具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1，本实施例的巡检系统用于检测滴灌管的堵、漏位置周围的土壤湿度值。巡检系统包括湿度采集模块1、信号转换模块、报警模块2、时钟模块3、晶振电路复位模块4、电源模块5、信号处理模块6、按键模块7、显示模块8、存储模块9以及串口数据传送模块10。

湿度采集模块1、信号转换模块、报警模块2、时钟模块3、显示模块8、存储模块9、信号处理模块6是巡检系统的最小集合，湿度采集模块1用于采集滴灌铺设路径上土壤湿度的表观介电常数，并生成土壤湿度模拟信号。信号转换模块用于接收所述湿度采集模块1采集的土壤湿度模拟信号，并转换生成土壤湿度数字信号。

时钟模块3用于定义所述湿度采集模块1在巡检测量时的时间变量，并按照年月日周时分秒进行闰年补偿，获取测量时的时间变量信号；存储模块9用于存储所述土壤湿度数字信号，还用于存储所述时钟模块3获取的时间变量信号，所述存储模块9内还预存有土壤湿度阈值参数；报警模块2用于在土壤湿度异常时发出报警提示；显示模块8用于显示所述土壤湿度数字信号、时间变量信号以及所述土壤湿度阈值参数；

信号处理模块6用于接收所述时钟模块3的时间变量信号以及土壤湿度数字信号，将所述土壤湿度数字信号与所述存储模块9内预存的土壤湿度阈值参数比较，以判断所述土壤湿度数字信号是否超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间，当超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间时，用于控制所述报警模块2发出报警提示，还用于将所述土壤湿度数字信号、土壤湿度阈值参数以及所述时钟模块3的时间变量信号发送至所述显示模块8显示。

请参阅图2至图8，为本发明的便携式农田滴灌堵漏巡检系统的电路连接原理图。在控制电路中。请参阅图2，信号处理模块6包括电容、电阻、晶振、主控芯片。其中，电阻包括：R1、R2，电容包括：C3、C4、C11，晶振为Y1，主控芯片为STC90C58AD单片机且用作信号的处理或产生相应的指令控制其他模块产生相应的动作，其内部集成有8路10位的高速A/D转换器，可用于电源电压检测、温度检测、按键扫描以及频谱检测。所述信号处理模块6形成的I/O设备，主控芯片STC90C58AD的P0口接10K的上拉电阻后与显示模块8的数据口相连接，用于显示测量数据。主控芯片STC90C58AD的P1.0口连接湿度采集模块1的信号输入端，用于输入土壤湿度信号；主控芯片STC90C58AD的P2端口分别连接按键模块7电路以及显示模块8的控制端口，用于输入按键修改信息以及输出土壤湿度值及时间信息；主控芯片STC90C58AD的P3端口分别接时钟模块3的控制端口、串口数据传送模块10以及报警模块2。

请参阅图3，显示模块8用于根据测量得到的表征土壤湿度值的土壤湿度模拟信号，将转换生成的土壤湿度数字信号信息显示，还用于对获取测量的时间信息的时间变量信号显示，以及显示预存的土壤湿度阈值参数。显示模块8采用的是LCD液晶显示屏，具体采用的1602液晶显示器，该显示器为5V电压驱动，可显示两行，每行16个字符，用于显示测量的时间、土壤湿度值等测量信息。1602液晶显示器的引脚4～引脚14分别与主控芯片STC90C58AD的引脚P27、引脚P26、引脚P25、引脚P00～引脚07相连，1602液晶显示器的引脚1和引脚16与地相连，1602液晶显示器的引脚2、引脚15分别连接电路的供电电压VCC，1602液晶显示器的引脚3连接带有10K可变电阻的供电电压VCC接地。

请参阅图4，时钟模块3连接信号处理模块6，时钟模块3用于对主控芯片STC90C58AD提供测量时的时间信息，时钟模块3采用的时钟芯片DS1302，时钟芯片DS1302是美国DALLAS公司推出时钟芯片，能够对年月日周时分秒进行计时，可以进行闰年补偿，获取测量时的时间变量信号，其内部具有带RAM的实时时钟电路。性能高、功耗低，工作电压为2.5V～5.5V。所述时钟芯片DS1302的引脚1、引脚8接入电路的电压，时钟芯片DS1302的引脚5、引脚6和引脚7分别与主控芯片STC90C58AD的引脚P35、引脚P36、引脚P37相连，时钟芯片DS1302的引脚2、引脚3和引脚4与32768HZ的晶振Y2以及电容C11、C12相连。

所述时钟模块3与所述信号处理模块6之间设置有晶振电路复位模块4，晶振电路复位模块4用于在所述巡检系统出现死机的异常情况时给所述信号处理模块6一个强制复位信号以重新开始或恢复正常运行，并为所述巡检系统提供时钟频率。

请参阅图5，按键模块7连接信号处理模块6，按键模块7的继电器K1、K2、K3、K4接地且分别与主控芯片STC90C58AD的引脚P20、引脚P21、引脚P22、引脚P23相连。按键模块7主要用于修改存入存储模块9中土壤湿度阈值参数的阈值区间的最大值和最小值，以改变预存的所述土壤湿度阈值参数，便于保存相应的土壤湿度信息。按键还可以调节系统的时间，调整所述时钟模块3获取的时间变量信号。

请参阅图6，报警模块2用于所述土壤湿度值超出设定阈值区间时报警提示，报警模块2包括电阻、三极管、蜂鸣器。其中，电阻包括：4.7K的R2，三极管包括：Q1，蜂鸣器，用于采用声音报警的方式进行报警提示，所述三极管的排列方式为PNP型，三极管的三个引脚分别为E发射级、B基级、C集电极，三极管的E发射级接入电路的电压，三极管的C集电极接蜂鸣器，三极管的B基级接电阻R2，电阻R2接主控芯片STC90C58AD的引脚P32。所述三极管用于从电源取电流，导向用电的蜂鸣器设备。

请参阅图7，电源模块5用于对测量时的系统进行供电。电源模块5采用5节1.5v的干电池进行供电，电路设计中通过三端集成稳压器7805将7.5v的电压稳压成5v电压。到达低功耗、低成本、稳定可靠、便携式的供电效果。

请参阅图8，串口数据传送模块10，其采用串行通信的方式将采集存储完成后的土壤湿度数据通过串行口传送到计算机中进行数据分析和统计。串口数据传送模块10包括电阻、三极管、正负对称电源。其中，电阻包括：10K的R9、R12，4.7K的R10、R11；三极管包括：Q6、Q7；正负对称电源为JM1，串口数据传送模块10连接主控芯片STC90C58AD的引脚P30、引脚P31。串口数据传送模块10用于土壤湿度数据采集存储完成后可以采用串行通信的方式将数据通过串行口传送到计算机中进行数据分析和统计。

本发明还通过设置存储模块9将采集完的土壤湿度数据以及掉电后的参数数据进行存储，存储模块9集成于所述信号处理模块6内部。所述主控芯片STC90C58AD内部集成了29K的E2PROM存储器，存储器与程序空间是分开的，利用ISP/IAP技术可将内部Flash当E2PROM，擦写次数在10万次以上。采集完土壤湿度以后需要对数据及时进行存储，方便修改数据并且可以保存掉电后的参数数据，防止系统断电后数据丢失，也方便人们通过下载接口将数据下载到计算机进行数据分析。

本发明通过湿度采集模块1检测滴灌铺设路径上土壤的土壤湿度信号，湿度采集模块1为土壤湿度传感器11，其端部插入待检测土壤中，其用于采用电磁脉冲原理测量土壤的反应真实水分含量的表观介电常数。所述土壤湿度传感器11插入土壤内的一端为集成有尖针的探头，所述土壤湿度传感器11还包括与探头连接的传输线13以及与传输线13连接用于采集土壤湿度信号的信号源。

在本发明实施例中，所述土壤湿度传感器11采用的型号为PHTS-5V-V2，如图9所示。该土壤湿度传感器11由50MHZ的信号源、同轴传输线和一个四针不锈钢探头12组成。该土壤湿度传感器11采用的是电磁脉冲原理测量土壤的表观介电常数，因为土壤由固体、水和空气组成，固体的介电常数大约为4，水的介电常数大约为80，空气的介电常数大约为1，土壤的介电常数主要由水分来决定，所以通过测量土壤的介电常数就能得到土壤的真实水分含量。型号为PHTS-5V-V2的土壤湿度传感器11的测量精度在2％范围内，足以满足滴灌堵塞测量需求，同时，该土壤湿度传感器11与精度比较高的其它介电法速测仪相比，具有灵敏度比较高，测量快速准确、稳定可靠等特点，而且成本上有了很大的降低，尤其是不受土壤中化肥和金属离子的影响，适合于滴灌土壤湿度的测量。

其中，优选的，所述信号转换模块内置于所述土壤湿度传感器11内部，用于将采集的土壤湿度模拟信号转换生成土壤湿度数字信号。

在进行巡检时，信号处理模块6用于接收所述时钟模块3的时间变量信号以及土壤湿度数字信号，将所述土壤湿度数字信号与所述存储模块9内预存的土壤湿度阈值参数比较，以判断所述土壤湿度数字信号是否超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间，当超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间时，用于控制所述报警模块2发出报警提示，还用于将所述土壤湿度数字信号、土壤湿度阈值参数以及所述时钟模块3的时间变量信号发送至所述显示模块8显示。

在本发明的便携式土壤湿度测试系统中，要求能够快速、实时的测量土壤的湿度值，鉴于便携性的特点要求设计传感器的供电方式为5v的干电池供电，在测量的过程中，干电池的电压会有所降低，在正常供电的情况下对测试湿度的影响不会很大，所述土壤湿度传感器11的接线如图10所示，所述土壤湿度传感器11的红色线接电源模块5的正极，所述土壤湿度传感器11的绿色线接电源模块5的负极所述土壤湿度传感器11的黄色线接所述土壤湿度传感器11的模拟信号电压输出端14。

本发明的便携式土壤湿度测试系统所包括的湿度采集模块1、报警模块2、时钟模块3、晶振电路复位模块4、电源模块5、信号处理模块6、按键模块7、显示模块8、存储模块9以及串口数据传送模块10实现对滴灌管的堵、漏位置周围的土壤湿度信号检测，并对土壤湿度值超出设定阈值区间时报警提示

综上所述，本发明的便携式土壤湿度测试系统能够利用湿度采集模块1对滴灌管的堵、漏位置周围的土壤湿度信号检测，操作方便，通过设置信号处理模块6得到待测量土壤的湿度值，利用报警模块2对土壤湿度值超出设定阈值区间时报警提示，及时发现滴灌头(或管)堵塞和漏水(滴灌管破损)情况，以便种植人员及时采取相应的补救措施，具有设备便携、测量简单快速、数据实时显示、制造成本低、适宜于大面积推广等优点。

实施例2

请参阅图11所示，本发明提供了一种便携式农田滴灌堵漏巡检方法，其包括以下步骤：

步骤S1，采集滴灌铺设路径上土壤湿度的表观介电常数，并生成土壤湿度模拟信号；

步骤S2，接收采集的土壤湿度模拟信号，并转换生成土壤湿度数字信号；

步骤S3，定义巡检测量时的时间变量，并按照年月日周时分秒进行闰年补偿，获取测量时的时间变量信号；

步骤S4,存储采集后转换生成的土壤湿度数字信号以及获取的时间变量信号；

步骤S5,将所述土壤湿度数字信号与预存的土壤湿度阈值参数比较，以判断所述土壤湿度数字信号是否超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间，当超出所述土壤湿度阈值参数的阈值区间时，控制报警模块2发出报警提示，还将所述土壤湿度数字信号、土壤湿度阈值参数以及所述时钟模块3的时间变量信号发送至显示模块8显示。

本发明的巡检方法可设计成计算机程序注入在实施例1的信号处理模块6中，由信号处理模块6实现巡检方法的功能。

在本实施例中，所述巡检方法主要应用于实施例1中的检测系统。所述巡检方法还包括：采用串行通信的方式将采集存储完成后的土壤湿度数字信号通过串行口传送到计算机中进行数据分析和统计。

实施例3

请参阅图12所示，本发明提供了一种便携式农田滴灌堵漏巡检装置，其采用如实施例2所述的便携式农田滴灌堵漏巡检方法，该巡检装置包括土壤湿度传感器11、测试主机15和巡检支架。

所述土壤湿度传感器11底部连接有至少一个不锈钢探头12，在本发明实施例中，土壤湿度传感器11底部连接有一个四针不锈钢探头12，其通过传输线13与所述测试主机15连接，所述土壤湿度传感器11可固定在一个巡检支架上。在本发明实施例中，所述巡检支架可以为一个带有脚踏板18的拐杖，拐杖包括用于连接脚踏板18的连杆17和固定在连杆17顶部的手柄16，其中，所述土壤湿度传感器11固定在所述连杆17的底部，在进行滴灌巡检测试使用时，请参阅图12所示，可右手持控制测试主机15，便于实时操作和查看测试结果，左手持握拐杖的手柄16，在经过的滴灌路径上时，每隔一段距离，将土壤湿度传感器11的不锈钢探头12用脚踩脚踏板18的方式插入农田，测量该处土壤湿度信息，正常情况下统一滴灌管路径上的湿度值基本变化不大，当某一段发生堵塞时，湿度值就会出现异常偏低的情况；而当某一段发生漏水时，湿度值则会出现异常偏高的情况。通过工作人员定期对滴灌管路的巡查，即可发现滴灌管堵、漏的地方，而及时采取补救措施。

所述测试主机15包括一壳体，所述壳体内部设置有主控芯片、时钟芯片、显示器、存储器及电源，所述壳体上嵌入有显示器、操作按键及蜂鸣器。其中，所述主控芯片与所述土壤湿度传感器11的模拟信号输出端14连接，模拟信号输出端14通过所述传输线13与所述土壤湿度传感器11连接，用于采集滴灌铺设路径上土壤湿度的表观介电常数，并生成土壤湿度模拟信号，并与通过内置的信号转换器，将接收土壤湿度传感器11采集的土壤湿度模拟信号，并转换生成土壤湿度数字信号。所述时钟芯片与所述主控芯片连接，用于对巡检测量时的年月日周时分秒进行计时，并进行闰年补偿，获取测量的时间信息，得到测量时的时间变量信号。所述显示器与所述主控芯片连接，用于显示测量的土壤湿度数字信号、时间变量信号以及所述土壤湿度阈值参数。所述存储器与所述主控芯片连接，用于存储土壤湿度数据以及掉电后的参数数据，具体的，存储所述土壤湿度数字信号，还用于存储所述时钟芯片获取的时间变量信号，所述存储器内也预存有土壤湿度阈值参数。所述操作按键与所述主控芯片连接，用于修改存入所述存储器中土壤湿度的阈值区间的最大值和最小值，以及用于调节所述时钟芯片的系统的时间信息。所述蜂鸣器与所述主控芯片连接，用于在土壤湿度值超出设定阈值区间时报警提示。所述电源的正负极与所述土壤湿度传感器11以及所述主控芯片电连接。

本发明的种便携式农田滴灌堵漏巡检装置，具有便携、操作方便以及适合农田滴灌堵、漏快速检测操作的特点，通过土壤湿度传感器11来探测滴灌管周围的土壤湿度，利用土壤湿度的异常值来判别滴灌管的堵、漏情况，对及时发现和隐患排除提供强有力的解决手段，避免因滴灌管堵、漏处理不及时而造成的生产损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。