[发明专利]一种墒情监测系统

权利要求书

1.一种墒情监测系统，包括数据采集仪和数据分析模块；其特征在于，所述数据采集仪包括顶盖、一端开口的管状壳体和至少一载板；所述顶盖设置在壳体开口端与壳体可拆卸连接；所述载板通过一连接件与壳体可拆卸连接，所述载板上设有一监测电路；所述监测电路包括一选频模块、一起振模块、一分频模块、一放大模块和一数据处理模块；所述选频模块、起振模块分频模块、放大模块和数据处理模块依次串联；所述选频模块包括两电环；两电环形成电容；两电环与一滤波器连接并与至少两电感并联形成回路；所述一选频模块、一起振模块、一分频模块、一放大模块和一数据处理模块集成为一电路板上；

所述电感之间设有一继电器受控端，用于在电感之间进行切换；

所述载板包括一上端面；所述上端面设有两对称侧壁；所述侧壁合围形成一凹槽；所述凹槽中部设有镂空部；所述镂空部两侧设有至少一对锁孔；所述电路板设置在凹槽中并通过锁孔固定，载板两侧面设有侧板；所述侧板外端面呈圆弧状且设有至少两隔开的限位槽；所述电环套设在限位槽上；

所述数据分析单元与数据处理单元数据连接：所述数据模块通过以下方法进行数据分析：

s1：获取校准点数据；

s2：对比校准点通过物理法测得的水份量；

s3：制作含水量曲线，完成校准；

所述s1中，将数据采集仪埋入校准点中，加水，使土壤含水量稳定平衡，读取数据采集仪数据；

所述s2中：取与数据采集仪同深度土层的土壤；密封、称重；之后进行烘干；

所述s1-s2步骤需重复操作，直到土壤含水量饱和；

所述s1中，数据采集仪切换不同电感对含水量进行测定；分别获得不同电感的输出值；

所述s4中，同个电感的输出值做归一化处理，得到SF值，以实测含水量为横坐标，以SF值为纵坐标，得到分散的数据点；同个采集的数据点，确定含水量幂曲线；

所述s4中，在不同电感监测后获得的不同含水量幂曲线进行算数平均；得到最终的含水量曲线；

所述s4中，归一化处理前分别将数据采集仪放在空气中和水中用读取数据。

2.根据权利要求1所述墒情监测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括一选频单元和处理器、所述选频单元包括一继电器控制端、一二极管、一NMOS晶体管、第13电阻和第12电阻；所述继电器控制器一端与电源连接；另一端与NMOS晶体管漏极连接；继电器控制器与二极管形成并联；NMOS管源极接地，栅极与第13电阻一端连接；所述第13电阻另一端与处理器连接；所述第12电阻一端与NMOS管源极连接且接地，另一端与处理器连接；所述继电器控制端与继电器受控端相匹配。

3.根据权利要求1所述墒情监测系统，其特征在于，所述起振模块包括MC1648-S芯片、第七电阻、第四电阻、第九电容、第一电容、第六电容和第十八电容；所述第七电阻一端与芯片MC1648-S芯片第八引脚连接，另一端与MC1648-S芯片第一引脚串联电感；所述第四电阻一端连接直流电源另一端连接第五引脚且与第六电容串联接地；所述MC1648-S芯片第二引脚和第三引脚连接并分别连接接地的所述第一电容和接地的所述第十八电容；所述MC1648-S芯片第六引脚和第七引脚连接并接地。

4.根据权利要求1所述墒情监测系统，其特征在于，所述放大模块包括第二电阻、第六电阻、第八电阻、第三电阻、TLV3201集成电路和第二电容；所述TLV3201集成电路第一引脚与数据处理模块连接；第三引脚与分频模块连接，同时与第六电阻一端连接；第六电阻另一端与电源连接；所述第二电阻一端与第三引脚连通，另一端与第二引脚连通并且接地；第八电阻一端与TLV3201集成电路第四引脚连接，另一端连接电源；第三电阻一端与TLV3201集成电路第四引脚，另一端与第二引脚连接并且接地；所述第二电容一端接地，另一端连接电源。

5.根据权利要求1所述墒情监测系统，其特征在于，所述S4输出的值为Fs, 所述SF =(Fa - Fs) / ( Fa - Fw ) ，其中：Fa为探头在空气中测定的频率值，单位为Hz；Fw为在水中测定的频率值，单位为Hz；Fs为在土壤(soil)中测定的频率值, 单位为Hz。