[發(fā)明專利]深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法、裝置及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410326542.8
• 申請(qǐng)日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104076132A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴偉;麻澤宇;鞏晟宣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G05B19/042
• 代理公司: 北京尚德技研知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴(yán)勇剛

1.一種深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過如下方面使得該裝置構(gòu)成：

1)利用土鉆，在土鉆鉆管的下端部與鉆頭之間，固定銜接一段內(nèi)、外徑與鉆管等直徑的環(huán)形附加管；

2)利用針式水分傳感器測(cè)量，在環(huán)形附加管中開設(shè)一細(xì)長(zhǎng)的傳送槽，槽內(nèi)設(shè)置水分傳感器，在傳送槽所正對(duì)的環(huán)形附加管的外壁上，開設(shè)有一探針孔；針式探頭由一水分傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制在傳送槽中移動(dòng)；

3)在所述環(huán)形附加管中，還開設(shè)一曲面槽，位于傳送槽和探針孔之間，槽中設(shè)置一由隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的上下移動(dòng)的曲面隔離板；

4)在所述環(huán)形附加管中，還埋入一單片機(jī)，一地下無線通訊模塊；在地上設(shè)置一地上無線通訊模塊和終端機(jī)；所述水分傳感器和它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均與單片機(jī)電連接，單片機(jī)與地下無線通訊模塊電連接；地上無線通訊模塊和地下無線通訊模塊之間通過無線信號(hào)傳輸，每一模塊包括接收器和發(fā)射器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法還包括在針式水分傳感器的探頭尾部接觸式設(shè)置一壓力傳感器，所述壓力傳感器與單片機(jī)電連接，所述單片機(jī)中預(yù)置有壓力極限值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述針式探頭，為單針式，或兩針平行式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述水分傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下的傳送帶機(jī)構(gòu)，包括一步進(jìn)電機(jī)和兩根傳動(dòng)軸和一傳送帶，針式探頭固定在傳送帶上，隨著傳送帶的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層土壤水分測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒條固定在曲面隔離板上，齒輪由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，齒輪與齒條嚙合帶動(dòng)曲面隔離板沿曲面槽上下移動(dòng)。

6.一種深層土壤水分測(cè)定裝置，其特征在于：包括一銜接于土鉆鉆管下端與鉆頭之間的環(huán)形附加管；

在環(huán)形附加管中，開設(shè)有一細(xì)長(zhǎng)的傳送槽，傳送槽所正對(duì)的環(huán)形附加管的外壁上，開設(shè)有一探針孔；針式水分傳感器由傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制而滑動(dòng)設(shè)置在傳送槽中；在探頭尾部接觸式設(shè)置一壓力傳感器；

在環(huán)形附加管中，還開設(shè)一曲面槽，位于傳送槽和探針孔之間，槽中設(shè)置一由隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制而上下滑動(dòng)的曲面隔離板；

在環(huán)形附加管中，還埋入一單片機(jī)，一地下無線通訊模塊；在地上設(shè)置一地上無線通訊模塊和終端機(jī)；所述水分傳感器和它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓力傳感器，以及隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，均與單片機(jī)電連接，單片機(jī)與地下無線通訊模塊電連接；地上無線通訊模塊和地下無線通訊模塊之間通過無線信號(hào)傳輸，各包括接收器和發(fā)射器。

7.一種對(duì)權(quán)利要求6所述裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)當(dāng)土鉆鉆入土體內(nèi)指定深度后，通過終端機(jī)發(fā)出指令，經(jīng)地上無線通訊模塊和地下無線通訊模塊遠(yuǎn)程發(fā)出無線信號(hào)，遙控單片機(jī)控制隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將曲面隔離板推下打開探針孔；

2)然后單片機(jī)命令水分傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，針式探頭向前移動(dòng)，伸出探針孔，針式探頭將測(cè)試的水分?jǐn)?shù)據(jù)反饋給單片機(jī)，再經(jīng)無線通訊模塊傳至終端機(jī)；

3)當(dāng)測(cè)量完成后，水分傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將探頭縮回，然后由終端機(jī)通過無線通訊模塊發(fā)命令給單片機(jī)，控制隔離板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將曲面隔離板推上，擋住探針孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于：壓力傳感器同步測(cè)量探頭壓力，如果探頭壓力大于預(yù)設(shè)的壓力值，單片機(jī)將立即命令水分傳感器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將探針縮回，如果探頭壓力在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，則水分傳感器進(jìn)行取值。