[發明專利]一種用于無線多點地溫監測的傳感器及方法

有效

• 申請號: 201010139604.6
• 申請日: 2010-04-01
• 公開（公告）號: CN101908262A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 趙春江;鄭文剛;邢振;申長軍;鮑鋒;閆華;周建軍;吳文彪
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G08C19/00;G01K7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 胡小永

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種無線多點地溫傳感器及控制方法。

背景技術

土壤溫度不僅會影響作物播種和出苗早遲，而且會影響根的生殖、根生長速率及側根生成速率，影響根對水分和礦物營養的吸收、運轉和貯存，影響土壤微生物活動和有機物質的分解，是作物生存的一個重要環境因素，因此，需要對不同深度的土壤溫度進行監測。目前，雖然地溫傳感器較多，但是多以單點為主，很難測量作物整個根系土壤的溫度，對研究土壤溫度對作物的生長帶來極大的困難。另外，地溫傳感器多采用有線的方式，需要在田間布設大量的電纜，這就會大大增加工程成本，并且也不利于田間耕作。

專利“ZL?200420115834.9”提出一種便攜式多點數字地溫儀，解決了布設電纜和多點土壤溫度測量的問題，但同時也有一定的缺陷，比如：專利中雖然采用多個傳感器測溫元件，但是，由于它本身采用一根導熱性能比較好的不銹鋼管，長時間埋在土中，最后，各點的溫度相差很小，很難能夠準確的測量不同深度土壤的溫度；另外，雖然其解決了田間布線的問題，但是不利于對土壤溫度的實時監測。

發明內容

本發明所解決的技術問題是改善測量不同深度土壤溫度的準確性以及改善土壤溫度的實時監測。其采用太陽能或電池供電，具有無線組網、實時喚醒和測量多點土壤溫度等特點。

為達到上述目的，本發明的技術方案提供一種用于無線多點地溫監測的傳感器，該傳感器包括電能提供單元、密封體、隔熱管、信號線、控制板、至少一個溫度傳感器節點單元，其特征在于：所述控制板包括無線射頻單元，所述溫度傳感器節點單元含有鉑金屬，所述電能提供單元固定在密封體上，密封體內部固定有控制板，密封體與隔熱管通過螺紋緊密連接，隔熱管與所述至少一個溫度傳感器節點單元通過螺紋緊密連接，所述溫度傳感器節點單元通過信號線與控制板相連接，所述無線射頻單元用于接收無線傳感網絡中上位機發送的各種指令并轉發到控制器，接收控制器發送的信息并通過無線傳感網絡將該信息轉發到上位機。

其中，所述控制板還包括微控制器、鐵電存儲器、實時時鐘單元和節點控制單元，所述鐵電存儲器、實時時鐘單元、節點控制單元、無線射頻單元和與所述微控制器相連接，所述微控制器通過所述節點控制單元控制所述至少一個溫度傳感器節點單元，所述鐵電存儲器在所述微控制器的控制下對有關土壤信息進行存儲，所述實時時鐘單元用于產生準確的系統時間。

其中，所述電能提供單元為太陽能板和電池。

其中，還包括電源管理單元，所述電源管理單元與微控制器連接，所述電源管理單元通過所述微控制器實現該傳感器內的電能管理。

其中，所述溫度傳感器節點單元由不銹鋼環、鉑電阻和導熱膠組成。在所述不銹鋼環上具有數個圓孔，所述數個圓孔內容納有鉑電阻，所述導熱膠把鉑電阻與不銹鋼固定在一起。

其中，所述溫度傳感器節點單元為不銹鋼的環狀裝置。

其中，所述溫度傳感器節點單元為不銹鋼的錐形頭狀裝置。

另一方面，本發明還提供了一種用于控制無線多點地溫監測傳感器的方法，其特征在于：通過無線射頻單元進行無線傳感網絡檢測，在檢測到無線傳感網絡時向無線傳感網絡中的網關發送加入網絡的請求；網關接收到請求后，允許所述無線多點地溫監測的傳感器加入網絡并為其分配網絡地址，返回加入成功信息；所述無線多點地溫監測的傳感器通過無線射頻單元監聽來自上位機的各種指令信息。

其中，所述指令信息若為查詢指令，微控制器查詢鐵電存儲器中存儲的土壤溫度和時間信息，并封裝成數據幀結構，發送給上位機；

若為設置采集時間指令，無線多點地溫傳感器接受上位機設置的采樣時間間隔，并返回修改成功信息；

若為設置休眠時間指令，無線多點地溫傳感器接受上位機設置的休眠時間間隔，并返回修改成功信息。

本發明所取得的有益效果為：能夠準確的測量土壤不同深度的溫度信息；采用太陽能或電池供電，并采用無線的通信方式，避免了在田間進行布線；具有存儲容量大和實時時鐘功能，并且掉電數據也不會丟失；能夠自動的加入存在的無線傳感網絡，并接收網關分配的網絡標識信息，有利于上位機對網絡中的無線多點地溫傳感器進行定位；具有自組網功能，能夠存儲轉發同一個網絡中其它節點發送來的信息。能夠通過上位機發送的指令信息，靈活的控制無線多點地溫傳感器的工作狀態。

附圖說明

圖1為本發明實施例的用于無線多點地溫監測的傳感器示意圖；

圖2為該實施例中的控制板的工作原理框圖；

圖3為該實施例中的隔熱管的結構簡圖；

圖4為溫度傳感器節點的局部剖面圖；