[發明專利]一種基于宇宙射線中子的土壤水分含量監測系統及方法

在審

• 申請號: 202010632863.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111999318A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 喬云峰;李發東;張秋英;杜錕
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所;中國環境科學研究院
• 主分類號: G01N23/02
• 分類號: G01N23/02;H02J7/35;G01S19/42
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張可

1.一種基于宇宙射線中子的土壤水分含量監測系統，其特征在于，包括：

多個檢測終端，多個所述檢測終端分別用于檢測不同待測區域在檢測時間段內的實測快中子數及該待測區域的環境參數；

監測終端，其用于根據多個檢測終端檢測的實測快中子數及環境參數獲取與檢測終端對應的待測區域的土壤水分含量。

2.根據權利要求1所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，每個所述檢測終端均包括供電模塊、中子探測模塊、環境參數檢測模塊及無線通訊模塊，所述供電模塊用于為所述中子探測模塊、環境參數檢測模塊及無線通訊模塊供電，所述中子探測模塊用于檢測某一待測區域在檢測時間段內的實測快中子數，所述環境參數檢測模塊用于檢測該待測區域的環境參數，所述無線通訊模塊用于將檢測的實測快中子數和環境參數發送至所述監測終端。

3.根據權利要求1所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，所述環境參數至少包括待測區域實時檢測的檢測氣壓、待測區域實時檢測的地表絕對濕度。

4.根據權利要求2所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，所述監測終端包括數據接收模塊、數據預處理模塊、處理模塊，所述數據接收模塊用于接收所述無線通訊模塊發送的實測快中子數和環境參數，所述數據預處理模塊用于根據環境參數對實測快中子數進行修正，所述處理模塊用于根據修正后的快中子數獲取該待測區域的土壤水分含量。

5.根據權利要求4所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，所述數據預處理模塊按如下公式處理：

f_w＝1+0.054(ρ_v0-ρ_prf，v0)

N＝N_m*f_p*f_w*f_i

其中，f_p為氣壓修正系數，p₀為參考氣壓，p為檢測氣壓，L為高能中子的質量衰減長度，f_w為大氣水汽修正參數，ρ_v0為地表絕對濕度，ρ_prf，v0為參考條件下的地表絕對濕度，f_i為太陽中子修正系數，N_m為設定時間段內實測的快中子密度，N_a為參考中子密度，N為修正后的快中子數。

6.根據權利要求5所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，所述處理模塊按如下公式處理：

θ為該待測區域的土壤水分含量，N₀該待測區域干燥條件下的快中子數，a₀為0.0808，a₁為0.372，a₂為0.115。

7.根據權利要求6所述的土壤水分含量監測系統，其特征在于，每個所述檢測終端還包括一用于采集待測區域的實時位置的定位模塊，所述處理模塊還用于根據定位模塊采集的實時位置調用與之的對應的相關參數，并將獲取的土壤水分含量與該待測區域關聯。

8.一種基于宇宙射線中子的土壤水分含量監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

檢測不同待測區域在檢測時間段內的實測快中子數及該待測區域的環境參數；

根據不同待測區域檢測的實測快中子數及環境參數獲取該不同待測區域的土壤水分含量。