CN105115567B - 农田实时水位数据监测*** - Google Patents
农田实时水位数据监测*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN105115567B CN105115567B CN201510599192.7A CN201510599192A CN105115567B CN 105115567 B CN105115567 B CN 105115567B CN 201510599192 A CN201510599192 A CN 201510599192A CN 105115567 B CN105115567 B CN 105115567B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water level
- relay
- decoder
- farmland
- subsystem
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002420 orchard Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种农田实时水位数据监测***，包括96组水位检测传感器以及继电器，通过将水位检测传感器和继电器设置为6×16矩阵型，使得本***可以应用于较大的农田中，加上本***中仅设置一个微处理器，能够有效降低***功耗。在水位偏高时，***会自动发送短信到管理员手机提示管理员处理，管理员也可以通过***的显示装置及时准确地得知水位偏高位置，以便能够及时准确地对农田中多余的水分进行排放。
Description
技术领域
本发明涉及农业用环境监测***，特别涉及一种农田实时水位数据监测***。
背景技术
在我国，随着务农人员的不断减少，农业开始从传统的人工小田种植转变为大区域机械化种植。在农作物的生长过程中，能否适当地给作物供水极其重要，直接影响到农作物是否能够健康成长。在农田中，虽然运用液位传感器可以有效地监控给水量，但是如果农田整体面积大，则需要多个液位传感器来构成检测阵列，这样会要求***设置有多个微控制器，不仅增加了成本，也会因为较多的单片机***而浪费电力资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能够满足大农田的水位数据监测，又能够节约电力资源的农田实时水位数据监视***。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种农田实时水位数据监测***，包括：水位监测子***、控制子***、显示子***和警报子***；控制子***分别与显示子***、警报子***相连接；
水位监测子***包括水传感器电路、译码器、模数转换电路和继电器；
水传感器电路与继电器的数据信号输入端相连接，水传感器电路用于检测农田水位高度；译码器的输出端与继电器的控制信号输入端相连接；译码器的输入端与控制子***的控制输出端相连接；继电器的数据信号输出端与模数转换电路的输入端相连接，模数转换电路的输出端与控制***的信号输入端相连接；
控制子***用于：
依据预设的报警水位高度值输出控制信号给译码器，译码器解码后将控制信号发送给继电器；
接收经过模数转换电路转换的水位信号；
根据水位信号分析得到水位状况；
控制显示子***显示水位状况；
水位高于设定值时控制警报子***发出警报。
作为优选的，水传感器电路包括电容式液位传感器、7414反相器和电阻；
7414反相器与电阻并联连接，7414反相器的输出端与继电器相连接，输入端与电容式液位传感器的一端相连接，电容式液位传感器的另一端接地。
作为优选的，控制子***包括LPC1343微控制器。
作为优选的，译码器为4×16译码器，译码器的数量为6个。
作为优选的，继电器的数量为96个；
继电器依次排列成6×16矩阵；
每一排的继电器分别与一个译码器相连接；
每一排继电器的输出端经短接后连接到模数转换电路；
模数转换电路的输出端与控制子***相连接。
作为优选的，水传感器电路设有96组，水传感器电路依次排列成6×16矩阵；
水传感器电路分别与继电器一一对应连接。
作为优选的，警报子***包括无线通信组件；
水位高于设定值时，控制子***控制无线通信组件发送短信至管理员手机终端。
作为优选的，无线通信组件采用GSM和/或CDMA2000制式的无线通信组件。
作为优选的，警报***设有至少2组无线通信组件。
本发明相比现有的农田实时水位数据监视***，具有以下优点：
1、采用了以ARM Cortex-M3为内核的微控制器LPC1343，该***可以有96个用于传感器的接口，使用6路输出端输出所有的监测值。
2、整个***仅包含一个单片机控制***，功耗低。
3、以6×16矩阵的形式布局继电器和水传感器电路，扩大检测范围。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构框图。
图2为本发明中水传感器电路的电路图。
图3为本发明实施例的整体结构示意图。
图4为本发明实施例中继电器的连接电路图。
图5为本发明实施例中传感器工作流程图。
图6为本发明中第一列继电器为开路状态的示意图。
图7为本发明中第二列继电器为开路状态的示意图。
图8为本发明中***工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
本发明涉及一种农田实时水位数据监视***，包括一种农田实时水位数据监测***，包括：水位监测子***、控制子***、显示子***和警报子***；控制子***分别与显示子***、警报子***相连接；
水位监测子***包括水传感器电路、译码器、模数转换电路和继电器；
水传感器电路与继电器的数据信号输入端相连接，水传感器电路用于检测农田水位高度；译码器的输出端与继电器的控制信号输入端相连接；译码器的输入端与控制子***的控制输出端相连接；继电器的数据信号输出端与模数转换电路的输入端相连接，模数转换电路的输出端与控制***的信号输入端相连接；
控制子***用于：
依据预设的报警水位高度值输出控制信号给译码器，译码器解码后将控制信号发送给继电器；
接收经过模数转换电路转换的水位信号；
根据水位信号分析得到水位状况；
控制显示子***显示水位状况；
水位高于设定值时控制警报子***发出警报。
本***的控制子***选用ARM Cortex-M3为内核的LPC1343微控制器作为主控制***，可以接收96个传感器所检测到的信号，并使用6路输出端输出监测值，并将监测结果通过显示子***显示出来。在水位较高的情况下，控制子***还能够控制警报***的无线通信单元发送提示短信到管理员的手机终端，提醒管理员及时处理。
本***的水传感器电路包括电容式液位传感器、7414反相器和电阻，通过将电容式液位传感器与并联后的7414反相器和电阻串联连接，使水传感器电路组成一个施密特触发器，如图2所示。该电容式液位传感器是依据“电容值的大小与电容板之间的截至的变化有关”的原则设计实现的，电容器的电容值C=Aϵ/d。其中，ϵ=ϵrϵ0，A为电容器的电容板对面面积，ϵ是介质的介电常数，ϵr是相对介电常数，ϵ0是真空介电常数，d是极板之间的距离。在没有积水时，空气即为电介质，当水位上升，传感器浸于水中时，电介质为空气和水，电容器的有效电容也会随之改变。随着水位的上升，电容器的有效电容也会不断改变。在RC电路的充电和放电时间也会随之一起变化，导致输出方波的频率发生变化。电容值的大小便可以利用方波的频率来计算，测量过程由单片机LPC1343来控制。
在本***中，微控制器输出的控制信号通过六个4×16译码器分别输出到96个继电器。微控制器在对译码器进行控制时，只有一个译码器被设置成高电平，进而实现对96个继电器进行控制。
在本***中，传感器网络工作流程如图5所示，在传感器网络中，每一行继电器输出端短接在一起并连接到ADC通道。我们将以6X2矩阵为例说明传感器网络的工作过程，如图6和图7所示。首先，第一列的所有的继电器均设置为高电平，其他列为低电平。于是ADC通道会接收该列继电器所对应的6个传感器的值。下一步，第二列继电器设置为高电平，其他列为低电平，ADC通道接收第二列继电器所对应的6个传感器的值。这个过程一直重复到第十六列。在此之后整个过程便是循环重复。***的微控制器时钟频率是16MHz，因此每个循环重复需要时间约为几微秒。
在本***中，继电器以6×16的矩阵形式排列，每一排的16个继电器都会连接到同一个译码器上，每一排的继电器与相应的译码器上的引脚连接次序相同。96个传感器同样以6×16的形式布局，且每个传感器分别与对应位置的继电器相连接，使得通过显示子***可以非常直观的了解到具体某个位置存在的积水问题，实现准确监控。传感器测量到的数据发送到继电器，每一行继电器的输出端经过短接处理，再连接到模数转换电路的输入端，最终输入控制***。
图8为本***的工作流程。液位传感器通过传感器网络将数据发送给单片机。若被测区域的水位不高于预先定义的数值，则***继续监测；如果现场水位超过了设定值，会以即时短信方式告知管理员以采取必要的措施。
同样的原理，***也可以用来防止作物干旱。如在稻田里需要大量的水。水位低于所需的水平，***同样可以向管理员发送短信通知。
由于电容式液位传感器需要在水和空气交杂的恶劣环境下工作，相比其他部件而言容易发生锈蚀或者短路等故障，因此，可以将该电容式液位传感器设计成可拆卸更换型的，如果传感器发生故障，则可以直接更换传感器，不需要替换整个***，能够节约后续维护成本。
本***的警报子***中包含有无线通信***，可以在农田水位异常时，发送短信到管理员的手机，以实现提醒功能。在本***中，优选使用GSM和/或CDMA2000制式的无线网络，原因在于，相比TD-SCDMA、WCDMA、TDD-LTE网络制式，GSM和CDMA2000网络制式的网络频段较低，信号穿透能力较强，且GSM和CDMA2000网络制式的网点分布相对较多，能够满足本***发送短信的功能，而TD-SCDMA、WCDMA、TDD-LTE的覆盖网点相对较少，且覆盖范围不如GSM和CDMA2000，可以作为备用的网络制式。
另外，在本***中，可以设置至少2个的无线通信***，用于安置两个不同运营商的SIM卡，并设置主、副卡，在通常情况下，***通过主卡发送提示短信，而在主卡欠费或者主卡运营商的基站阻断（即基站设备故障导致的无信号）的情况下，使用副卡发送提示短信，可以有效避免因欠费或者基站阻断的原因导致无法及时接收到短信。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (5)
1.一种农田实时水位数据监测***，其特征在于，包括：水位监测子***、控制子***、显示子***和警报子***；所述控制子***分别与显示子***、警报子***相连接；
所述水位监测子***包括水传感器电路、译码器、模数转换电路和继电器；
所述水传感器电路与所述继电器的数据信号输入端相连接，所述水传感器电路用于检测农田水位高度；所述译码器的输出端与所述继电器的控制信号输入端相连接；所述译码器的输入端与所述控制子***的控制输出端相连接；所述继电器的数据信号输出端与所述模数转换电路的输入端相连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制***的信号输入端相连接；
所述控制子***用于：
依据预设的报警水位高度值输出控制信号给所述译码器，所述译码器解码后将控制信号发送给所述继电器；
接收经过模数转换电路转换的水位信号；
根据水位信号分析得到水位状况；
控制所述显示子***显示所述水位状况；
水位高于设定值时控制所述警报子***发出警报；
所述水传感器电路包括可拆卸更换型的电容式液位传感器、7414反相器和电阻；
所述7414反相器与所述电阻并联连接，所述7414反相器的输出端与所述继电器相连接，输入端与所述电容式液位传感器的一端相连接，所述电容式液位传感器的另一端接地；
所述译码器为4×16译码器，所述译码器的数量为6个；
所述继电器的数量为96个；
所述继电器依次排列成6×16矩阵；
每一排的所述继电器分别与一个所述译码器相连接；
每一排所述继电器的输出端经短接后连接到所述模数转换电路；
所述模数转换电路的输出端与所述控制子***相连接；
所述水传感器电路设有96组，所述水传感器电路依次排列成6×16矩阵；
所述水传感器电路分别与所述继电器一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的农田实时水位数据监测***，其特征在于，所述控制子***包括LPC1343微控制器。
3.根据权利要求1所述的农田实时水位数据监测***，其特征在于，所述警报子***包括无线通信组件；
水位高于设定值时，所述控制子***控制所述无线通信组件发送短信至管理员手机终端。
4.根据权利要求3所述的农田实时水位数据监测***，其特征在于，所述无线通信组件采用GSM和/或CDMA2000制式的无线通信组件。
5.根据权利要求3所述的农田实时水位数据监测***，其特征在于，所述警报***设有至少2组所述无线通信组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510599192.7A CN105115567B (zh) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | 农田实时水位数据监测*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510599192.7A CN105115567B (zh) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | 农田实时水位数据监测*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105115567A CN105115567A (zh) | 2015-12-02 |
| CN105115567B true CN105115567B (zh) | 2018-04-06 |
Family
ID=54663610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510599192.7A Expired - Fee Related CN105115567B (zh) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | 农田实时水位数据监测*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105115567B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106124854A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-16 | 国网天津市电力公司 | 智能园区用电信息采集的多路串口协调复用方法 |
| CN111076790B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-06-22 | 上海科勒电子科技有限公司 | 一种液位监测方法、存储介质和电子设备 |
| CN114387769B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-10-03 | 中国电信股份有限公司 | 一种水浸告警***及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2307284Y (zh) * | 1997-07-15 | 1999-02-10 | 中国水利水电科学研究院仪器研究所 | 适用于水、电工程的远端传感器通道选择装置 |
| US8565927B1 (en) * | 2009-02-03 | 2013-10-22 | Green Badge LLC | Irrigation interrupter |
| CN104848912A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-08-19 | 成都腾悦科技有限公司 | 一种水位监测*** |
| CN204944614U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-06 | 苏州工业职业技术学院 | 农田实时水位数据监测*** |
-
2015
- 2015-09-18 CN CN201510599192.7A patent/CN105115567B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2307284Y (zh) * | 1997-07-15 | 1999-02-10 | 中国水利水电科学研究院仪器研究所 | 适用于水、电工程的远端传感器通道选择装置 |
| US8565927B1 (en) * | 2009-02-03 | 2013-10-22 | Green Badge LLC | Irrigation interrupter |
| CN104848912A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-08-19 | 成都腾悦科技有限公司 | 一种水位监测*** |
| CN204944614U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-06 | 苏州工业职业技术学院 | 农田实时水位数据监测*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105115567A (zh) | 2015-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204425399U (zh) | 一种基于云计算的水文气象业务*** | |
| CN105115567B (zh) | 农田实时水位数据监测*** | |
| CN103713265B (zh) | 一种老炼检测*** | |
| CN103542891A (zh) | 土壤墒情监测*** | |
| CN204302725U (zh) | 一种多传感器数据采集及实时远程传送装置 | |
| CN203324380U (zh) | 一种直流电源***的绝缘监测装置及其监测主机 | |
| CN205263227U (zh) | 漏电检测设备 | |
| CN201523223U (zh) | 用于浪涌保护器的智能监测*** | |
| CN207833292U (zh) | 一种基于lora的智慧畜牧*** | |
| CN106710150A (zh) | 泥石流冲击力监测***及报警方法 | |
| CN204330010U (zh) | 一种高压输电杆塔监测*** | |
| CN204944614U (zh) | 农田实时水位数据监测*** | |
| CN208998889U (zh) | 一种水位监测与预警*** | |
| CN204965689U (zh) | 工作可靠的山洪灾害监测采集装置 | |
| CN107144750A (zh) | 一种低压台区掉电监测装置及报警方法 | |
| CN203811289U (zh) | 一种低压电源电涌保护器温度在线监测装置 | |
| CN103925949A (zh) | 农业检测装置 | |
| CN201813072U (zh) | 预装式变电站的无线传感器网络测控装置 | |
| CN207675217U (zh) | 一种一体化多参数墒情仪 | |
| CN206892258U (zh) | 一种自动提醒电路及带有该电路的变压器局部放电诊测*** | |
| CN206833694U (zh) | 基于链式无线传输的光伏组件支架远程应力监测*** | |
| CN205787822U (zh) | 一种基于物联网的监控*** | |
| CN204142884U (zh) | 一种无线绝缘监察电路 | |
| CN104406723A (zh) | 一种桥梁健康监测*** | |
| CN204926390U (zh) | 一种基于物联网的用于园林监测的报警*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180406 |