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一种农业投入品理化特性采集设备

阅读：272发布：2024-02-17

专利汇可以提供一种农业投入品理化特性采集设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种农业投入品理化特性采集设备，包括传感器模块、集线器模块、网络传输模块和电源模块，传感器模块包括多个传感器接口单元，分为模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元；模拟传感器接口单元中模拟传感器探头与模数转换器相连，模数转换器再与传感器接口处理器相连，数字传感器接口单元中数字传感器探头与传感器接口处理器直接相连；多个传感器接口单元分别通过485总线与集线器模块相连；集线器模块与网络传输模块交互连接。本实用新型针对不同类型传感器的监测参数进行解析汇聚处理，解决了不同传感器的数据格式和通信协议不同的问题，最后统一编码便于网络传输，设备使用范围广，无线网络传输打破了监管中时间和空间的局限性。，下面是一种农业投入品理化特性采集设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，包括传感器模块、集线器模块、网络传输模块和电源模块；所述传感器模块包括多个传感器接口单元，多个传感器接口单元分为模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元；所述模拟传感器接口单元包括模拟传感器探头、模数转换器和第一传感器接口处理器，所述模拟传感器探头与所述模数转换器相连，所述模数转换器再与所述第一传感器接口处理器相连；所述数字传感器接口单元包括直接相连的数字传感器探头和第二传感器接口处理器；多个所述传感器接口单元分别通过
485总线与所述集线器模块相连；所述集线器模块与所述网络传输模块交互连接，用于将集线器模块汇聚的数据传输给所述网络传输模块，所述网络传输模块通过无线将数据传输到服务器；所述电源模块分别与传感器模块、集线器模块和网络传输模块连接以对其供电。
2.根据权利要求1所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述集线器模块包括主RS485芯片和多个从RS485芯片，多个所述传感器接口单元分别通过485总线与所述从RS485芯片一一相连，多个所述的从RS485芯片再分别与主RS485芯片相连。
3.根据权利要求1所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元均还包括调理电路，模拟传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述模拟传感器探头和模数转换器之间，数字传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述数字传感器探头和第二模数转换器之间。
4.根据权利要求1所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述模拟传感器探头包括土壤温湿度传感器、pH值模拟信号传感器、土壤盐分传感器、土壤电导率传感器。
5.根据权利要求1所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述数字传感器探头包括pH值数字信号传感器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述网络传输模块包括中央处理器、变压器和网口，所述中央处理器与所述集线器单元相连以对数据进行转换，所述变压器与网口交互连接以对信号杂波进行抑制，所述网口连接电信网络。
7.根据权利要求6所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述网络传输模块还包括锁存器、外部RAM和以太网控制芯片，所述锁存器与中央处理器连接，所述外部RAM和以太网控制芯片分别与所述锁存器相连。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述电源模块包括电池组和太阳能充电板，所述电池组为各连接单元提供直流电，所述太阳能充电板与所述电池组连接为电池组充电。
9.根据权利要求1至5任一项所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述传感器模块、集线器模块和网络传输模块通过插拔式接口与所述电源模块连接。
10.根据权利要求1至5任一项所述的一种农业投入品理化特性采集设备，其特征在于，所述网络传输模块采用RJ45协议和socket完成数据转换和通信。

说明书全文

一种农业投入品理化特性采集设备

技术领域

[0001] 本实用新型涉及监测技术领域，尤其涉及一种农业投入品理化特性采集设备。

背景技术

[0002] 农业投入品主要指投入到农业生产过程中的各类物质生产资料，主要类别有肥料、农药(种苗处理剂、杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调控剂)、兽药、饲料和饲料添加剂等。对农业投入品的投入使用进行过程监控一方面可以监管农业投入品的使用效果，为农业生产和科学研究积累大量有用的数据，使农业投入品在农业生产中发挥更大的作用，另一方面也从源头上对农产品品质和安全进行监管，是农业生产中是溯源管理的重要一环。但目前业界对农药、化肥等农业投入品的监控主要是进行现场取样，再将取样样品送至检测处进行快速检测，然后将检测数据人工录入，快速检测技术主要有色谱质谱联用技术、免疫分析法、毛细管电泳法以及生物传感器法。上述监管方法和检测技术有一个共同缺点是无法实现在线检测，无法对农业投入品的投入过程实施全过程实时跟踪。
实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种能够实时高效精准地监测土壤中理化参数的变化，并对参数数据进行采集汇聚和统一编码后进行网络传输的农业投入品理化特性采集设备，为实践生产中农业投入品的品种预测提供特征数据。

[0004] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

[0005] 一种农业投入品理化特性采集设备，包括传感器模块、集线器模块、网络传输模块和电源模块；所述传感器模块包括多个传感器接口单元，多个传感器接口单元分为模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元；所述模拟传感器接口单元包括模拟传感器探头、模数转换器和第一传感器接口处理器，所述模拟传感器探头与所述模数转换器相连，所述模数转换器再与所述第一传感器接口处理器相连；所述数字传感器接口单元包括直接相连的数字传感器探头和第二传感器接口处理器；多个所述传感器接口单元分别通过485总线与所述集线器模块相连；所述集线器模块与所述网络传输模块交互连接，用于将集线器模块汇聚的数据传输给所述网络传输模块，所述网络传输模块通过无线将数据传输到服务器；所述电源模块分别与传感器模块、集线器模块和网络传输模块连接以对其供电。无线接入方式可以为蓝牙接入方式、红外线接入方式或者WIFI接入方式。

[0006] 进一步地，所述集线器模块包括主RS485芯片和多个从RS485芯片，多个所述传感器接口单元分别通过485总线与所述从RS485芯片一一相连，多个所述的从RS485芯片再分别与主RS485芯片相连。

[0007] 进一步地，所述模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元均还包括调理电路，用于将传感器信号进行放大和去噪处理，模拟传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述模拟传感器探头和模数转换器之间，数字传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述数字传感器探头和第二模数转换器之间。

[0008] 进一步地，所述模拟传感器探头包括土壤温湿度传感器、pH值模拟信号传感器、土壤盐分传感器、土壤电导率传感器等。土壤温湿度传感器可选用SN2130B-MOSI型号传感器，用于监测土壤水分,土壤温度等状态量，输出为4-20mA模拟信号。pH值模拟信号传感器可选用SM2120M型号pH值传感器，其为电流输出传感器。

[0009] 进一步地，所述数字传感器探头包括pH值数字信号传感器，pH值数字信号传感器可选用SM2120B型，采用RS485接口，标准MODBUS-RTU协议。目前市面上已有较多传感器已经进行模拟信号到数字信号的转换，如温度、水分、电导率等可根据实际情况选用。

[0010] 进一步地，所述网络传输模块包括中央处理器、变压器和网口，所述中央处理器与所述集线器单元相连以对数据进行转换，所述变压器与网口交互连接以对信号杂波进行抑制，所述网口连接电信网络。

[0011] 进一步地，所述网络传输模块还包括锁存器、外部RAM和以太网控制芯片，所述锁存器与中央处理器连接，所述外部RAM和以太网控制芯片分别与所述锁存器相连。

[0012] 进一步地，所述电源模块包括电池组和太阳能充电板，所述电池组为各连接单元提供直流电，所述太阳能充电板与所述电池组连接为电池组充电。

[0013] 进一步地，所述传感器模块、集线器模块和网络传输模块通过插拔式接口与所述电源模块连接。

[0014] 进一步地，所述网络传输模块对集线器模块汇聚传输的数据按照RJ45协议进行转换，使用socket组织数据，与网口接入的网络完成数据通信。

[0015] 本实用新型的工作原理是由传感器探头对农业投入品理化参数变化进行监测并将变化数据作为输入，由于pH值、土壤电导率(EC)、盐分、温湿度等传感器种类不同，其数据格式和通信协议都不尽相同，传感器接口对接入传感器输入数据根据模拟数据和数字数据的不同分别进行处理，即对不同传感器的通信协议进行解析，对不同格式的数据进行预处理，最后将处理后的数据传递给网络传输单元。

[0016] 本实用新型通过设置不同的传感器接口单元，针对不同类型的传感器提供不同形式的接口，对不同监测参数进行解析汇聚处理，解决了不同传感器的数据格式和通信协议不同的问题，最后统一编码便于网络传输，扩大了设备的数据采集种类，使设备使用范围广，通用性强；将传感器数据按照协议进行转换，通过socket完成数据传输，从而将多个地点不同仪器采集的数据通过网络传输到数据采集服务器，打破了监管中时间和空间的局限性。该设备只需要提供电源(太阳能)和网络就能够正常工作，该设备操作控制简单，将该设备接入各类传感器探头和电源后布置到种植基地合适位置，就能够通过无线方式传输采集到的数据；该设备可以实现全面感知，即利用pH传感器、EC传感器和温湿度传感器等随时随地获取投入品理化特性数据；该设备通过各种电信网络和互联网融合，将物品的信息实时准确地传递出去，实现了数据可靠传输。附图说明

[0017] 图1为本实用新型实施例的结构连接框图。

[0018] 图2为本实用新型实施例中网络传输模块的工作原理图。

具体实施方式

[0019] 如图1所示，一种农业投入品理化特性采集设备，包括传感器模块、集线器模块、网络传输模块和电源模块；所述传感器模块包括多个传感器接口单元，多个传感器接口单元分为模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元；所述模拟传感器接口单元包括模拟传感器探头、模数转换器和第一传感器接口处理器，所述模拟传感器探头与所述模数转换器相连，所述模数转换器再与所述第一传感器接口处理器相连；所述数字传感器接口单元包括直接相连的数字传感器探头和第二传感器接口处理器；多个所述传感器接口单元分别通过485总线与所述集线器模块相连；所述集线器模块与所述网络传输模块交互连接，用于将集线器模块汇聚的数据传输给所述网络传输模块，所述网络传输模块通过无线将数据传输到服务器；所述电源模块分别与传感器模块、集线器模块和网络传输模块连接以对其供电。无线接入方式可以为蓝牙接入方式、红外线接入方式或者WIFI接入方式。

[0020] 所述模拟传感器探头包括土壤温湿度传感器、pH值模拟信号传感器、土壤盐分传感器、土壤电导率传感器等。土壤温湿度传感器可选用SN2130B-MOSI型号传感器，用于监测土壤水分,土壤温度等状态量，输出为4-20mA模拟信号。pH模拟信号传感器可选用SM2120M型号pH值传感器，其为电流输出传感器。

[0021] 所述数字传感器探头包括pH值数字信号传感器，pH值数字信号传感器可选用SM2120B型，采用RS485接口，标准MODBUS-RTU协议，测量范围：4到9pH，分辨率：0.1/0.01pH。EC传感器采用RS485接口，电导率0-10000uS/cm，精度2％FS，满量程的2％。

[0022] 所述集线器模块包括主RS485芯片和多个从RS485芯片，多个所述传感器接口单元分别通过485总线与所述从RS485芯片一一相连，多个所述的从RS485芯片再分别与主RS485芯片相连。

[0023] 所述模拟传感器接口单元和数字传感器接口单元均还包括调理电路，用于将传感器信号进行放大和去噪处理，模拟传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述模拟传感器探头和模数转换器之间，数字传感器接口单元上的所述调理电路连接于所述数字传感器探头和第二模数转换器之间。

[0024] 所述网络传输模块包括中央处理器、变压器和网口，所述中央处理器与所述集线器单元相连以对数据进行转换，所述变压器与网口交互连接以对信号杂波进行抑制，所述网口连接电信网络。所述网络传输模块还包括锁存器、外部RAM和以太网控制芯片，所述锁存器与中央处理器连接，所述外部RAM和以太网控制芯片分别与所述锁存器相连。

[0025] 所述电源模块包括电池组和太阳能充电板，所述电池组为各连接单元提供直流电，所述太阳能充电板与所述电池组连接为电池组充电。

[0026] 所述传感器模块、集线器模块和网络传输模块通过插拔式接口与所述电源模块连接。

[0027] 所述网络传输模块对集线器模块汇聚传输的数据按照RJ45协议进行转换，使用socket组织数据，与网口接入的网络完成数据通信。网络传输模块的具体实现方法见图2。

[0028] 上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

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