[發明專利]一種土壤參數的監測系統和方法

有效

• 申請號: 201710954608.1
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107607690B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 程強;于洲;于淞;陳浩男;馬一涵
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明提供一種土壤參數的監測系統和方法，監測系統包括：三維運行裝置和監測裝置；三維運行裝置用于使監測裝置在水平和豎直方向運動；三維運行裝置包括三維運行框架、第一運行裝置、第二運行裝置和第三運行裝置；三維運行框架用于放置第一運行裝置、第二運行裝置和第三運行裝置；第一運行裝置和第二運行裝置均為導軌，用于使監測裝置在水平方向運動；且二者運動的方向垂直；第三運行裝置用于使監測裝置在豎直方向運動，第一運行裝置和第二運行裝置使監測裝置運動的方向垂直。本發明能夠實現在三維空間內對于土壤參數的監測獲取；能夠使得監測裝置在三維空間運動并監測三維空間內的土壤參數，能夠獲取土壤參數的動態變化。

技術領域

本發明涉及土壤檢測技術領域，更具體地，涉及一種土壤參數的監測系統和方法。

背景技術

土壤的參數對于植物生長、溶質運移、降雨、徑流測量、侵蝕和土壤最終形成等重要的物理、化學、生物和地質過程有著很大的影響。土壤和植物具有互相依賴、互相影響的關系，因此僅僅研究土壤含水信息對于解決農業生產問題的作用不大。由此，需要進行因地制宜的，面向不同作物生長規律的土壤多參數監測，為農業生產研究提供幫助。

土壤在經過一段時間或橫跨一定區域會發生較大的變異，而人為灌溉、植物吸收和涵養等作用使土壤的變異進一步增大。因此定點埋置水分傳感器不僅具有較高的成本，而且所測數據不具有代表性。對于土壤多參數監測，現有技術中一種方式是利用網格法，對于每個點均使用縱向剖面水分測量儀獲取土壤水分參數及其三維時空變化。

但是，這種方式需要耗費大量人力成本，采集的數據信息較少，而且不能滿足要求數據量豐富的大面積測量。另外，對于按照一定時間間隔的短時間測量，按照這種方法進行人工測量較為困難，具有一定誤差。

發明內容

本發明提供一種克服上述現有土壤參數監測系統中存在的耗費成本高、測量區域小，且不能夠方便精準地進行監測的一種土壤參數的監測系統和方法。

根據本發明的一個方面，提供一種土壤參數的監測系統，包括：三維運行裝置和監測裝置；所述三維運行裝置用于使所述監測裝置在水平和豎直方向運動；所述三維運行裝置包括三維運行框架、第一運行裝置、第二運行裝置和第三運行裝置；所述三維運行框架為立方體框架，用于放置所述第一運行裝置、所述第二運行裝置和所述第三運行裝置；所述第一運行裝置和所述第二運行裝置均為導軌，用于使所述監測裝置在水平方向運動；所述第一運行裝置運動的方向和所述第二運行裝置運動的方向相互垂直；所述第一運行裝置和所述第二運行裝置使所述監測裝置運動的方向垂直；所述第三運行裝置垂直于所述第一運行裝置和所述第二運行裝置形成的水平面；所述第三運行裝置使所述監測裝置在豎直方向運動。

優選地，還包括輔助引導裝置；所述輔助引導裝置包括喇叭口、重錘和測量管，所述測量管埋置于土壤中，所述監測裝置進入所述測量管中測量土壤參數，所述喇叭口位于所述測量管的上部，所述重錘與所述監測裝置連接。

優選地，所述第三運行裝置安裝在所述第一運行裝置的上側，所述第三運行裝置進一步包括繞線輪和電纜線，所述電纜線與所述繞線輪連接。

優選地，所述三維運行裝置還包括四個限位開關，所述四個限位開關分別位于所述第一運行裝置的兩端和所述第二運行裝置的兩端，所述四個限位開關用于防止所述監測裝置脫離所述三維運行裝置。

優選地，所述三維運行裝置還包括第一步進電機、第二步進電機和第三步進電機；所述第一步進電機用于使所述監測裝置以所述第一運行裝置對應的運行方向運行，所述第二步進電機用于使所述監測裝置以所述第二運行裝置對應的運行方向運行，所述第三步進電機用于使所述監測裝置以所述第三運行裝置對應的運行方向運行；所述第三步進電機安裝在所述第一運行裝置的上側，所述監測裝置與所述第三步進電機連接。

優選地，所述監測裝置包括一個傳感探頭，用于監測所述土壤參數。

優選地，所述傳感探頭包括溫度傳感器、水分傳感器和電導率傳感器中一種或者多種。