專利名稱：一種稻田土壤墑情實時監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及檢測和控制系統，具體涉及一種稻田土壤墑情實時監測系統。
背景技術：
現代土壤墑情監測，特別是區域尺度的土壤墑情監測，要求能夠實現土壤墑情實時監測和數據遠傳，也是土壤墑情監測的發展趨勢。目前旱作物進行土壤墑情實時監測應用的比較多，如TDR法，分層監測土壤含水量，并能夠數據遠傳，運行管理比較方便。例如，公告號為202648697U的中國實用新型專利公開了一種基站式土壤墑情遠程實時監測系統，包括若干土壤含水量傳感器和土壤溫度傳感器，還包括若干監測基站和一個數據中心，其中，監測基站包括數據采集控制器和與其分別相連的第二 GPRS無線通訊模塊構和太陽能充電供電模塊，監測基站由太陽能充電供電模塊供電，土壤溫度傳感器和土壤含水量傳感器分別與數據采集控制器相連，數據采集控制器通過第二 GPRS數據傳輸模塊接入英特網；數據中心包括網絡服務器和與其相連的第一 GPRS數據傳輸模塊，網絡服務器通過第一 GPRS數據傳輸模塊接入英特網；數據采集控制器I)采集土壤溫度傳感器和土壤含水量傳感器的測量數據，通過第二 GPRS數據傳輸模塊、英特網和第一 GPRS數據傳輸模塊傳輸至數據中心。水稻是我國的主要糧食作物，種植面積比較大。傳統淹灌水稻，一般采用水位測針人工觀測稻田田面水層，而采用節水灌溉技術后，稻田處于田面有水層和無水層的不斷交替變化中，稻田土壤墑情監測需要同時監測土壤含水量和田面水層變化，目前尚未能實現實時監測，已成為水稻種植區土壤墑情監測的難點和制約因素。因此，從我國農業生產和土壤墑情監測的實際需要的出發，迫切需要研究開發一套針對稻田的土壤墑情監測系統。
實用新型內容本實用新型提供了一種稻田土壤墑情實時監測系統，同時對水稻稻田土壤的含水量和水位進行實時監測。一種稻田土壤墑情實時監測系統，包括:用于采集稻田土壤水分含量的含水量傳感器；用于采集稻田土壤水位信息的水位傳感器；用于接收所述含水量傳感器以及水位傳感器所發送數據的數據采集模塊；與所述數據采集模塊相連的遠程通訊模塊；通過所述遠程通訊模塊與數據采集模塊相互通信的數據中心，用以處理來自數據采集模塊所發送的數據。作為優選，所述水位傳感器為超聲波水位傳感器。作為優選，所述數據采集模塊與所述遠程通信模塊安裝于控制箱內，所述數據采集模塊還連接有供電模塊。[0015]一種優選的技術方案，監測系統通過支架布設于稻田土層表面上方，即:所述控制箱通過支架固定在稻田土層表面的上方；還設有插設在稻田土層中的豎直管道，所述水位傳感器安裝在豎直管道的頂部開口處，所述豎直管道位于地表上方20 25cm高度的管段均勻開鑿小孔，該管段外纏繞有濾網。更優選，所述豎直管道的高度為110 130cm,其下端30 35cm管段打入稻田土層中。更優選，所述支架的頂端安裝有避雷裝置；所述供電模塊為太陽能面板和/或交流供電電路，其中太陽能面板安裝在所述支架的頂端。所述述豎直管道為PE管、PVC管或鋼管。另一種優選的技術方案，監測系統通過支架布設于稻田土壤外圍的管理房內，即:在稻田土層外圍設置管理房，所述控制箱安裝于該管理房內；還設有U型管道，該U型管道包括封閉底部以及兩個開口部，封閉底部水平埋入稻田土層中，其中一個開口部從稻田土層處延伸出地表上方形成稻田出口段，另一個開口部從管理房內延伸出地表上方形成管理房出口段，所述水位傳感器安裝于該管理房出口段上。作為優選，所述稻田出口段的高度為20 25cm，且該稻田出口段均勻開鑿小孔，該稻田出口段外纏繞有濾網。作為優選，所述管理房出口段的高度為80 100cm。更優選，所述管理房的房頂安裝有避雷裝置，所述供電模塊為太陽能面板和/或交流供電電路，其中太陽能面板安裝在所述管理房的房頂。所述含水量傳感器為TDR傳感器，精度3% ;所述超聲波水位傳感器的精度為Imm ；所述遠程通訊模塊為GSM/GPRS模塊。本實用新型的有益效果:(I)在旱作物土壤墑情實時監測系統(水分傳感器監測土壤含水量)基礎上，增加水位傳感器，實現對土壤含水量和稻田水位的同時監測，進而實現稻田土壤墑情的監測。(2)根據實際需要，提出了支架布設方式和通過U型管連接主體布設于室內的布設方式。(3)當土壤含水量比較高(特別是接近飽和)時，水分傳感器的監測數據經常會出現較大的偏移。稻田土壤含水量比較高，必須解決這個問題。為此，遠程數據中心的數據管理模塊中加入土壤含水量數據糾偏處理。(4)稻田田面水層比較淺，從測試精度考慮，宜采用超聲波水位傳感器。超聲波傳感器必須架離水面，為能保障田面水位與支架管內水位相平，并防止雜質和稻葉干擾超聲波傳感器工作，故傳感器支架采用PE、PVC或者鋼管，而田間進水部分采用多孔管(均勻開鑿小孔，外纏濾網)。
圖1是本實用新型一種實施方式即主體布設于田間的結構示意圖。圖2是本實用新型另一種實施方式即主體布設于管理房的結構示意圖。[0034]圖中所述附圖標記如下:1-支架 2-控制箱 3-數據采集模塊4-遠程通訊模塊5-太陽能面板6-含水量傳感器7-水位傳感器 8-豎直管道 9-導線10-避雷裝置 Il-U型管道 12-管理房。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，為采用支架直接布設于田間的裝置示意圖，支架I固定在稻田內，稻田內布設區面積為4 8m2，遠程通訊模塊4和數據采集模塊3安裝于控制箱2內，數據采集模塊3采用TDR傳感器，精度3%，遠程通訊模塊4采用GPRS模塊，遠程通訊模塊4用于與數據中心進行遠程通信，控制箱2安裝于支架I上，在支架I上且位于控制箱2的上方安裝太陽能面板5，在支架I的頂端安裝避雷裝置10。含水量傳感器6埋入稻田土層內，采用多個含水量傳感器上下間隔布置，位處土層IOcm處和20cm處。水位傳感器7采用超聲波水位傳感器，精度為1_，水位傳感器7通過豎直管道8架設在稻田地表上方，豎直管道8豎直固定在稻田內，豎直管道8采用PE管、PVC管或鋼管，高度為110 130cm，其下端30 35cm管段打入稻田土層中，地表以上20 25cm長度管段均勻開鑿小孔，確保豎直管道8內的水位與稻田土層中水位一致，開孔段外纏濾網，防止固體雜質進入豎直管道8內。水位傳感器7安裝在豎直管道8的頂端，水位傳感器7和含水量傳感器6均通過導線9接入數據采集模塊3，供電模塊為太陽能面板及交流電雙模式。實施例2如圖2所示，為主體布設于管理房的結構示意圖，在稻田的外圍修建管理房12，稻田內布設區面積為4 8m2，遠程通訊模塊4和數據采集模塊3安裝于控制箱2內，數據采集模塊3采用TDR傳感器，精度3%，遠程通訊模塊4采用GPRS模塊，遠程通訊模塊4用于與數據中心進行遠程通信，控制箱2安裝于管理房12內的墻壁上，太陽能面板5和避雷裝置10安裝在管理房12的房頂上。含水量傳感器6埋入稻田土層內，采用多個含水量傳感器上下間隔布置，位處土層IOcm處和20cm處。水位傳感器7采用超聲波水位傳感器，精度為1_，水位傳感器7通過U型管道11架設在稻田地表上方且位于管理房12內。U型管道11采用PE管、PVC管或鋼管，該U型管道11包括封閉底部和兩個開口部，封閉底部水平埋入稻田土層中，兩個開口部朝上延伸出地表上方，兩個開口部的其中一個延伸出管理房內形成管理房出口段，另一個開口部延伸出待測稻田土層表面形成稻田出口段。其中管理房出口段的頂端安裝水位傳感器7，該段露出地面的高度為80 100cm。稻田出口段露出地表的高度為20 25cm，其頂端封閉，在稻田出口段上均勻開鑿小孔，確保U型管道11內的水位與稻田土層中水位一致，開孔段外纏濾網，防止固體雜質進入U型管道11內。水位傳感器7和含水量傳感器6均通過導線9接入數據采集模塊3，供電模塊為太陽能面板及交流電雙模式。U型管道11的封閉底部埋入土層的深度應超過30cm，U型管道11和導線9均可外套鋼管或混凝土管，能夠承受地表機動車壓力。供電模塊為太陽能面板及交流電雙模式。以上所述僅為本實用新型的較佳實施舉例，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，包括: 用于采集稻田土壤水分含量的含水量傳感器； 用于采集稻田土壤水位信息的水位傳感器； 用于接收所述含水量傳感器以及水位傳感器所發送數據的數據采集模塊； 與所述數據采集模塊相連的遠程通訊模塊； 通過所述遠程通訊模塊與數據采集模塊相互通信的數據中心，用以處理來自數據采集模塊所發送的數據。
2.根據權利要求1所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述水位傳感器為超聲波水位傳感器。
3.根據權利要求2所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述數據采集模塊與所述遠程通信模塊安裝于控制箱內，所述數據采集模塊還連接有供電模塊。
4.根據權利要求3所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述控制箱通過支架固定在稻田土層表面的上方；還設有插設在稻田土層中的豎直管道，所述水位傳感器安裝在豎直管道的頂部開口處，所述豎直管道位于地表上方20 25cm高度的管段均勻開鑿小孔，該管段外纏繞有濾網。
5.根據權利要求4所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述豎直管道的高度為110 130cm,其下端30 35cm管段打入稻田土層中。
6.根據權利要求5所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述支架的頂端安裝有避雷裝置；所述供電模 塊為太陽能面板和/或交流供電電路，其中太陽能面板安裝在所述支架的頂端。
7.根據權利要求3所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，在稻田土層外圍設置管理房，所述控制箱安裝于該管理房內； 還設有U型管道，該U型管道包括封閉底部以及兩個開口部，封閉底部水平埋入稻田土層中，其中一個開口部從稻田土層處延伸出地表上方形成稻田出口段，另一個開口部從管理房內延伸出地表上方形成管理房出口段，所述水位傳感器安裝于該管理房出口段上。
8.根據權利要求7所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述稻田出口段的高度為20 25cm，且該稻田出口段均勻開鑿小孔，該稻田出口段外纏繞有濾網。
9.根據權利要求8所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述管理房出口段的高度為80 100cm。
10.根據權利要求9所述的稻田土壤墑情實時監測系統，其特征在于，所述管理房的房頂安裝有避雷裝置，所述供電模塊為太陽能面板和/或交流供電電路，其中太陽能面板安裝在所述管理房的房頂。
專利摘要本實用新型公開了一種稻田土壤墑情實時監測系統，包括用于采集稻田土壤水分含量的含水量傳感器；用于采集稻田土壤水位信息的水位傳感器；用于接收所述含水量傳感器以及水位傳感器所發送數據的數據采集模塊；與所述數據采集模塊相連的遠程通訊模塊；通過所述遠程通訊模塊與數據采集模塊相互通信的數據中心，用以處理來自數據采集模塊所發送的數據。本實用新型可同時對水稻稻田土壤的含水量和水位進行實時監測。
文檔編號G08C17/02GK203163772SQ20132009888
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月5日 優先權日2013年3月5日
發明者賈宏偉, 胡榮祥, 鄭世宗 申請人:浙江省水利河口研究院