[发明专利]一种无线传输的土壤水分分布测量系统及方法

权利要求书

1.一种无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：包括土壤水分传感器(5)、传动装置(12)、无线控制采集装置(13)、云平台(15)、位于地下的底管(9)以及部分位于地下的第一侧管(8)和第二侧管(6)，所述底管(9)的两端分别与所述第一侧管(8)和所述第二侧管(6)的一端连接，所述土壤水分传感器(5)的一端通过电缆(14)和所述无线控制采集装置(13)连接，所述电缆(14)经过设置在所述第一侧管(8)自由端的所述传动装置(12)并由所述传动装置(12)牵引，所述传动装置(12)由所述无线控制采集装置(13)驱动控制，所述云平台(15)通过通信网络实现与所述无线控制采集装置(13)的远程通信，所述土壤水分传感器(5)的另一端连接有牵引线(7)；

还包括一太阳能供电模块，用于对各个模块供电。

2.根据权利要求1所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述传动装置(12)包括电机、主动轮(10)和从动轮(11)，所述第一侧管(8)的自由端固定一基板(2)，所述电机固定在所述基板(2)上，所述主动轮(10)安装在所述电机的转轴上，所述从动轮(11)通过一固定轴安装在基板(2)上，所述主动轮(10)和所述从动轮(11)之间夹持着所述电缆(14)。

3.根据权利要求2所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述无线控制采集装置(13)包括单片机芯片以及与其连接的无线通信模块、存储模块、时钟模块、电机驱动模块和传感器信号调节模块，所述土壤水分传感器(5)通过所述传感器信号调节模块与所述单片机芯片连接。

4.根据权利要求3所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述第二侧管(6)的自由端设置有牵返装置(1)，所述牵返装置包括电机和绕线轮(3)，所述绕线轮(3)设置在所述牵返装置(1)的电机的转轴上，所述牵引线(7)与所述绕线轮(3)连接。

5.根据权利要求3中所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述底管(9)与所述第一侧管(8)和所述第二侧管(6)连接的弯头位置设置有接近开关(4)，所述接近开关(4)与所述无线控制采集装置(13)的所述传感器信号调节模块连接。

6.根据权利要求3中所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述单片机芯片通过串口通信模块与上位机(16)连接，用于进行部分参数设置和原始数据读取，实现系统与所述上位机(16)的串行通信。

7.根据权利要求3中所述的无线传输的土壤水分分布测量系统，其特征在于：所述无线通信模块与所述单片机芯片相连，用于将水分数据和系统运行状态上报到所述云平台(15)，同时通过所述云平台(15)对系统参数和水分数据进行远程操作，实现系统与所述云平台(15)的远程通信。

8.一种利用权利要求1—7任一项所述无线传输的土壤水分分布测量系统进行土壤水分分布测量的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、根据植物种植时根区的深度，挖一个相同深度的坑，将所述无线传输的土壤水分分布测量系统放置在该坑中进行土壤填埋，将所述底管(9)埋于土壤中，所述第一侧管(8)和所述第二侧管(6)部分位于地面以上，在所述底管(9)的上方种植植物；

S2、所述无线控制采集装置(13)驱动所述传动装置(12)和牵返装置(1)，使所述土壤水分传感器(5)位于所述第二侧管(6)自由端附近；

S3、通过所述无线控制采集装置(13)设置采样间隔，使所述传动装置(12)工作，所述传动装置(12)通过所述电缆(14)牵引所述土壤水分传感器(5)使其在所述底管(9)、所述第一侧管(8)和所述第二侧管(6)形成的管道中行进；

S4、根据采样间隔，所述土壤水分传感器(5)在所述无线控制采集装置(13)的控制下在植物根区进行土壤水分的采样测量，并将测量值传回所述无线控制采集装置(13)；

S5、所述无线控制采集装置(13)将水分测量值进行存储，并通过所述无线通信模块将水分数据上报到所述云平台(15)上。