基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，包括：S1、制备或选取土壤传感器；S2、检测土壤电容因子W；S3、测量土壤传感器掩埋的深度因子H；S4、通过在相同含水率的土壤样本中测量不同深度位置的数据，并选取二元线性多项式方程模型对含水率、土壤电容因子、深度因子进行拟合，得到最终的土壤含水率。本申请充分考虑了土壤传感器掩埋深度对土壤含水率的影响，通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子，并通过反向拟合的算法生成的土壤电容因子、土壤掩埋深度因子相对与土壤含水率的对应关系，最终得到土壤含水率，大大提高了土壤含水率在不同深度情况下含水率检测的精度。下含水率检测的精度。下含水率检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法


[0001]本专利技术涉及土壤含水率检测
，具体涉及一种基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法。

技术介绍

[0002]土壤含水率是指土壤中水的质量和土壤颗粒质量的百分比。土壤含水率是土壤墒情在线监测中的重要数据，它的精度高低，对于自动灌溉以及植物的生长有着至关重要的作用。
[0003]现有的解决方案可通过，频域反射法(FDR)方式实现在线监测土壤含水率检测。
[0004]频域反射法(FDR)通过发送特定频带的扫频测试信号，在导体阻抗不匹配处会产生较强的和发射信号同样频率但不同时段的反射信号，通过傅立叶转换方式分析这些信号，并且通过量测反射信号峰值的频率换算出到线路障碍点的距离。频域反射法(FDR)利用电磁脉冲原理，根据电磁波在土壤中传播频率来测试土壤的表观介电常数，来得到土壤容积含水率。
[0005]频域反射法(FDR)的探头主要由一对电极组成一个电容，其间的土壤充当电介质，电容与振荡器组成一个调谐电路。传感器电容量与两级间被测介质的介电常数成正比关系。当土壤中的水分增加时，其介电常数相应增大，测量电容值也随之上升，导致测量频率也会发生变化，由此测得土壤的含水量。
[0006]然而实际使用时，土壤传感器需掩埋在土壤里，由于重力关系，土壤中的水分会受重力的影响下沉，导致实际测试时，土壤传感器掩埋的越浅(如图4所示)，采集的含水率越低。反之，掩埋的越深(如图5所示)，采集的含水率越高。
[0007]由于在种植中，含水率评估的是根系附近整体的含水率，因此若土壤传感器掩埋的深度有差异，最终造成含水率的测试误差。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术提供一种基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，包括：
[0011]S1、制备或选取土壤传感器；
[0012]S2、检测土壤电容因子W；
[0013]S3、测量土壤传感器掩埋的深度因子H；
[0014]S4、通过在相同含水率的土壤样本中测量不同深度位置的数据，并选取二元线性多项式方程模型对含水率、土壤电容因子、深度因子进行拟合，得到最终的土壤含水率。
[0015]作为上述方案的优选，步骤S1中，土壤传感器内设有频域反射检测模块和测距雷达模块。
[0016]作为上述方案的优选，步骤S2中，通过频域反射检测模块检测土壤电容因子。
[0017]作为上述方案的优选，步骤S3中，通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子。
[0018]作为上述方案的优选，步骤S4中，二元线性多项式方程为：
[0019]WC＝a+b*W+c*H+d*W*W+e*W*H+f*H*H
[0020]式中，WC为含水率；W为通过频域反射检测土壤电容因子；T为通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子；a,b,c,d,e,f为二元线性多项式方程拟合后的系数。
[0021]作为上述方案的优选，步骤S4中，使用sklearn或matlab进行拟合。
[0022]由于具有上述结构，本专利技术的有益效果在于：
[0023]本申请充分考虑了土壤传感器掩埋深度对土壤含水率的影响，通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子，并通过反向拟合的算法生成的土壤电容因子、土壤掩埋深度因子相对与土壤含水率的对应关系，最终得到土壤含水率，大大提高了土壤含水率在不同深度情况下含水率检测的精度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0025]图1为本专利技术的流程图；
[0026]图2为本专利技术土壤传感器的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术的工作原理图；
[0028]图4、图5为土壤传感器在土壤中埋藏位置示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]如图1至图3所示，本实施例提供一种基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，包括：
[0031]S1、制备或选取土壤传感器；
[0032]S2、检测土壤电容因子W；
[0033]S3、测量土壤传感器掩埋的深度因子H；
[0034]S4、通过在相同含水率的土壤样本中测量不同深度位置的数据，并选取二元线性多项式方程模型对含水率、土壤电容因子、深度因子进行拟合，得到最终的土壤含水率。
[0035]在本实施例中，步骤S1中，土壤传感器内设有频域反射检测模块和测距雷达模块。
[0036]在本实施例中，步骤S2中，通过频域反射检测模块检测土壤电容因子。
[0037]在本实施例中，步骤S3中，通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子。
[0038]在本实施例中，步骤S4中，二元线性多项式方程为：
[0039]WC＝a+b*W+c*H+d*W*W+e*W*H+f*H*H
[0040]式中，WC为含水率；W为通过频域反射检测土壤电容因子；T为通过测距雷达模块测
量土壤传感器掩埋的深度因子；a,b,c,d,e,f为二元线性多项式方程拟合后的系数。
[0041]在本实施例中，步骤S4中，使用sklearn或matlab进行拟合。
[0042]本实施例充分考虑了土壤传感器掩埋深度对土壤含水率的影响，通过测距雷达模块测量土壤传感器掩埋的深度因子，并通过反向拟合的算法生成的土壤电容因子、土壤掩埋深度因子相对与土壤含水率的对应关系，最终得到土壤含水率，大大提高了土壤含水率在不同深度情况下含水率检测的精度。
[0043]以上仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，其特征在于，包括：S1、制备或选取土壤传感器；S2、检测土壤电容因子W；S3、测量土壤传感器掩埋的深度因子H；S4、通过在相同含水率的土壤样本中测量不同深度位置的数据，并选取二元线性多项式方程模型对含水率、土壤电容因子、深度因子进行拟合，得到最终的土壤含水率。2.根据权利要求1所述的基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，其特征在于，步骤S1中，土壤传感器内设有频域反射检测模块和测距雷达模块。3.根据权利要求1所述的基于土壤传感器掩埋深度提升土壤含水率检测精度的方法，其特征在于，步骤S2中，通过频域反射检测模块检测土壤电容因子。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：凡魏，修丞丞，
申请(专利权)人：艾欧创想智能科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：