[发明专利]一种传感器控制装置以及包括该装置的土壤水分监测装置

说明书

技术领域

本发明属于土壤水分测量领域及自动监测量领域，具体涉及一种 传感器控制装置以及包括该装置的土壤水分监测装置。

背景技术

土壤水分贮存量及其变化规律的监测是农业气象、生态环境及水 文环境监测的基础性工作之一。掌握土壤水分变化规律，对农业生产、 墒情监测预测和其它相关生态环境监测预测服务和理论都具有重要 意义。

管式水分传感器是用来测量土壤不同深度剖面含水量的专用仪 器。在定点监测点上，先按要求埋入适当尺寸的PVC塑料管，并尽量 保证外管壁与土壤保持紧密接触，不留气隙。测量时，将水分传感器 探头插入PVC塑料管内，根据插入的深度即可获得该深度点的水分 值。上下移动水分传感器探头，就可以获得不同深度下的土壤水分信 息。

相对于传统的探针式水分传感器，管式水分传感器更适合于野外 定点监测。一般情况下，管式水分传感器的测量深度可以达2米左右， 而且因为通常采用FDR原理(Frequency Domain Reflection)，管式水 分传感器具有连续动态实时监测的优点。

但是为了管式水分传感器的连续动态实时监测，在测量过程中要 求水分探头在整个测量剖面上恒速上下移动，因此这个过程通常需要 手工操作。对于野外定点监测或是多点监测，则需要大量的人力操作。 例如，在野外设置了十个定点监测点，为了获得每天的数据，就需要 每天派人到野外手动测量，而如果要获得更短时间间隔的数据困难就 更大。手工操作，主要是手动上下升降水分传感器探头的因素极大的 限制了该类型传感器的应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本明所要解决的技术问题是实现现场无人操作、全自动土壤剖面 水分数据的自动采集与传输。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种传感器控制装置，包括传 感器移动装置以及控制系统；

所述传感器移动装置用于带动其所连接的传感器在竖直方向上 运动；

所述控制系统与所述传感器移动装置连接，用于控制所述传感器 移动装置按照预设的方式自动进行动作。

所述传感器移动装置包括至少一个管状导轨、移动杆、旋转轴、 支架装置以及动力装置；

所述管状导轨设置于地表层以下，内部用于设置传感器；

所述移动杆下部设置于所述管状导轨内，下部与传感器相连，用 于带动传感器在竖直方向上运动；

所述旋转轴设置在地表层以上，与所述移动杆上端连接，用于通 过旋转带动所述移动杆在竖直方向上运动；

所述支架装置固定设置在地表层以上，用于固定所述旋转轴；

所述动力装置分别连接所述控制系统以及旋转轴，用于根据所述 控制系统的指令为所述旋转轴提供旋转运动的动力。

所述控制系统包括移动控制器以及上位机；

所述移动控制器分别连接所述上位机以及所述动力装置，用于根 据所述上位机的指令来对所述动力装置进行控制操作。

所述管状导轨为PVC塑料管。

所述动力装置为电动机。

所述上位机为PC台式机。

一种包括权利要求1所述传感器控制装置的土壤水分监测装置， 所述水分监测装置还包括水分感应装置；

所述水分感应装置用于在所述传感器控制装置的控制操作下按 预设的方式在竖直方向上自动进行动作；以及

用于接受所述传感器控制装置的指令进行土壤水分信号的连续 实时采集、收集以及上行传输操作。

所述水分感应装置为管式水分传感器。

(三)有益效果

(1)通过电动机的控制实现了水分传感器探头在PVC塑料管中 的自动上下升降。

(2)每次升降动作的间隔时间、升降的速度等控制参数均可通 过上位机向移动控制器发送，实现了远程控制的功能。

(3)若采用太阳能电源供电，数据传输方式采用无线方式，则 实现了完全无线功能，特别适合于田间野外不宜布线的工作环境。

(4)本发明所控制的管式水分传感器，即可是单个传感器，也 可以是多个传感器的组合。

本发明所提供的包含传感器控制装置的土壤水分监测装置，对于 野外土壤监测极有极大的应用效益，尤其是在恶劣的环境与气候影响 下，无需人工现场操作，依旧可以顺利完成数据采集。