[实用新型]智能型土壤水分测试仪

说明书

技术领域

本实用新型属于土壤水分监测技术领域，具体涉及一种智能型土壤水分测试仪。

背景技术

作为世界农业大国的中国来说，施行节水灌溉，寻求高效的土壤水分快速测量技术尤为重要。中国人口占世界的22％，而淡水资源只占世界总量的8％，人均水资源占有量仅2300立方米/年，只相当于世界人均的1/4，是世界上人均占有水资源最贫乏的13个国家之一。我国水资源一方面非常贫乏，另一方面浪费又非常大。农业用水占社会总耗水量的80％以上，但有效性很差。目前，中国年灌溉用水量约3800亿立方米，有效利用率只有30％～40％，而先进国家已达70％～80％，中国每立方米水的粮食生产能力不足1公斤，先进国家已达2.35公斤。造成这种局面的原因之一就是没有一种有效的土壤水分测量技术来保障节水农业技术体系的实施，所以说我国更迫切需要研究开发一种适合在生产中推广应用的土壤水分快速测量技术。

利用土壤的介电特性来测量土壤含水量是一种行之有效、快速、简便并且可靠的方法。土壤的介电特性广泛地应用于土壤含水量的测量技术中，而且具体实现方法千差万别。其中，高频电容探头测量土壤含水量、时域反射法(TDR-Time Domain Reflectometry)、时域传播法(TDT-Time Domain Transmission)、频域分解法(FD-FrequencyDomain Decomposition)、驻波法(SWR-Standing Wave-Ratio)等测量方法都属于基于土壤介电特性的土壤含水量测量方法。其中，智能型土壤水分传感器利用的是基于驻波原理的高频电子技术，用于通过测量土壤的表观介电常数从而测量土壤的容积含水量，目前已经获得了实用新型专利权，专利号为：ZL200820140343.8。智能型土壤水分传感器输出的是0-2.5V模拟电压信号，输出电压V与土壤容积含水量θ_v之间满足标定方程：θ_V＝a₀+a₁V+a₂V²+a₃V³，方程的系数可通过土壤标定试验确定。为了在田间便携的移动测量，需要一种与其配套使用的专用测试仪表，以便快速读取测量结果。

由于智能型土壤水分传感器输出的是标准电压信号，因此可连接到各种带有差分输入的数据采集器、数据采集卡、数据采集模块等设备，用户通过编程将电压值转换为土壤容积含水量，如研华的ADAM-4017模拟量采集模块、PCL-818数据采集卡、NI的PCI-6013数据采集卡等。可以通过系统集成，构成土壤水分监控系统，对土壤水分进行实时监测。

前述所提到的各种通用模拟量采集设备，硬件系统集成简便，但此方法由于需要连接到计算机，设备供电也需要通过固定电源，因此仅适用于固定监测，不能用于便携式的移动测量，且由于市场上现有的这些设备是通用设备，所以成本高、体积大，不能为用户测量土壤水分提供直观的操作界面，使用不方便。

现有的与智能型配套仪表有TSC-IV型土壤水分空间分布测试仪(专利号：ZL 200520109707.2)，该仪表可以测量各个测试点的土壤容积含水量，同时可以通过GPS接收机采集各个测试点的经纬度，并能存储所测点的土壤水分和位置信息，通过串口可将数据传给计算机进行处理和分析，生成土壤水分空间分布图。

TSC-IV型土壤水分空间分布测试仪技术性能指标如下：

1)显示界面：128×64象素LCD；

2)分辨率：0.1％；

3)GPS误差：小于10米；

4)存储容量：32K(450点数据)；

5)通信接口：RS-232；

6)电源供应：镍氢电池(12V/2500mAh)；

7)待机时间：大于10小时大于30小时；

8)充电时间：4小时；

9)外形尺寸：290(长)×180(宽)×90(高)mm；

10)重量(含电池)：约2.4Kg。

尽管TSC-IV型土壤水分空间分布测试仪目前可作为智能型土壤水分传感器专用的便携式仪表，功能强大，但其体积较大、成本本较高。为了满足不同的测试条件和使用要求，一种提供能耗更低、体积更小、使用更简便、成产成本更为低廉的土壤水分测试仪的出现变得越来越重要。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题