[实用新型]土壤水份速测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤水分监测技术领域，具体是涉及一种土壤水分测试仪器。

背景技术

土壤水分测量研究已有半个多世纪的历史，先后提出了数十种测量土壤水分的方法，其中烘干法被认为是国际标准方法，中子测量法是第二种标准方法。传统的电阻法、电容法等在低频下测量，强烈的受到土壤地质、容重、盐分的测量，测量范围窄，而利用光学方法测量土壤水分也强烈的受土壤容重、化学成分、质地的影响，田间应用不甚乐观。除此之外，时域反射测量仪(TRD)、频域反射测量仪(DF)等，虽然具有相当好的精度及方便性，但是仪器成本比较高。

针对TDR和FRD的方法的缺陷，1995年，Gaskni和Miller提出了基于传输线理论中驻波率原理的水份测量方法，即利用驻波反射法，用介点系数法测量土壤水份，所研制的土壤水份测量仪在成本上有了大幅度的降低。基于驻波反射法的土壤水份测量仪(SWR)是由高频信号发生器、传输线、土壤探针、精密检波电路等组成。高频信号源产生的高频信号沿传输线传播到土壤探针，由于探针阻抗的不匹配，一部分信号沿传输线反射回来，另一部分继续沿土壤探针传播。这样在传输线上入射波与反射波叠加形成驻波，使传输线上各点的电压幅值存在变化，而土壤探针阻抗取决于土壤的介电特性，土壤的介电特性又主要取决于土壤含水量，因而可以通过测量传输线上电压的变化来反映土壤含水量的多少，用此种方法能够快速测量土壤水份。

另外，传感器的信号一般都是模拟信号变送，这种方式在远距离传输的信号衰减是致命性的，所以一般传感器与主机距离一般不会超过10米，且多个传感器就要有多个硬件，多个通道去接收，这样灵活性就不够。

发明内容

本实用新型提供了一种土壤水份速测仪，基于驻波反射法，并通过RS485总线挂接多个传感器终端到主控机的方式，实现多点远距离快速检测。

一种土壤水份速测仪，包括上位机、主控器，集线器和若干个土壤水份传感器，所述的上位机与主控器通过USB通讯线连接，主控器与集线器通过RS485总线连接，集线器与若干个土壤水份传感器通过RS485支线连接。

所述的土壤水份传感器为基于驻波反射法的土壤水份测量传感器，由信号采集模块、探针和数据变送芯片组成，信号采集模块由驻波原理将水份值转化成电压信号；数据变送芯片将该电压信号转化成数字信息，并通过RS485总线将数据发送到主控机，并接收主控机发来检测时间间隔。

所述的集线器是将若干个土壤水份传感器挂接到RS485总线的接口，如果挂接的土壤水份传感器不到36个，则该集线器是简单的线路互联，如果大于32个，则该集线器需要增加总线驱动。

所述的主控器由低功耗微处理器、存储芯片、USB芯片、485通讯芯片及液晶显示器组成，主要功能是实现对多个土壤水份传感器的控制，数据收集与储存，并且能够通过USB接口跟上位机连接。

主控器可由5节干电池及9V电源适配器供电，它能发送给土壤水份传感器数据接收请求，并接收土壤水份传感器传送过来的数据信息，并将数据比配当前时间存储，以便查询及上位机里的软件，调用该数据进行数据图形处理。

所述的上位机通过USB接口接收主控器的数据及数据采集时间的信息，通过内部处理软件将数据图形化处理，并能将采集的数据进行保存。

本实用新型由于采用驻波反射法测量土壤水份，降低了土壤水份测量仪的生产成本，将该电压信号用低功耗单片处理器转化成为数字信号，从而解决在长距离传输上的信号衰减问题，并且用RS485做为传输总线，可以方便实现各种通讯协议，并且能在总线上挂接多个传感器终端。

本实用新型通过基于驻波反射法的土壤水份传感器，及嵌入微处理器转化传感器输出数据挂接到RS485总线，通过数字信号的转化，利用RS485总线做土壤水份传感器的通讯控制，及数据采集线，大大加长了土壤水份的放置分布距离的灵活性，而且还能同时对各点进行实时采集。能满足农林土壤墒情的远程管理，对土壤监测实时化，智能化、数字化、网络化、标准化的需求，能在1000米半径范围内，实现低成本，快速，多点，远距离测量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型的主控机模块结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种土壤水份速测仪，包括上位机1、主控器3，集线器5和若干个土壤水份传感器7，所述的上位机1与主控器3通过USB通讯线2连接，主控器3与集线器5通过RS485总线4连接，集线器5与若干个土壤水份传感器7通过RS485支线6连接。