[发明专利]一种土壤参数的监测系统和方法

说明书

本发明提供一种土壤参数的监测系统和方法，监测系统包括：三维运行装置和监测装置；三维运行装置用于使监测装置在水平和竖直方向运动；三维运行装置包括三维运行框架、第一运行装置、第二运行装置和第三运行装置；三维运行框架用于放置第一运行装置、第二运行装置和第三运行装置；第一运行装置和第二运行装置均为导轨，用于使监测装置在水平方向运动；且二者运动的方向垂直；第三运行装置用于使监测装置在竖直方向运动，第一运行装置和第二运行装置使监测装置运动的方向垂直。本发明能够实现在三维空间内对于土壤参数的监测获取；能够使得监测装置在三维空间运动并监测三维空间内的土壤参数，能够获取土壤参数的动态变化。

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，更具体地，涉及一种土壤参数的监测系统和方法。

背景技术

土壤的参数对于植物生长、溶质运移、降雨、径流测量、侵蚀和土壤最终形成等重要的物理、化学、生物和地质过程有着很大的影响。土壤和植物具有互相依赖、互相影响的关系，因此仅仅研究土壤含水信息对于解决农业生产问题的作用不大。由此，需要进行因地制宜的，面向不同作物生长规律的土壤多参数监测，为农业生产研究提供帮助。

土壤在经过一段时间或横跨一定区域会发生较大的变异，而人为灌溉、植物吸收和涵养等作用使土壤的变异进一步增大。因此定点埋置水分传感器不仅具有较高的成本，而且所测数据不具有代表性。对于土壤多参数监测，现有技术中一种方式是利用网格法，对于每个点均使用纵向剖面水分测量仪获取土壤水分参数及其三维时空变化。

但是，这种方式需要耗费大量人力成本，采集的数据信息较少，而且不能满足要求数据量丰富的大面积测量。另外，对于按照一定时间间隔的短时间测量，按照这种方法进行人工测量较为困难，具有一定误差。

发明内容

本发明提供一种克服上述现有土壤参数监测系统中存在的耗费成本高、测量区域小，且不能够方便精准地进行监测的一种土壤参数的监测系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种土壤参数的监测系统，包括：三维运行装置和监测装置；所述三维运行装置用于使所述监测装置在水平和竖直方向运动；所述三维运行装置包括三维运行框架、第一运行装置、第二运行装置和第三运行装置；所述三维运行框架为立方体框架，用于放置所述第一运行装置、所述第二运行装置和所述第三运行装置；所述第一运行装置和所述第二运行装置均为导轨，用于使所述监测装置在水平方向运动；所述第一运行装置运动的方向和所述第二运行装置运动的方向相互垂直；所述第一运行装置和所述第二运行装置使所述监测装置运动的方向垂直；所述第三运行装置垂直于所述第一运行装置和所述第二运行装置形成的水平面；所述第三运行装置使所述监测装置在竖直方向运动。

优选地，还包括辅助引导装置；所述辅助引导装置包括喇叭口、重锤和测量管，所述测量管埋置于土壤中，所述监测装置进入所述测量管中测量土壤参数，所述喇叭口位于所述测量管的上部，所述重锤与所述监测装置连接。

优选地，所述第三运行装置安装在所述第一运行装置的上侧，所述第三运行装置进一步包括绕线轮和电缆线，所述电缆线与所述绕线轮连接。

优选地，所述三维运行装置还包括四个限位开关，所述四个限位开关分别位于所述第一运行装置的两端和所述第二运行装置的两端，所述四个限位开关用于防止所述监测装置脱离所述三维运行装置。

优选地，所述三维运行装置还包括第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；所述第一步进电机用于使所述监测装置以所述第一运行装置对应的运行方向运行，所述第二步进电机用于使所述监测装置以所述第二运行装置对应的运行方向运行，所述第三步进电机用于使所述监测装置以所述第三运行装置对应的运行方向运行；所述第三步进电机安装在所述第一运行装置的上侧，所述监测装置与所述第三步进电机连接。

优选地，所述监测装置包括一个传感探头，用于监测所述土壤参数。

优选地，所述传感探头包括温度传感器、水分传感器和电导率传感器中一种或者多种。