[发明专利]一种丘陵地区土壤水分分布及运移规律远程监测与分析系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种丘陵地区土壤水分分布及运移规律远程监测与分析系统及其工作方法，系统包括喷灌系统、n个土壤水分数据采集系统、无线传输系统、第二控制器、串口服务器及监测与分析系统，喷灌系统包括喷头、电控比例阀、继电器、第一控制器、过滤器及水泵，土壤水分数据采集系统包括土壤水分传感器和控制器，控制器通过AD采样获取土壤水分值，无线传输系统包括长短距离无线传输系统，短距离无线传输系统包括第一、二无线电台及n个无线电台，长距离无线传输系统包括CPE无线网桥、通信基站、交换机、WEB服务器、网络交换机及INTERNET；本发明克服了传统的有线传输，可按照预设的试验方案进行传感器部署，实现了远程上位机实时监控土壤水分并存储数据。

技术领域

本发明属于土壤水分远程监测技术和无线传感网络技术领域，特别涉及一种丘陵地区土壤水分分布及运移规律远程监测与分析系统及其工作方法。

技术背景

中国不仅是果品生产大国，同时也是果树资源大国。中国果品的生产总量、栽培面积、资源种类均居世界首位。目前我国果树种植面积达到1275万公顷左右，果品年产值3500亿元，在国内种植业中居第3位，占经济总值的0.4％，其中有67％分布在丘陵地区。由于丘陵地形起伏不平、土壤渗透性强、持水能力差，地表径流极易汇聚流失，经常出现不均匀干旱。传统灌溉方式是由人工定时观测土壤墒情，凭经验进行大水漫灌，灌溉水利用率不足30％，水资源浪费现象严重。丘陵山区水资源严重缺乏与灌溉水大量浪费现象并存，严重影响了丘陵农业生产的发展和农户的增产增收。于丘陵地区交通不便，由人工进行信息监测和灌溉控制需翻山越岭、长途跋涉，用工多，且劳动强度大，且架设线路困难。因此必须实现需水信息的远程自动监测和灌溉过程的远程智能控制实现需水信息的远程自动监测和灌溉过程的远程智能控制。

目前的无线传输网络大都选用2.4GHZ频段网络，但存在通信距离短或者存在通信费用等问题，且通常无线传感器监测点部署采用平均部署方式。但由于丘陵地区地势高低不平，土壤水分分布不均匀，必须在充分了解水分运移规律的基础上，合理设置多个监测点，才能反映总体的土壤水分状况，为合理灌溉提供依据。

发明内容

本发明提供了一种丘陵地区土壤水分分布及运移规律远程监测与分析系统，用以远程监测土壤分布及运移规律，解决有线通信时架设线路困难的问题，并可根据分析的土壤水分分布及运移规律进行土壤水分传感器的优化布置，弥补现有传感网络节点部署的不足，从而降低成本，提高灌溉利用率，减少水资源浪费。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种丘陵地区土壤水分分布及运移规律远程监测与分析系统，包括喷灌装置、n个土壤水分数据采集系统、无线传输系统、第二控制器、串口服务器及监测与分析系统，所述无线传输系统包括短距离无线传输系统和长距离无线传输系统，所述短距离无线传输系统与长距离无线传输系统之间通过第二控制器、串口服务器进行数据交换；

所述喷灌系统包括喷头、电控比例阀、继电器、第一控制器、过滤器及水泵，其中喷头、过滤器、水泵通过管路依次连接，第一控制器与继电器、电控比例阀一端通过导线依次连接，电控比例阀另一端连接在管路上；

所述土壤水分数据采集系统包括土壤水分传感器及控制器，其中控制器通过P1口与土壤水分传感器的0-5V信号线连接进行AD转换；

所述短距离无线传输系统包括第一无线电台、n个无线电台及第二无线电台，第一无线电台、无线电台均与第二无线电台进行无线传输；

所述长距离无线传输系统包括CPE无线网桥、通信基站、交换机、WEB服务器、网络交换机及INTERNET，CPE无线网桥与通信基站通过无线通信，通信基站与交换机、WEB服务器、网络交换机及INTERNET依次连接；

所述监测与分析系统包括客户端或用户端，客户端与交换机进行有线连接，用户端通过INTERNET进行数据的获取和控制。