一种土壤水分监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种土壤水分监测装置及其监测方法，涉及监测装置技术领域。本发明专利技术包括固定杆；固定杆周侧面固定连接有总控盒；总控盒一表面固定连接有防雨盖；防雨盖一表面固定连接有加热板；总控盒内表面分别固定连接有温湿度传感器、信息采集器和无线传输器；信息采集器输入端通过导线分别固定连接有若干分线盒；分线盒输入端通过导线固定连接有若干管式水分检测仪。本发明专利技术通过分线盒、管式水分检测仪的排布设计、无线传输器和水分监测探头的设计，使该装置能够多点取样，消除以往单点取样造成的误差影响，使监测结果更具代表性与准确性；通过防雨盖、导水槽、电热板的设计，使该装置的电器盒能够有效的防雨防潮。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤水分监测装置及其监测方法
本专利技术属于监测装置
，特别是涉及一种土壤水分监测装置。
技术介绍
土壤是陆生植物生活的基质，是生态系统中非常重要的生态因子、植物的根系与土壤有着极大的接触面，在植物和土壤之间进行着频繁的物质交换；土壤最根本的作用是为作物提供养分和水分，同时也作为作物根系伸展、固持的介质；土壤不仅仅是储存、供应养分，而且在土壤中各种养分都进行着一系列生物的、化学的和物理的转化作用，因此通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量；无论是从事生态学研究，还是从事农业研究特别是精准农业研究，对土壤因素的长期测量是非常重要的。然而，现有的测量方法主要是人工携带仪器到现场测量，需要耗费大量的人力，效率低，且数据获取的频率也较低；对于地理位置偏远且条件艰苦的野外实验点，获取数据的成本非常高，缺少需要能够在野外长期在线监测且能远程无线传输数据的土壤监测系统，而且还需要人工随时到达场地进行检查，给测量工作带来的帮助较少；同时现有的野外检测装置供电方式较为单一，其采样方式多为单点取样，其采样效果并不具代表性，存在较大的误差几率。而在今年的技术研究中，专利CN200520005689.3公开的一种基于介电FDR法测量土壤剖面含水量的土壤水分传感器，由单个传感器节点、电路板和绝缘套管组成，与以往传统土壤探针式结构水分传感器相比，结构简单，可测量土壤剖面多点水分含量。但是该类型传感器是通过单个传感器节点在套管中上下移动去测量土壤剖面一定深度含水量，一方面难以知道含水量所对应土壤剖面的具体深度，另一方面该传感器也只适合现场即时测量，不适于自动、长期定点监测土壤水分。专利CN200720090099.4公开的一种无线智能土壤水分自动监测仪，通过合理布设监测站点、无线发射数据，可及时、准确了解土壤剖面多点水分动态变化情况。但是该自动监测仪一方面没有涉及整个系统能耗问题，单个探测器可能需要定期更换电池，一定程度上增加了投入成本；另一方面，探测器与数据采集器之间依旧是有线连接，布线复杂，网络拓扑难以灵活调整。专利CN201010235594.6公布的一种太阳能无线土壤水分传感器，在不需要通信电缆及电源线条件下，可实现长期定点的土壤水分监测。但是该传感器依旧基于传统探针式结构，适于表层土壤单点含水量的测量，不能满足一定深土层或土壤剖面多点(不同深度)含水量的测定需求；若进行土壤剖面动态水分监测，土壤剖面多个传感器穿插，布设困难、费时费力，前期工作量大，能量消耗也会随之变大。而专利CN101793891A公开的技术则是将单个探头通过电机旋转轴的方式绕起，来带动探头的上下移动，其缺陷在于位置不便实时掌握，外设的电机和旋转轴结构也带了维护复杂、安装不便、易为外部环境损坏的危险，不适宜于野外环境；而为了进行不同深度的实时监测，设置多个水分监测探头还易造成监测信号串扰的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土壤水分监测装置，通过管式水分检测仪的分布设计及太阳能板和风力发电机的设计，解决了现有的土壤水分监测装置监测效果不够代表性，监测结果存在误差和供电方式单一的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种土壤水分监测装置，包括固定杆；所述固定杆周侧面固定连接有总控盒；所述总控盒一表面固定连接有防雨盖；所述防雨盖一表面开设有两个导水槽；所述防雨盖内表面固定连接有加热板；所述总控盒内表面分别固定连接有温湿度传感器、信息采集器和无线传输器；温湿度传感器用于实时记录总控盒的温度和湿度参数；所述信息采集器输入端通过导线分别固定连接有若干分线盒；所述分线盒输入端通过导线固定连接有若干管式水分检测仪；所述管式水分检测仪中设有可上下移动的有水分监测探头；水分监测探头由微型电机驱动，以在管式水分检测仪的主管道内上下移动，在主管道内侧壁的预设位置上、由上至下等距安装有多个红外位置传感器，在主管道内的底壁上安装有距离传感器，上述多个红外位置传感器和距离传感器均通过导线与分线盒连接，并连接至信息采集器；当水分监测探头上下移动时，行进至红外位置传感器所处的深度时，红外位置传感器监测到水分监测探头为障碍物，红外位置传感器将该位置信号反馈至信息采集器，为了避免多个红外位置传感器误报，距离传感器通过实时记录水分监测探头与主管道内底壁的距离来确定水分监测探头的位置，当距离传感器测定的水分监测探头的位置与某一个红外位置传感器测定的位置一致时，确定该位置为水分监测探头的准确位置，信息采集器可记录此时水分监测探头的准确位置和水分参数；无线传输器用于实时将信息采集器的各项数据上传至监测中心，并接受监测中心的指令信号。所述信息采集器输入端通过导线分别固定连接有两个分线盒；所述固定杆周侧面固定连接有两个支撑板；所述固定杆周侧面转动连接有风力发电机；两个所述支撑板一表面均固定连接有电力机箱。进一步地，所述电力机箱内部固定连接有旋转电机；所述电力机箱内表面的底部转动连接有旋转杆；所述旋转电机输出轴的一端通过齿轮与旋转杆传动连接；所述旋转杆一端贯穿电力机箱并延伸至电力机箱外部；所述旋转杆周侧面固定连接有工形支架；所述旋转杆一端固定连接有定位示意灯；所述工形支架一表面铰接有安装架；所述安装架一表面开设有滑槽；所述滑槽周侧面滑动连接有滑块；所述滑块一表面固定连接有电动推杆；所述电动推杆另一端与工形支架固定连接。进一步地，所述支撑板一表面卡接有太阳能板；所述太阳能板一表面固定连接有太阳光跟踪传感器；所述电力机箱内部固定连接有蓄电池；所述电动推杆位于工形支架中心处。进一步地，所述风力发电机一表面固定连接有尾舵。进一步地，所述固定杆周侧面固定连接有三角架；所述三角架一表面固定连接有定位板；所述定位板一表面固定连接有螺旋地锚。进一步地，所述管式水分检测仪以固定杆为中心呈圆周阵列分布。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过分线盒、管式水分检测仪的排布设计、无线传输器和水分监测探头的设计，使该装置能够多点取样，消除以往单点取样造成的误差影响，使监测结果更具代表性与准确性；通过防雨盖、导水槽、电热板和温湿度反应器的设计，使该装置的总控盒能够有效的防雨防潮。2、多个红外位置传感器可以测量所处的不同深度时，由于装置长期处于野外，不可避免的，会遇到其他外接颗粒进入管内，或者其内部的其他设备长时间后松动或脱落也会导致多个红外位置传感器误报，此时，距离传感器通过实时记录水分监测探头与主管道内底壁的距离来确定水分监测探头的位置，当距离传感器测定的水分监测探头的位置与某一个红外位置传感器测定的位置一致时，确定该位置为水分监测探头的准确位置，这种测定方式保证了位置的准确性和唯一性。3、本专利技术通过电动推杆、滑块、太阳能板和太阳光跟踪传感器，使该装置的太阳能板能够自动追踪阳光，并自动调整倾角，从而提高蓄电效果；通过风力发电机和尾舵的设计，使该装置能够风力发电机构能够自动跟随风力方向，提高蓄电效果。4、本专利技术通过定位板和螺旋地锚的设计，能够进一步增强该装置的固定效果，保证该装置的稳定效果；通过定位示意灯的设计，使该装置能够对周围人员进行警示。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤水分监测装置，包括固定杆(1)，其特征在于：所述固定杆(1)周侧面固定连接有总控盒(2)；所述总控盒(2)内表面分别固定连接有温湿度传感器(6)、信息采集器(7)和无线传输器(8)；温湿度传感器(6)用于实时记录总控盒(2)的温度和湿度参数；所述信息采集器(7)输入端通过导线分别固定连接有若干分线盒(9)；所述分线盒(9)输入端通过导线固定连接有若干管式水分检测仪(10)；所述管式水分检测仪(10)中设有可上下移动的有水分监测探头(11)；水分监测探头(11)由微型电机驱动，以在管式水分检测仪(10)的主管道内上下移动，在主管道内侧壁的预设位置上、由上至下等距安装有多个红外位置传感器，在主管道内的底壁上安装有距离传感器，上述多个红外位置传感器和距离传感器均通过导线与分线盒(9)连接，并连接至信息采集器(7)；当水分监测探头(11)上下移动时，行进至红外位置传感器所处的深度时，红外位置传感器监测到水分监测探头(11)为障碍物，红外位置传感器将该位置信号反馈至信息采集器(7)，为了避免多个红外位置传感器之间的误报，距离传感器通过实时记录水分监测探头(11)与主管道内底壁的距离来确定水分监测探头(11)的位置，当距离传感器测定的水分监测探头(11)的位置与某一个红外位置传感器测定的位置一致时，确定该位置为水分监测探头(11)的准确位置，信息采集器(7)可记录此时水分监测探头(11)的准确位置和水分参数；无线传输器(8)用于实时将信息采集器(7)的各项数据上传至监测中心，并接受监测中心的指令信号。...

【技术特征摘要】
1.一种土壤水分监测装置，包括固定杆(1)，其特征在于：所述固定杆(1)周侧面固定连接有总控盒(2)；所述总控盒(2)内表面分别固定连接有温湿度传感器(6)、信息采集器(7)和无线传输器(8)；温湿度传感器(6)用于实时记录总控盒(2)的温度和湿度参数；所述信息采集器(7)输入端通过导线分别固定连接有若干分线盒(9)；所述分线盒(9)输入端通过导线固定连接有若干管式水分检测仪(10)；所述管式水分检测仪(10)中设有可上下移动的有水分监测探头(11)；水分监测探头(11)由微型电机驱动，以在管式水分检测仪(10)的主管道内上下移动，在主管道内侧壁的预设位置上、由上至下等距安装有多个红外位置传感器，在主管道内的底壁上安装有距离传感器，上述多个红外位置传感器和距离传感器均通过导线与分线盒(9)连接，并连接至信息采集器(7)；当水分监测探头(11)上下移动时，行进至红外位置传感器所处的深度时，红外位置传感器监测到水分监测探头(11)为障碍物，红外位置传感器将该位置信号反馈至信息采集器(7)，为了避免多个红外位置传感器之间的误报，距离传感器通过实时记录水分监测探头(11)与主管道内底壁的距离来确定水分监测探头(11)的位置，当距离传感器测定的水分监测探头(11)的位置与某一个红外位置传感器测定的位置一致时，确定该位置为水分监测探头(11)的准确位置，信息采集器(7)可记录此时水分监测探头(11)的准确位置和水分参数；无线传输器(8)用于实时将信息采集器(7)的各项数据上传至监测中心，并接受监测中心的指令信号。2.根据权利要求1所述的一种土壤水分监测装置，其特征在于，所述总控盒(2)一表面固定连接有防雨盖(3)；所述防雨盖(3)一表面开设有若干导水槽(4)；所述防雨盖(3)内表面固定连接有加热板(5)；所述固定杆(1)周侧面固定连接有若干支撑板(12)；所述固定杆(1)周侧面转动连接有风力发电机(13)；若干所述支撑板(12)一表面均固定连接有电力机箱(15)；所述电力机箱(15)内部固定连接有旋转电机(16)；所述电力机箱(15)内表面的底部转动连接有旋转杆(17)；所述旋转电机(16)输出轴的一端通过齿轮与旋转杆(17)传动连接；所述旋转杆(17)一端贯穿电力机箱(15)并延伸至电力机箱(15)外部；所述旋转杆(17)周侧面固定连接有工形支架(18)；所述旋转杆(17)一端固定连接有定位示意灯(14)；所述工形支架(18)一表面铰接有安装架(19)；所述安装架(19)一表面开设有滑槽(20)；所述滑槽(20)周侧面滑动连接有滑块(21)；所述滑块(21)一表面固定连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆云，吴泽鑫，王鹏飞，路朝阳，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41