[發明專利]一種土壤水分分布測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201310146412.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103293200B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 孫宇瑞;秦玉龍;孟繁佳;周海洋
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 韓國勝

1.一種土壤水分分布測量系統，其特征在于：其包括土壤水分傳感器(10)、傳動裝置(13)、控制采集裝置(16)、位于地下的底管(12)以及部分位于地下的第一側管(8)和第二側管(6)，所述底管(12)的兩端分別與所述第一側管(8)和所述第二側管(6)的一端連接，所述土壤水分傳感器(10)設置在所述底管(12)、所述第一側管(8)和所述第二側管(6)形成的管道中，所述土壤水分傳感器(10)的一側通過電纜(17)和所述控制采集裝置(16)連接，所述電纜(17)經過設置在所述第一側管(8)自由端的所述傳動裝置(13)并由所述傳動裝置(13)牽引，所述傳動裝置(13)通過所述控制采集裝置(16)驅動控制，所述土壤水分傳感器(10)的另一側連接有牽引線(7)；

所述傳動裝置(13)包括電機、主動輪(15)和從動輪(14)，所述第一側管(8)的自由端固定有一基板(2)，所述電機固定在所述基板(2)上，所述主動輪(15)安裝在所述電機的轉軸上，所述從動輪(14)通過一固定軸安裝在基板(2)上，所述主動輪(15)和所述從動輪(14)之間夾持著所述電纜(17)。

2.根據權利要求1所述的土壤水分分布測量系統，其特征在于：所述控制采集裝置(16)包括單片機芯片以及與其連接的存儲模塊、時鐘模塊、電機驅動模塊、液晶顯示模塊和傳感器信號調節模塊，所述土壤水分傳感器(10)通過所述傳感器信號調節模塊與所述單片機芯片連接。

3.根據權利要求2所述的土壤水分分布測量系統，其特征在于：所述第二側管(6)的自由端設置有牽返裝置(1)，所述牽返裝置(1)包括電機和繞線輪(3)，所述繞線輪(3)設置在牽返裝置(1)的電機的轉軸上，所述牽引線(7)與所述繞線輪(3)連接。

4.根據權利要求2所述的土壤水分分布測量系統，其特征在于：在土壤水分傳感器(10)上設置有一溫度傳感器(11)，所述單片機芯片通過所述傳感器信號調節模塊與所述溫度傳感器(11)連接。

5.根據權利要求2所述的土壤水分分布測量系統，其特征在于：所述第一側管(8)和所述第二側管(6)內與地面齊平的位置設置有限位傳感器(4)，所述限位傳感器(4)與所述控制采集裝置(16)的所述傳感器信號調節模塊連接。

6.根據權利要求2所述的土壤水分分布測量系統，其特征在于：所述單片機芯片通過串口通信模塊與上位機(18)連接。

7.一種利用權利要求1-6任一項所述土壤水分分布測量系統進行土壤水分分布測量的方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、根據植物根區的深度，挖一個相同深度的坑，將所述土壤水分分布測量系統放置在該坑中進行土壤填埋，將所述底管(12)埋于土壤中，所述第一側管(8)和第二側管(6)部分位于地面以上，在所述底管(12)的上方種植或者移栽植物；

S2、牽拉牽引線(7)，使所述土壤水分傳感器(10)位于第二側管(6)自由端附近；

S3、通過控制采集裝置(16)設置采樣間隔，使所述傳動裝置(13)工作，所述傳動裝置(13)通過電纜(17)牽引所述土壤水分傳感器(10)使其在所述底管(12)、所述第一側管(8)和所述第二側管(6)形成的管道中行進；

S4、根據采樣間隔，土壤水分傳感器(10)在控制采集裝置(16)的控制下在植物根區采樣測量，并將測量值傳回控制采集裝置(16)；

S5、控制采集裝置(16)將測量值進行存儲和顯示。

8.根據權利要求7所述的土壤水分分布測量的方法，其特征在于：其還包括步驟S6：通過人工控制或者一個自動測量周期結束時，控制采集裝置(16)部分斷電，土壤水分分布測量系統進入低功耗模式。

9.根據權利要求8所述的土壤水分分布測量的方法，其特征在于：其還包括步驟S7：當控制采集裝置(16)的定時時間到時，系統全部通電進入正常工作模式，返回步驟S2。

10.根據權利要求8所述的土壤水分分布測量的方法，其特征在于：其還包括步驟S8：適時通過上位機(18)將控制采集裝置(16)內的測量值讀出并清空，進行測量值數據分析或對控制采集裝置(16)的參數進行設定。