断面上的布点应不少于3个。测量终端100在布设时，传感器101的埋设深度一般为地面以下10-20cm处，并应保证传感器101的探针与土壤密实接触，以提高测量的准确性。
[0024]作为本实施例的一种优选设计方案，在所述传感器101中优选设置有含水率感应探头、温度感应探头和电导率感应探头，分别用于对待检测区域内土壤的含水量、土壤温度、土壤溶液的导电能力进行检测。利用电导率可以分析出待检测区域内各个监测点的土壤盐度，利用土壤温度和含水率这两个参数对检测到的电导率进行校正，可以提高土壤盐度计算的准确性，进而为待检测区域内土壤的盐溃化现状进行准确地评价。
[0025]在本实施例中，所述的三个感应探头可以独立设置；也可以集成设置，形成一体式结构，以缩小仪器的体积，方便传感器101在监测点的布设。
[0026]控制模块105用于接收通过传感器101输出的检测信号，经处理后，生成测量数据发送至无线通信模块107。在本实施例中，所述控制模块105可以采用单片机等具有数据处理能力的集成芯片进行测量终端100的电路设计，实现对传感器101输出信号的模数转换和数据处理，进而生成符合传输协议要求的测量数据发送至无线通信模块107。
[0027]所述无线通信模块107用于对接收到的测量数据进行调制处理，生成射频信号经由无线网络发送至远程的监控中心200。
[0028]在本实施例中，所述无线通信模块107优选采用GPRS模块、SM卡和射频天线109组合而成，基于GPRS网络实现测量终端100与监控中心200的远程通信。将所述GPRS模块连接到控制模块105，接收控制模块105输出的测量数据，并转换成适合GPRS网络传输的高频信号，通过射频天线109发射至监控中心200。为了保证信号传输的稳定性，所述无线通信模块107优选采用信号和短信双重传输模式向监控中心200上传测量数据，以保证监控中心200对测量数据的可靠接收。
[0029]在本实施例的测量终端100中还设置有存储器108，如图1所示，优选采用海量存储器，连接所述的控制模块105，对控制模块105输出的测量数据进行存储，以避免数据在传送过程中丢失,并方便后期的数据查询工作。
[0030]在本实施例中，优选采用电池供电的方式为测量终端100内部的各用电负载供电，以方便测量终端100在任意监测点的安装布设。具体来讲，可以在所述测量终端100中设置电池I1和电源管理模块106，如图1所示，将电源管理模块106连接电池110，对电池110输出的直流供电进行转换，以生成各用电负载所需的工作电源，对应传输至相应的用电负载。同时，电源管理模块106对电池110的剩余电量进行检测，当电池110的剩余电量较低，例如下降到设定的临界值时，电源管理模块106生成报警信号输出至无线通信模块107，经由无线通信模块107转换成无线射频信号，自动通过GPRS等物联网发送至监控中心200进行告警，以提醒工作人员及时更换电池110。
[0031]为了使测量终端100可以适应野外作业环境，本实施例将所述控制模块105、无线通信模块107、存储器108、电池110、电源管理模块106内置于一个密闭的终端密封盒104中，如图1所示。在终端密封盒104上设置航空防水接头103作为线缆接头，连接导线102，通过导线102实现位于终端密封盒104外部的传感器101与位于终端密封盒104内部的控制模块105之间的信号传送。
[0032]对于所述射频天线109来说，可以内置于终端密封盒104中，也可以外置于终端密封盒104，本实施例对此不进行具体限制。
[0033]在本实施例的监控中心200主要设置有无线模块202、中心控制模块203和上位机205，参见图1所示。其中，所述无线模块202为满足与测量终端100的通信要求，也优选采用GPRS模块、SM卡和天线201设计而成。通过天线201接收测量终端100发送的射频信号，传输至GPRS模块解调成数据信号，发送至中心控制模块203进行数据处理后，上传至上位机205，通过上位机205对各监测点的测量数据进行展示和发布。
[0034]为了提高无线模块202和中心控制模块203工作的安全性和稳定性，本实施例优选将所述的无线模块202和中心控制模块203内置于一个密闭的中心密封盒204中，如图1所示，以避免人为损坏。
[0035]同样的，对于所述天线201来说，既可以布设在中心密封盒204的内部，也可以布设在中心密封盒204的外部，本实施例对此不进行具体限制。
[0036]在测量开始时，首先由监控中心200的上位机205设定监测命令，包括监测起始时间、监测频率等，传输至中心控制模块203进行数据处理后，通过无线模块202转化成无线信号，经由天线201发射出去，通过GPRS网络传输至测量终端100。测量终端100接收到监测命令后，控制模块105按照要求的监测起始时间和监测频率控制传感器101对待检测区域的土壤性质进行检测，并将测量结果存储到海量存储器108的同时，转化为射频信号通过GPRS网络上传至监控中心200。监控中心200将接收到的测量数据存储到监控中心200的数据库，并通过上位机205进行显示，供工作人员监控。
[0037]为了降低测量终端100的耗电量，延长测量终端100的野外工作时间，可以设置电源管理模块106仅在设定的测量时间启动，为测量终端100内部的用电负载供电，以节约电量。
[0038]为了将测量结果或者根据测量结果生成的预警信号及时地通知到工作人员，本实施例的监控中心200可以采用短信和邮件双重通信模式与工作人员配置的手持移动终端进行通讯，进而将测量结果或预警信号发送至工作人员的手持移动终端上，方便工作人员随时随地观察。
[0039]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:设置有监控中心和至少一个测量终端；在所述测量终端中设置有传感器、控制模块和无线通信模块，所述传感器对土壤性质进行检测，生成检测信号输出至控制模块，所述控制模块发送测量数据至无线通信模块，经由无线通信模块转换成射频信号传送至监控中心；在所述测量终端中还设置有电池和电源管理模块，所述电池通过电源管理模块输出工作电源至测量终端中的各用电负载，所述电源管理模块在检测到电池电量下降到临界值时，生成报警信号输出至无线通信模块，经由无线通信模块发送至监控中心进行告警。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:在所述传感器中设置有用于检测土壤含水量的含水率感应探头、用于检测土壤温度的温度感应探头以及用于检测土壤溶液导电能力的电导率感应探头。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:所述含水率感应探头、温度感应探头和电导率感应探头集成设置，形成一体式结构。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:在所述无线通信模块中设置有GPRS模块、SIM卡和射频天线，所述GPRS模块接收控制模块输出的测量数据，经由射频天线转换成射频信号，发送至监控中心。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:在所述测量终端中还设置有存储器，连接所述的控制模块，存储测量数据。
6.根据权利要求5至所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:所述控制模块、无线通信模块、存储器、电池和电源管理模块内置于一终端密封盒中；在所述终端密封盒上设置有航空防水接头，所述传感器通过导线经由航空防水接头与内置于密封盒中的控制模块相连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:在所述监控中心设置有无线模块、中心控制模块和上位机，所述无线模块通过天线接收测量终端发送的射频信号，并转换成数据信号后，通过中心控制模块上传至上位机。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:所述无线模块和中心控制模块内置于中心密封盒中。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的基于物联网的土壤监测系统，其特征在于:在所述土壤监测系统中还设置有至少一部手持移动终端，所述监控中心通过短信和邮件双重通信模式与所述的手持移动终端进行通讯。
【文档编号】G01D21/02GK203837744SQ201420101977
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】付腾飞, 于洪军, 徐兴永, 陈广泉, 刘文全, 苏乔 申请人:国家海洋局第一海洋研究所