[實用新型]基于無線地下傳感器網絡的土壤水分頻域測量裝置

有效

• 申請號: 201220352455.6
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN202710488U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 岳學軍;徐興;洪添勝;蔡坤;王葉夫;劉永鑫;黃雙萍;林濤
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本實用新型涉及土壤含水量測量領域，特別涉及一種基于無線地下傳感器網絡的土壤水分頻域測量裝置。

背景技術

土壤含水量的有效測定，對于提高農業用水效率、緩解我國農業用水危機、實現農業可持續發展具有重要意義。

目前，獲得土壤含水量的方法主要有兩種，一種是傳統的田間觀察，即農戶親自到農田里根據其經驗做出判斷，因為這種方法與農戶本身的經驗有關，且監測范圍有限，所以準確性很低；另一種方法是通過采用土壤水分傳感器來進行測定。這種方法準確度較第一種方法比較客觀準確，但是目前采用的測定技術大多屬于小尺度點測量方法，測量范圍只局限在土壤水分傳感器測量點周圍，因此，如果要實現較大范圍的土壤含水量測量就需要用到大量的土壤水分傳感器，大大增加了測量成本。目前用于土壤環境信息監測的無線傳感器網絡多屬于地上無線傳感器網絡系統，通常是采用有線的方式將傳感器連接到地面上的無線收發設備來進行工作的，這些暴露在地面上的設備不但影響耕作，無線節點本身可能也會因為地理、氣象等自然因素使得自身的無線發射功能受到嚴重影響。

基于這些弊端，一種無線地下傳感器網絡（wireless?underground?sensor?networks，WUSN）為地下監測提供了新的手段，成為土壤環境信息監測研究的新方向。

無線地下傳感器網絡是指大部分傳感器節點位于地下土壤中，以無線電作為通信媒質的一種全新的傳感器網絡，由美國佐治亞理工學院寬帶無線通信(Broadband?Wireless?Networks，BWN)實驗室(Akyildiz?and?Stuntebeck2006)于2006年率先提出。與現有的地上無線傳感器網絡相比，無線地下傳感器網絡具有隱藏性強，易于布設，數據及時，可靠性強，覆蓋范圍大，監測效果均勻，容易升級等特點。

因此，如何在無線地下傳感器網絡基礎上，設計出一種成本較低，可靠性較高的土壤水分測量方法和裝置具有極高的理論和實際意義。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于無線地下傳感器網絡的土壤水分頻域測量裝置，該裝置基于如下的頻域測量方法，該方法利用無線信號在土壤里面傳輸時衰減量與土壤含水量之間的關系，通過測量無線信號衰減情況來獲得土壤含水量信息，該裝置和方法中無需使用大量的土壤水分傳感器，可以大大減少土壤含水量的測定成本。

本實用新型公開了一種基于無線地下傳感器網絡的土壤水分頻域測量方法，由若干個部署在土壤里面的無線地下節點組成無線地下傳感器網絡，利用無線信號在土壤里面傳輸時信號接收強度變化、節點之間的距離、節點工作頻率與土壤含水量之間的關系得到土壤含水量信息。

包括以下步驟：

（1）任取兩個用于測量的無線地下節點，將二者天線相互貼緊，選擇其中一個地下節點，連續多次測量二者零距離時的RSSI（Received?Signal?Strength?Indication，接收信號強度）值，然后取其平均值L₀；將無線地下節點按照預先設定的無線地下傳感器網絡部署圖部署在待測的土壤里面，組成無線地下傳感器網絡；

（2）無線地下傳感器網絡選擇兩個未用來檢測含水量、且相互距離固定為d的無線地下節點，即一個無線地下節點對組成測量節點對，并將其中一個設定為測量主節點，另外一個設定為測量副節點；

（3）測量主節點和測量副節點之間相互發送信號，在信號傳遞過程中分別記錄下各自的RSSI值；

（4）連續測量n次后，根據下式計算測量過程中RSSI信號的平均值L：

L=Σi=1n12n(L1i+L2i);]]>