一种农田信息采集终端及采集方法与流程

本发明涉及一种农田信息采集终端及采集方法，属于农业生产技术领域。

背景技术：

在农业生产中，实时全面掌控农田的墒情、肥力、环境温度及环境质量，是确保农业生产的重要工作之一，针对这一需要，当前主要是由工作人员现场进行农田土样采集，然后对采样样本借助专用的检测设备进行检测分析，这种方式虽然可以一定程度满足农田信息采集及检测作业的需要，但一方面采样检测工作效率低下，需要工作人员在较大范围内频繁进行采样检测，采样工作效率低下且劳动强度和成本均相对较高，同时采样样本仅能能满足单次检测需要，无法长期连续对农田情况进行全面检测，难以满足检测作业的需要；另一方面采样检测的样本也往往极易因容器因素、转运方式等因素而与实际农田情况间存在严重的偏差，从而也导致了检测精度差，难以有效满足对农田实际情况掌控和指导农业生产活动的需要。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的农田信息采集终端及其采样方法，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种农田信息采集终端及采集方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种农田信息采集终端，包括承载柱、检测探针、承载台、环境温度传感器、土壤温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪、土壤水份测定装置、土壤养分检测装置、卫星定位装置、光伏发电板及主控电路，其中承载柱为轴线与水平面垂直分布的空心柱状结构，其下端面嵌入土壤中，上端面与承载台连接并同轴分布，其中嵌入土壤中的承载柱长度为承载柱总长度的10%—30%，检测探针至少一个，嵌于承载柱内，并与承载柱轴线平行分布，且检测探针通过升降驱动机构与承载柱内滑动连接，且检测探针前端面嵌入土壤深度不小于5厘米，承载台为密闭腔体结构，其内部设一条隔板，并通过隔板将承载台自上而下分割为控制室、检测室及分析室，其中所述控制室、分析室均为密闭腔体结构，土壤水份测定装置、土壤养分检测装置均至少一个，并嵌于分析室内，且土壤水份测定装置、土壤养分检测装置通过导线分别与至少一个检测探针、至少一个土壤温度传感器电气连接及与主控电路电气连接，土壤温度传感器至少两个，其中一个土壤温度传感器位于承载柱下端面连接，剩余土壤温度传感器环绕检测探针轴线均布在检测探针外表面，环境温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪均嵌于检测室内，并分别与主控电路电气连接，环境温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪对应的检测室侧壁上均布若干透气孔，主控电路和卫星定位装置嵌于控制室内，且卫星定位装置与主控电路电气，光伏发电板至少一个，与承载台上端面连接，且光伏发电板面积为承载台上端面面积的1.5—3倍，光伏发电板与承载台上端面呈0°—60°夹角，并与主控电路电气连接。

进一步的，所述承载柱嵌入土壤内部分的侧表面上均布若干透孔，且透孔孔径不小于3毫米。

进一步的，所述承载柱内设一条隔板，并通过隔板将承载柱自上向下分为布线段和检测段，且所述检测探针均嵌于检测段内，所述检测段高度为承载柱嵌入土壤内高度的2.1—5倍。

进一步的，所述承载柱外表面设与承载柱同轴分布的螺旋绞龙。

进一步的，所述升降驱动机构为电动伸缩杆、驱动导轨、齿轮齿条机构及蜗轮蜗杆机构中的任意一种，并与主控电路电气连接。

进一步的，所述主控电路为基于dsp芯片、igbt芯片中任意一种或两种共用的电路系统，且所述主控电路另设至少一个数据通讯装置、充放电控制装置及蓄电池组，且主控电路通过充放电控制装置与光伏发电板和蓄电池组电气连接。

一种基于权利要求1所述农田信息采集终端的农田信息采集方法，包括如下步骤：

s1，设备装配，首先根据农田面积，按照每亩安装一个采集终端的安装要求，将采集终端通过承载柱插入到农田土壤中，然后一方面通过采集终端的卫星定位装置对各采集终端位置进行定位并根据地理位置坐标为每个采集终端进行命名和汇编数据通讯地址，最后将各采集终端的主控电路通过数据通讯装置与外部通讯网络与远程监控平台间建立数据通讯连接，同时通过采集终端的光伏发电板进行太阳能发电，为采集终端提供运行电能，即可完成采集终端安装定位作业；

s2，监测终端预制，完成s1步骤后，由采集终端的主控电路首先驱动升降驱动机构运行，将检测探针插入到农田土壤中，且插入土壤深度不小于5厘米并静置1-24小时，然后将驱动检测探针、环境温度传感器、土壤温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪、土壤水份测定装置、土壤养分检测装置运行，并连续运行1—12小时，一方面通过环境温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪对农田环境温度、湿度及空气质量践行检测，并获得农田环境初始数据，另一方面通过检测探针、土壤温度传感器对农田土壤参数进行采集，并将采集的参数输送至土壤水份测定装置、土壤养分检测装置对突然含水量、含氮量及微量元素含量进行检测，获得农田土壤环境初始数据；

s3，连续检测，完成s2步骤后，每1—3天进行一组检测，每组检测中，24小时内平均进行3—6次检测，且每次检测时间均为30—60分钟，并将检测结果发送至远程监控平台，即可实现对农田践行信息采集作业。

进一步的，所述s1步骤中，当相邻两块农田之间间距不大于50厘米时，相邻两块农田按照同一块农田进行面积计算；当一块农田面积不足一亩时，农田设一个采集终端，且采集终端位于农田中心位置；当一块农田面积大于1亩后，每亩农田中设三个采集终端，且三个采集终端沿农田对角线方向均布。

进一步的，所述s2和s3步骤中，检测作业均在完成灌溉、降水后3—6小时进行。

本发明一方面设备结构简单，通用性和环境适应性好，可有效满足对各类不同农业生产用地生产活动信息进行连续全面信息采集，同时另具有良好的数据通讯能力和组网运行能力，从而有效满足对不同面积范围内农田进行同步信息采集及远程操控及数据传输作业的需要，另一方面可实现连续对农田空气环境、土壤环境、土壤墒情、肥力等信息进行长期全面检测，在有效降低土壤检测采样作业劳动强度和成本的同时，另极大的提高检测数据与实际农田情况间的检测精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种农田信息采集终端，包括承载柱1、检测探针2、承载台3、环境温度传感器4、土壤温度传感器5、空气湿度传感器6、空气质量检测仪7、土壤水份测定装置8、土壤养分检测装置9、卫星定位装置10、光伏发电板11及主控电路12，其中承载柱1为轴线与水平面垂直分布的空心柱状结构，其下端面嵌入土壤中，上端面与承载台3连接并同轴分布，其中嵌入土壤中的承载柱1长度为承载柱1总长度的10%—30%，检测探针2至少一个，嵌于承载柱1内，并与承载柱1轴线平行分布，且检测探针2通过升降驱动机构13与承载柱1内滑动连接，且检测探针2前端面嵌入土壤深度不小于5厘米。

本实施例中，所述承载台3为密闭腔体结构，其内部设一条隔板31，并通过隔板31将承载台自上而下分割为控制室32、检测室33及分析室34，其中所述控制室32、分析室34均为密闭腔体结构，土壤水份测定装置8、土壤养分检测装置9均至少一个，并嵌于分析室34内，且土壤水份测定装置8、土壤养分检测装置9通过导线分别与至少一个检测探针2、至少一个土壤温度传感器5电气连接及与主控电路12电气连接，土壤温度传感器5至少两个，其中一个土壤温度传感器5位于承载柱1下端面连接，剩余土壤温度传感器5环绕检测探针2轴线均布在检测探针2外表面，环境温度传感器4、空气湿度传感器6、空气质量检测仪7均嵌于检测室33内，并分别与主控电路12电气连接，环境温度传感器4、空气湿度传感器6、空气质量检测仪7对应的检测室33侧壁上均布若干透气孔35，主控电路12和卫星定位装置10嵌于控制室32内，且卫星定位装置10与主控电路12电气，光伏发电板11至少一个，与承载台3上端面连接，且光伏发电板11面积为承载台3上端面面积的1.5—3倍，光伏发电板11与承载台3上端面呈0°—60°夹角，并与主控电路12电气连接。

重点说明的，所述承载柱1嵌入土壤内部分的侧表面上均布若干透孔14，且透孔14孔径不小于3毫米，所述承载柱1内设一条隔板31，并通过隔板31将承载柱1自上向下分为布线段101和检测段102，且所述检测探针2均嵌于检测段102内，所述检测段102高度为承载柱1嵌入土壤内高度的2.1—5倍，此外所述承载柱1外表面设与承载柱同轴分布的螺旋绞龙15。

进一步优化的，所述升降驱动机构为电动伸缩杆、驱动导轨、齿轮齿条机构及蜗轮蜗杆机构中的任意一种，并与主控电路电气连接。

进一步优化的，所述主控电路为基于dsp芯片、igbt芯片中任意一种或两种共用的电路系统，且所述主控电路另设至少一个数据通讯装置、充放电控制装置及蓄电池组，且主控电路通过充放电控制装置与光伏发电板11和蓄电池组电气连接。

如图2所示，一种基于权利要求1所述农田信息采集终端的农田信息采集方法，包括如下步骤：

s1，设备装配，首先根据农田面积，按照每亩安装一个采集终端的安装要求，将采集终端通过承载柱插入到农田土壤中，然后一方面通过采集终端的卫星定位装置对各采集终端位置进行定位并根据地理位置坐标为每个采集终端进行命名和汇编数据通讯地址，最后将各采集终端的主控电路通过数据通讯装置与外部通讯网络与远程监控平台间建立数据通讯连接，同时通过采集终端的光伏发电板进行太阳能发电，为采集终端提供运行电能，即可完成采集终端安装定位作业；

s2，监测终端预制，完成s1步骤后，由采集终端的主控电路首先驱动升降驱动机构运行，将检测探针插入到农田土壤中，且插入土壤深度不小于5厘米并静置1-24小时，然后将驱动检测探针、环境温度传感器、土壤温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪、土壤水份测定装置、土壤养分检测装置运行，并连续运行1—12小时，一方面通过环境温度传感器、空气湿度传感器、空气质量检测仪对农田环境温度、湿度及空气质量践行检测，并获得农田环境初始数据，另一方面通过检测探针、土壤温度传感器对农田土壤参数进行采集，并将采集的参数输送至土壤水份测定装置、土壤养分检测装置对突然含水量、含氮量及微量元素含量进行检测，获得农田土壤环境初始数据；

s3，连续检测，完成s2步骤后，每1—3天进行一组检测，每组检测中，24小时内平均进行3—6次检测，且每次检测时间均为30—60分钟，并将检测结果发送至远程监控平台，即可实现对农田践行信息采集作业。

重点指出的，所述s1步骤中，当相邻两块农田之间间距不大于50厘米时，相邻两块农田按照同一块农田进行面积计算；当一块农田面积不足一亩时，农田设一个采集终端，且采集终端位于农田中心位置；当一块农田面积大于1亩后，每亩农田中设三个采集终端，且三个采集终端沿农田对角线方向均布。

进一步优化的，所述s2和s3步骤中，检测作业均在完成灌溉、降水后3—6小时进行。

本发明一方面设备结构简单，通用性和环境适应性好，可有效满足对各类不同农业生产用地生产活动信息进行连续全面信息采集，同时另具有良好的数据通讯能力和组网运行能力，从而有效满足对不同面积范围内农田进行同步信息采集及远程操控及数据传输作业的需要，另一方面可实现连续对农田空气环境、土壤环境、土壤墒情、肥力等信息进行长期全面检测，在有效降低土壤检测采样作业劳动强度和成本的同时，另极大的提高检测数据与实际农田情况间的检测精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。