专利名称：便携式多参数农田信息采集仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农田信息采集，具体是一种便携式多参数农田信息采集仪。
背景技术：
精细农业是基于信息和知识支持的现代农业，其核心是动态、实时地获取 农田小区土壤和农作物的信息，诊断作物长势和产量时空差异的原因，并对小 区进行准确的灌溉、施肥、喷药，最大限度地提高水、肥和药物的利用效率， 增加产量，减少环境污染，获得最佳的经济效益和生态效益。其中，快速有效 地采集和描述影响作物生长的田间信息，是开展精细农业实践的重要基础。田 间信息大致可以分为土壤属性信息(如土壤含水量、土壤紧实度、土壤温度、 土壤电导率、土壤pH值等)、位置信息、作物生长信息、农田环境信息(如环 境的温湿度)和作物产量信息等，具有量大、多维、动态、不确定、不完整、 稀疏性、时空变异性强等特点。因此，由于农田信息采集的特殊性野外测量、 测量范围广、测量点分散等，如果使用单一检测功能的仪器来测量农田信息， 那么每测一种农田信息，就要重复地在农田区域定位、采样、测量、数据处理。 不但要耗费大量人力，而且效率低，实时性差，不能满足精细农业农田信息采 集的需求。
发明内容
本实用新型为了能满足精细农业农田信息采集的需求，主要针对土壤属性供了一种便携式多参数农田信息采 集仪。
本实用新型是采用如下技术方案实现的便携式多参数农田信息采集仪， 包括信息处理主机、用于检测土壤参数的土壤水分传感器、土壤紧实度传感器、 土壤电导率传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器；信息处理主机包含 机壳、置于机壳内的信息处理电路；信息处理电路包含单片机、存储器、GPS 接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、用于检测环境温湿度的温 湿度传感器、以及3路分别用于对土壤紧实度传感器、土壤电导率传感器、土 壤pH值传感器的输出信号进行放大的信号放大电路，存储器、GPS接收模块、 MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、以及温湿度传感器与单片机相连，信 号放大电路的输出端与A/D转换芯片相连；机壳上设有与单片机连接的LCD 显示屏、键盘、与MAX232电平转换芯片连接的通讯接口、以及实现各传感 器与信息处理电路连接的信息采集接口 ，温湿度传感器的探头设置于机壳外 侧。为了信息处理主机能将采集到的农田信息通过无线传输方式传输至上位 机，本实用新型所述采集仪还配置有采用与信息处理主机同类型通讯接口的 GSM通讯模块。
另外，为了减小信息处理主机的体积，进一步实现携带方便的目的，信息 处理主机的信息采集接口采用接口共用方式，即仅设置l-2个信息采集接口， 在测量土壤不同属性时，将相应的传感器与其中一相应的信息采集接口相连， 即可在单片机控制下进行相应土壤属性的测量。
所述土壤水分传感器、土壤紧实度传感器、土壤电导率传感器、土壤pH 值传感器、土壤温度传感器、温湿度传感器是现有公知产品，能由市面直接购得；
与现有技术相比，以本实用新型所述采集仪在各农田测量点进行农田信息 采集时，内置于信息处理主机的GPS接收模块可以在进行采集田间信息属性 值的同时获取测量点的GPS定位信号，并传输至单片机，由单片机处理得出 农田测量点的经、纬度信息，便于快速建立地理位置与农田状况的对应关系； 内置于信息处理主机的温湿度传感器，通过设置于机壳外侧的探头可以实时测 量当前环境的温、湿度和露点温度；与信息处理主机外接的土壤属性传感器对 各土壤属性土壤水分、土壤紧实度、土壤温度、土壤溶液pH值、以及土壤 溶液电导率进行实时、快速检测；传感器将检测信号传输至信息处理电路的单 片机，在相应软件支持下，单片机将经换算处理得到的参数值或直接获取得到 的参数值经由LCD显示屏显示、存储器存储，同时，由MAX232电平转换芯 片电平转换后，由通讯接口将与测量点对应的经、纬度信息和土壤属性信息、 环境温湿度信息通过有线或无线通讯方式上传至上位机，由上位机进行后续汇 总、分析处理。所述信息处理电路采用的单片机、存储器、GPS接收模块、 MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、温湿度传感器皆是现有公知集成电路 芯片，在各芯片的型号选定后，之间的连接关系为本技术领域的技术人员所公 知，且信息处理电路中的信号放大电路亦为现有公知电路，且电路变形很多， 因此，说明书中未对信息处理电路进行描述，仅提供可实现电路原理图一份， 见附图2所示。
本实用新型结构合理、紧凑，能快速实现农田测量点的定位、以及农田测 量点处多种土壤属性信息(土壤含水量、土壤紧实度、土壤温度、土壤电导率、 土壤pH值)和环境信息(环境温湿度)的测量，满足精细农业对农田信息采集的需求。


图1为本实用新型的原理方框图2为本实用新型信息处理电路的一具体电路原理图；具体实施方式
便携式多参数农田信息采集仪，包括信息处理主机、用于检测土壤参数的 土壤水分传感器、土壤紧实度传感器、土壤电导率传感器、土壤pH值传感器、 土壤温度传感器；信息处理主机包含机壳、置于机壳内的信息处理电路；信息 处理电路包含单片机、存储器、GPS接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D 转换芯片、用于检测环境温湿度的温湿度传感器、以及3路分别用于对土壤紧 实度传感器、土壤电导率传感器、土壤pH值传感器的输出信号进行放大的信 号放大电路，存储器、GPS接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、 以及温湿度传感器与单片机相连，信号放大电路的输出端与A/D转换芯片相 连；机壳上设有与单片机连接的LCD显示屏、键盘、与MAX232电平转换芯 片连接的通讯接口、以及实现各传感器与信息处理电路连接的信息采集接口， 温湿度传感器的探头设置于机壳外侧。还配置有采用与信息处理主机同类型通 讯接口的GSM通讯模块。
具体实施时，土壤水分传感器采用SWR-2型土壤水分传感器；土壤紧实 度传感器采用杭州传感器厂生产的CL-YB-13型电阻应变拉压力传感器；土壤 温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的一款基于l-Wire总线协议的 可编程数字温度传感器DS18B20型温度传感器；土壤pH值传感器采用武汉能 世化学有限公司的高性能pH复合电极ASP2101电极；土壤电导率传感器采用武汉能世化学有限公司的SDL-1型电导电极;温湿度传感器采用数字式温湿度 传感器SHT11;单片机采用Winbond公司的78LE58芯片；GPS接收模块采用 u-Blox AG公司生产的内置式16通道GPS接收模块LEA-4S; A/D转换芯片采 用美国德州仪器公司(TI)生产的TLC2543型A/D转换芯片；键盘采用行列 式按钮；LCD显示屏采用122X32字符型液晶显示模块TJDM12232C;存储 器采用ATMEL公司生产的512K位串行电可擦的可编程只读存储器 AT24C512; GSM通讯模块采用Wavecom公司研制的Wavecom WMOD2B Modem;通讯接口为标准RS232接口；机壳采用工程塑料制成，既减轻了仪 器质量，又满足了强度要求。
权利要求1、一种便携式多参数农田信息采集仪，其特征在于包括信息处理主机、用于检测土壤参数的土壤水分传感器、土壤紧实度传感器、土壤电导率传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器；信息处理主机包含机壳、置于机壳内的信息处理电路；信息处理电路包含单片机、存储器、GPS接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、用于检测环境温湿度的温湿度传感器、以及3路分别用于对土壤紧实度传感器、土壤电导率传感器、土壤pH值传感器的输出信号进行放大的信号放大电路，存储器、GPS接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、以及温湿度传感器与单片机相连，信号放大电路的输出端与A/D转换芯片相连；机壳上设有与单片机连接的LCD显示屏、键盘、与MAX232电平转换芯片连接的通讯接口、以及实现各传感器与信息处理电路连接的信息采集接口，温湿度传感器的探头设置于机壳外侧。
2、 根据权利要求1所述的便携式多参数农田信息采集仪，其特征在于-还配置有采用与信息处理主机同类型通讯接口的GSM通讯模块。
专利摘要本实用新型涉及农田信息采集，具体是一种便携式多参数农田信息采集仪。满足了精细农业农田信息采集的需求，包括信息处理主机、用于检测土壤参数的土壤属性传感器；信息处理主机包含机壳、置于机壳内的信息处理电路；信息处理电路包含单片机、与单片机相连的存储器、GPS接收模块、MAX232电平转换芯片、A/D转换芯片、用于检测环境温湿度的温湿度传感器，以及3路输出端与A/D转换芯片相连的信号放大电路；机壳上设有与单片机连接的LCD显示屏、键盘、与MAX232电平转换芯片连接的通讯接口、实现各传感器与信息处理电路连接的信息采集接口。本实用新型结构合理、紧凑，能快速实现农田测量点的定位、农田测量点处多种土壤属性信息和环境信息的测量。
文档编号G01N27/00GK201417152SQ20092010332
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者张淑娟, 王凤花, 裘正军 申请人:山西农业大学