阅读说明：本技术 一种土壤参数计 (Soil parameter meter ) 是由 刘昌为 于 2021-01-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种土壤参数计,包括竖直土壤参数传感器电路板,传感器电路板与外壳接缝点,土壤参数电路,土壤参数传感器圆柱腔体,防水密封塞,固定柱,水平圆板电路板,立式电池座,纽扣电池,固定孔,立式电池固定孔。本发明基于榫卯结构结合圆柱腔体的固定螺柱,使电路板稳固性大幅增强,不再担心频繁抽插进土壤后导致的松动；使电池可以竖直放入,将需要防水密封的点降为一个,大幅降低了密封防水成本,提高防水等级；使外壳简化为一个单纯圆柱腔体和密封胶塞,大幅降低了参数计体积、模具复杂程度和注塑材料消耗量,大幅降低土壤参数计的综合成本。(The invention discloses a soil parameter meter which comprises a vertical soil parameter sensor circuit board, a joint point of the sensor circuit board and a shell, a soil parameter circuit, a cylindrical cavity of the soil parameter sensor, a waterproof sealing plug, a fixing column, a horizontal circular board circuit board, a vertical battery seat, a button battery, a fixing hole and a vertical battery fixing hole. The fixing stud is combined with the cylindrical cavity based on the mortise and tenon structure, so that the stability of the circuit board is greatly enhanced, and the looseness caused by frequent drawing and inserting into soil is avoided; the battery can be vertically placed, and the number of points needing waterproof sealing is reduced to one, so that the sealing and waterproof cost is greatly reduced, and the waterproof grade is improved; the shell is simplified into a pure cylindrical cavity and a sealing rubber plug, the size of the parameter meter, the complexity of the mould and the consumption of injection molding materials are greatly reduced, and the comprehensive cost of the soil parameter meter is greatly reduced.)

一种土壤参数计

技术领域

本发明涉及土壤参数计量领域，尤其涉及一种低成本的、物联网土壤参数计量的产品及方案。

背景技术

目前土壤参数计主要用于农业耕种时土壤肥力、湿度、光照及温度等参数的测量仪器。目前市面上销售的土壤参数计一般分为以下几种：1.单机脱网土壤参数计；2.蓝牙土壤参数计；3.WIFI土壤参数计。第一种土壤参数计无法用于长期远程监测，是按需测量的一种土壤参数计。第二种蓝牙土壤参数计无法用于远程监测，可短距离监测，防水和电池更换要求较高，因而结构复杂；第三种WIFI土壤参数计可以用于远程监测，但仍存在防水和电池更换需求，结构复杂。复杂的结构直接影响到产品的防水性能和制造成本，而土壤参数计又多用于室外长期监测，且需要大量使用，高昂的成本极大地限制的产品的物联化和推广应用。

对于土壤参数计这种在特定场景内用量比较大的产品，成本是一个非常关键的因素，直接会阻碍该类产品的物联网化推广。而成本又是个综合因素的体现，比如密封防水和结构稳定性的需求，会大大增加初期模具的成本投入。

首先，是室外使用防水密封性问题所带来的制造成本增加，该类参数计一般需要至少三处密封点：电池更换点、上下外壳接缝点、传感器电路板与外壳接缝点，其中电池更换点、上下外壳接缝点的密封结构会让外壳成本增加5-10倍以上，因为其涉及胶垫和塑料结构的密封咬合。

其次，是结构稳定性所带来的成本增加。土壤参数计经常需要在土壤中拔插，如果固定结构不合理，频繁使用会产生松动，导致因密封性降低而漏水或者电路松动而损坏。一般为了保证稳定性，大多数参数计都采用了上下合盖模式，通过螺丝孔固定，这样就产生了上下合盖接缝点或者螺孔接缝点，引入了密封问题，大幅增加防漏成本。

最后，电池的加入，由于频繁更换问题，会带来密封需求和结构成本的增加，如果还需要兼顾结构稳定性，那么必然牺牲电池更换的便捷性，整体成本大幅增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在保证密封防水和结构稳定性条件下，大幅降低土壤参数计的综合成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土壤参数计，包括：

竖直土壤参数传感器电路板（101），用于直接接触土壤，收集土壤中肥力、湿度、光照及温度参数，其特征在于：外腔结构由防水密封塞（107）和土壤参数传感器圆柱腔体（105）组成。将竖直土壤参数传感器电路板（101）、水平圆板电路板（203）、无线通讯模块（207）通过榫卯结构组合，穿过土壤参数传感器圆柱腔体（105）的传感器电路板与外壳接缝点（102），通过螺丝穿过固定孔（301）与固定柱（201）结合，将圆板电路板（203）、竖直土壤参数传感器电路板（101）以及土壤参数传感器圆柱腔体（105）固定为一个稳固的整体。立式电池座（205）通过立式电池固定孔（302）固定，纽扣电池（209）便可以十分便捷地竖直插入腔体内，整个产品仅有一处接缝点需要密封。

优选地，所述水平圆板电路板（203）在为立式电池座（205）提供纵向空间的同时，还为竖直土壤参数传感器电路板（101）提供固定作用。

优选地，所述立式电池座（205）通过电池固定孔（302），为纽扣电池（209）提供了竖直插入腔体的安装方式，无需为电池的更换单独制作一个可开启密封腔体。

本发明的有益效果是，基于榫卯结构结合圆柱腔体的固定螺柱，使电路板稳固性大幅增强，不再担心频繁抽插进土壤后导致的松动；使电池可以竖直放入，将需要防水密封的点降为一个，大幅降低了密封防水成本，提高防水等级；使外壳简化为一个单纯圆柱腔体和密封胶塞，大幅降低了参数计体积、模具复杂程度和注塑材料消耗量，大幅降低土壤参数计的综合成本。

附图说明

图1为土壤参数计示意图。

图2为土壤参数计内部结构示意图。

图3为土壤参数计电路板结构示意图。

图4为土壤参数计物联化逻辑框图。

图5为土壤参数计防水密封性测试数据图。

图6位土壤参数计批量化生产成本归一化分析图。

图中：101-竖直土壤参数传感器电路板，102-传感器电路板与外壳接缝点，103-土壤参数电路，105-土壤参数传感器圆柱腔体，107-防水密封塞；201-固定柱，203-水平圆板电路板，205-立式电池座，207-无线通讯模块，209-纽扣电池；301-固定孔，302-立式电池固定孔。

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，下面将结合本发明实施中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明通过巧妙的结构设计将需要密封的点下降到一个（仅为传感器电路板与外壳接缝点），同时通过电路板榫卯结构将竖直土壤参数传感器电路板101和水平圆板电路板203组合到一起，使水平圆板电路板203在为立式电池座205提供纵向空间的同时，还为竖直土壤参数传感器电路板101提供固定作用。榫卯结构结合圆柱腔体的固定螺柱，可以让竖直土壤参数传感器电路板101稳固性大幅增强，不再担心频繁抽插进土壤后导致的松动，且此方案仅有传感器电路板与外壳接缝点102处需要密封处理，大幅降低生产成本。密封器件中，圆形密封方式是最为可靠且性价比最高的。

如图2、3所示，本发明外腔结构由防水密封塞107和土壤参数传感器圆柱腔体105组成。将组合好的电路板结构（无线通讯模块207、水平圆板电路板203、竖直土壤参数传感器电路板101）穿过土壤参数传感器圆柱腔体105的传感器电路板与外壳接缝点102，通过螺丝穿过固定孔301与固定柱201结合，将水平圆板电路板203、竖直土壤参数传感器电路板101以及圆柱腔体105固定为一个稳固的整体。立式电池座205通过立式电池固定孔302固定，纽扣电池209便可以十分便捷地竖直插入腔体内，无需为电池的更换单独制作一个可开启密封腔体。

如图4所示，土壤参数计整体电路逻辑根据容抗组件将土壤中相关信息转化为信号，通过转换器将信号数据化，经过处理器模型处理获取可定量参数数值，最后无线射频组件与局域网关云端服务器进行交互，相关数据便可以传输到手机终端、PC终端或者网页终端，让用户可以远程查看土壤相关参数信息。

如图5所示，榫卯结构结合圆柱腔体的固定螺柱，使电池可以竖直放入，将需要防水密封的点降为一个，大幅降低了密封防水成本，提高防水等级。基于该结构的土壤参数计在水下进行密封测试，结果在深度5.0米才出现渗水泄压，整体密封性达到了IPx7，而常规物联网土壤参数计由于接缝太多一般只能达到IPx4等级。

如图6所示，榫卯结构结合圆柱腔体的固定螺柱，让外壳简化为一个单纯圆柱腔体和密封胶塞，大幅降低了参数计体积、模具复杂程度和注塑材料消耗量。成本是一个综合因素作用的结果（装配、用料量、结构复杂度、密封性、开模数量、人工等），不能单独分析，因此根据归一化分析得出采用该方案土壤参数计综合生产成本仅为常规产品1/3，常规产品一般外壳是内部硬件成本的4-6倍，而本发明的外壳成本不到硬件成本的1/2，综合成本的大幅降低将极大推进土壤参数计的物联化进程，让更多农民和种植爱好者获益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。