专利名称：基于掌上电脑的农田数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数据采集装置，或者说传感器在设施农业中的应用， 具体说是一种基于掌上电脑的农田数据采集装置。
技术背景我国虽然是农业大国，但要解决十二亿人口的吃饭问题还是个值得重 视的问题。这个问题的解决关键在于提高农业生产效益和增强抗灾能力。 随着科学技术的不断发展，当前设施农业(又称工厂化农业)已成为解决上 述关键问题的一种农业新兴产业。设施农业是借助温室及其配套装置来调 节和控制作物生产环境条件的新农业生产方式，是农业摆脱自然制约的有 效手段，是对常规农业的革命性发展，是高产、高效、优质和技术密集型 的农业。近年来，国外如以色列、荷兰等国在设施农业中的研究和生产方 面已达到很高水平。我国近年来，以塑料大棚和日光温室为主体的设施农 业正迅速发展，但与国外相比，普遍存在科技含量低、劳动强度大、生产 水平和效益低下等问题。因此，迫切需要技术改进，以提高我国设施农业 的整体水平。要实现高水平的设施农业，涉及到关键技术中信息获取手段是最重要 的关键技术之一。现有公开的设施农业技术中，传感器通常采用如下几种 (l)温度和湿度作物的生长与温度和湿度有密切关系，塑料大棚的 控制参数中，温度与湿度检測、控制是主要参数之一。(2) 土壤干燥度作物生长需要水份，在设施农业中如何灌水，做到既 不影响作物生长又不浪费水资源是至关重要的问题。土壤干燥度的检测， 需要用干燥度传感器。(3) C02:农作物生长发育离不开光合作用,而光合作用又与C02有关，所以控制C02的浓度，有利于作物的生长发育。(4) 光照度设施农业中，釆用栽培管理自动化系统其光源完全为人工 光，而不用太阳光，采用光传感器来检测和控制光照强度，使作物可以得 到均匀一致的光照。(5) 土壤养分土壤养分依赖于施肥，合理施肥不仅可以提高作物产量, 而且可以避免过度施肥而造成不必要的损失。土壤养分的测定包括土壤有 机质、pH值、氮、磷、钾以及交换性钙和镁的检测。利用检测设备对上述传感器的信号进行综合处理，然后给出需要的结 果，合^指导农业生产是通常使用的方式。然而这种技术方式存在着设备 复杂、信息处理缺少数据库支持，使得成熟技术无法立即获取。而在现场 作业中还存在设备体积大、使用不方便的问题。 发明内容本实用新型的目的是提供一种体积小、使用方便、信息处理速度快， 信息量大的基于掌上电脑的农田数据采集装置。本实用新型的目的是这样实现的，基于掌上电脑的农田数据采集装 置，包括检测设备与检测设备连接的温度和湿度检测单元、土壤干燥度检 测单元、C02检测单元、光照度检测单元及土壤养分检测单元，其特征是:检测设备是掌上电脑，掌上电脑内配装有GPS全球定位系统和GIS地理信 息系统，掌上电脑分别与温度和湿度检测单元、土壤干燥度检测单元、C02 检测单元、光照度检测单元及土壤养分检测单元通过无线电电连接，掌上 电脑通过公共通信网络与计算单元电连接。所述的温度和湿度检测单元、土壤干燥度检测单元、C02检测单元、 光照度检测单元及土壤养分检测单元分别有无线接口 。 所述的无线接口是nrf401构成的接口电路。所述的土壤干燥度检测单元包括土壤干燥度传感器和与其电连接的土 壤千燥度检测单元无线接口。所述的土壤干燥度传感器由负压传感器与陶瓷过滤管连接构成。 所述的温度和湿度检测单元包括处理电路EM78P458、湿度传感器 CHR-Ol、温度传感器用AD590和芯片nrf401;标准电阻R0i与AD590 串联连接，标准电阻R01到地电压连接到EM78P458的一个A/D输入端 (P60)，标准电阻R02与CHR-01串联连接，标准电阻R02到地电压连 接到EM78P458的另一个A/D输入端(P61 )， EM78P458管脚P55接芯片 mf401的数据端，EM78P458管脚P56接芯片nrf401的时钟端，EM78P458 管脚P57接芯片nrf401的片选端。本实用新型的特点是由于检测设备是掌上电脑，掌上电脑内配装有 GPS全球定位系统和GIS地理信息系统，攀上电脑分别与温度和湿度检測 单元、土壤千燥度检测单元、C02检测单元、光照度检测单元及土壤养分 检测单元通过无线电电连接。使现场使用特别方便，只要分别操作温度和 湿度检测单元、土壤干燥度检测单元、C02检测单元、光照度检测单元及 壤养分检测单元对温度和湿度、土壤千燥度、C02、光照度和土壤养进行检测，检测的上述结果通过无线电与掌上电脑电连接，掌上电脑再通过公 共通信网络与计算单元电连接。获取计算单元内需要信息资源，就能立即在掌上电脑上显示相应的信息。同时GPS全球定位系统和GIS地理信息系 统还将有用的全球定位信息和地理信息资源上传到计算单元，使信息处理 可以考虑到各种因素，由利用科学系统的进行数据分析。


以下结合附图及实施例对本实用新型作进 一步说明。 图1是本实用新型实施例原理结构框图； 图2是一种无线接口说明。图中1、掌上电脑；2、计算单元；3、温度和湿度检测单元4、 土 壤千燥度检测单元,.5、 C02检测单元；6、光照度检测单元；7、 土壤养 分检测单元；8、无线接口； 9、温度和湿度传感器；10、温度和湿度检测 单元无线接口； 11、 土壤干燥度传感器；12、 土壤干燥度检测单元无线接 口-， 13、 C02传感器；14、 C02检测单元无线接口； 15、光照度传感器； 16、光照度检测单元无线接口； n、 土壤养分传感器；18、 土壤养分检测 单元无线接口； 19、公共通信网络。
具体实施方式
如图1所示，包括温度和湿度检测单元3、 土壤干燥度检测单元4、 C02检测单元5、光照度检測单元6及土壤养分检測单元7,温度和湿度 检测单元3分别有温度和湿度传感器9、温度和湿度检测单元无线接口 10; 由于作物的生长与温度和湿度有密切关系，通过带有温度和湿度检测单元 无线接口 10可以在不用引线情况下可以方便地将作物的生长温度和湿度 传到掌上电脑1的无线接口 8 它们之间的通信可采用通用无线通信协议 完成。掌上电脑1通过公共通信网络19与计算单元2电连接。土壤干燥 度检测单元4包括土壤干燥度传感器11和与其电连接的土壤干燥度检测单 元无线接口 i2。 土壤干燥度传感器11由负压传感器与陶瓷过滤管连接构 成。C02检测单元5分别有C02传感器13和C02检测单元无线接口 14, 通过检测C02的浓度，可以了解C02的浓度与作物的生长发育关系，最 终控制作物的生长发育。光照度检测单元6分别有光照度传感器15和光 照度检测单元无线接口 16;光照度传感器15检测设施农业中的光照度， 可以不用太阳光，通过控制人工光源强度使作物可以得到均匀一致的光 照。土壤养分检测单元7有土壤养分传感器17和土壤养分检测单元无线 接口18;通过无线检测土壤养分信息上传到掌上电脑l，及时了解土壤有机质、pH值、氮、磷、钾以及交换性药和镁的量。土壤养分测定用离子、 生物传感器。图1中的各单元的无线接口可以采用现有的无线芯片完成，图2给出 一种较为常用的nrf401制做无线收发模块构成的一个无线式温度和湿度检 测单元3;温度传感器用AD590，湿度传感器用CHR-01阻抗型高分子 湿度传感器，处理电路用EM78P458，标准电阻R01与AD590串联连接, 标准电阻R01到地电压连接到EM78P458的一个A/D输入端(P60)，标 准电阻R02与CHR-01串联连接，标准电阻R02到地电压连接到 EM78P458的另一个A/D输入端(P61)， EM78P458管脚P55接raf401制 做无线收发模块的数据发送端，EM78P458管脚P56接nrf401制做无线收 发^块的时钟端，EM78P458管脚P57接无线收发模块的数据接收端，无 线收发模块的片选端接EM78P458管脚P54。从图2可以看出nrf401制做 无线收发模块接口特别简单，不需要增加任何外部器件就能实现无线数据 发送。在无天线的情况下可在50米内以433MHz频率可靠传输，传输速 度最大为20kb/s,完全达到使用要求。对于其它的土壤干燥度检测单元4、 C02检测单元5或光照度捡测单 元6，其具体的电路可参考芯片nrf401上述电路实现方式，在这不作过多 说明，因为它们的电路都是成熟技术。不存在公开充分的的问题。只要是 本领域内的技术人员很容易实现上述电路的。
权利要求1、基于掌上电脑的农田数据采集装置，包括检测设备与检测设备连接的温度和湿度检测单元(3)、土壤干燥度检测单元(4)、CO2检测单元(5)、光照度检测单元(6)及土壤养分检测单元(7)，其特征是检测设备是掌上电脑(1)，掌上电脑(1)内配装有GPS全球定位系统和GIS地理信息系统，掌上电脑(1)分别与温度和湿度检测单元(3)、土壤干燥度检测单元(4)、CO2检测单元(5)、光照度检测单元(6)及土壤养分检测单元(7)通过无线电电连接，掌上电脑(1)通过公共通信网络与计算单元(2)电连接。
2、 根据权利要求1所述的基于掌上电脑的农田数据采集装置，其特 征是所述的温度和湿度检测单元(3)、 土壤干燥度检测单元(4)、 C02 检测单元(5)、光照度检测单元(6)及土壤养分检测单元(7)分别有无 线接口 (8》。
3、 根据权利要求2所述的基于掌上电脑的农田数据采集装置，其特征 是所述的无线接口 (8)是nrf401构成的接口电路。
4、 根据权利要求1所述的基于掌上电脑的农田数据采集装置，其特征 是所述的土壤干燥度检测单元(4)包括土壤干燥度传感器(11)和与其 电连接的土壤干燥度检測单元无线接口 (12)。
5、 根据权利要求4所述的基于掌上电脑的农田数据采集装置，其特征 是所述的土壤千燥度传感器(ll)由负压传感器与陶瓷过滤管连接构成。
6、 根据权利要求1所述的基于掌上电脑的农田数据采集装置，其特征 是所述的温度和湿度检测单元(3)包括处理电路EM78P458、湿度传感 器CHIUn、温度传感器用AD590和芯片nrf401;标准电阻ROl与AD590 串联连接，标准电阻R01到地电压连接到EM78P458的一个A/D输入端 P60，标准电阻R02与CHR-Oi串联连接，标准电阻R02到地电压连接到 EM78P458的另一个A/D输入端P61, EM78P458管脚P55接芯片nrf401 的数据端，EM78P458管脚P56接芯片nrf401的时钟端，EM78P458管脚 P57接芯片nrf401的片选端。
专利摘要基于掌上电脑的农田数据采集装置，包括检测设备与检测设备连接的温度和湿度检测单元(3)、土壤干燥度检测单元(4)、CO₂检测单元(5)、光照度检测单元(6)及土壤养分检测单元(7)，其特征是检测设备是掌上电脑(1)，掌上电脑(1)内配装有GPS全球定位系统和GIS地理信息系统，掌上电脑(1)分别与温度和湿度检测单元(3)、土壤干燥度检测单元(4)、CO₂检测单元(5)、光照度检测单元(6)及土壤养分检测单元(7)通过无线电电连接，掌上电脑(1)通过公共通信网络与计算单元(2)电连接。它的体积小、使用方便、信息处理速度快，信息量大。
文档编号G01S1/00GK201218739SQ20082002927
公开日2009年4月8日 申请日期2008年6月4日 优先权日2008年6月4日
发明者屈景辉, 廖琪梅, 顼红雨 申请人:中国人民解放军第四军医大学