[发明专利]土壤图像获取设备、土壤含水量检测系统以及检测方法

说明书

本发明公开了测量测试领域的一种土壤图像获取设备、土壤含水量检测系统以及检测方法，获取设备包括暗盒、内置光源、透明套筒、工业相机、三棱镜以及电源，工业相机安装于透明套筒内部上方，内置光源设置于透明套筒内部下方，三棱镜安装于内置光源上方，电源为内置光源和工业相机供电，暗盒设置于透明套筒顶部。计算机通过有线网络或者无线网络与土壤图像获取设备连接构成土壤含水量检测系统。检测方法为通过检测系统测试土壤含水率的方法。本发明能够通过土壤图像的灰度值及时分析出土壤的含水率，具有较高时效性和准确性。

技术领域

本发明涉及测量测试领域，具体公开了一种土壤图像获取设备、土壤含水量检测系统以及检测方法。

背景技术

随着水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国都十分重视发展节水型农业。农业用水约占我国用水总量的70％，其中的90％以上用于灌溉用水。在农业生产中，土壤水分是作物生长的至关重要因子，土壤水分含量高低将影响到作物对水分和养分吸收，不同的作物在生长过程中对土壤水分需求量不同，作物在适宜的土壤水分条件下长势较好。由此可见土壤水分含量对作物的生长起着非常重要的作用

目前对土壤水分进行测定的方式中应用比较普遍的主要有两种，一种是采集土壤后进行烘干测量法，另一种是应用电阻传感器土壤湿度仪测量法。烘干法测量土壤水分精确度高误差小，但测量工作量大且不能及时获取数据结果，同时还会破坏原状土壤结构。电阻传感器土壤湿度仪测量简便，可以及时获取土壤水分数据，但测量结果易受土壤溶盐和温度的影响，当土壤含水量较低时测量精准度下降。主要的方法有中子法、探地雷达法(GPR)、频域反射仪法(TDR)、时域反射仪法(FDR)以及遥感测定法，这些技术具有探测效率高，抗干扰因素强等优势，但是这些测定技术在土壤水分测定中仍处在不断发展完善阶段，并且由于仪器设备价格昂贵和操作复杂的特点在实际应用中较少。众多的土壤水分测定方法中其原理多数是采用测定土壤中水分介质来反映水分含量值，鲜有根据土壤颜色判定土壤水分的研究报道。

发明内容

本发明目的在提供一种土壤图像获取设备、土壤含水量检测系统以及检测方法，以解决现有技术中存在的土壤含水率检测精度低、检测及时性差的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种土壤图像获取设备，包括暗盒、内置光源、透明套筒、工业相机、三棱镜以及电源，工业相机安装于透明套筒内部上方以拍摄土壤图像，内置光源设置于透明套筒内部下方为工业相机拍摄提供光源，三棱镜安装于内置光源上方以调节内置光源的反射率，电源为内置光源和工业相机供电，暗盒设置于透明套筒顶部以对工业相机获取的图像进行存储和传输。

优选地，暗盒包括盒体和GPRS图像采集模块，GPRS图像采集组件模块设置于盒体内部并与工业相机进行数据交换以获取工业相机获取的土壤图像并通过GPRS网络将土壤图像进行无线发送。

优选地，透明套筒为有机玻璃套筒。

优选地，电源为蓄电池。

优选地，土壤图像获取设备还包括太阳能板，太阳能板设置于暗盒外部且与蓄电池连接为蓄电池充电提供电能。

依托于上述土壤图像获取设备，本发明还提供了一种土壤含水量检测系统，包括计算机以及如上述任一所述的土壤图像获取设备，计算机通过有线网络或者无线网络与土壤图像获取设备连接以接收土壤图像获取设备获取的图像并根据图像分析土壤含水率。

依托于上述土壤含水量检测系统，本发明还提供了一种土壤含水量检测方法，包括以下步骤：

将土壤图像获取设备中的透明套筒插入土壤中，通过透明套筒中的工业相机获取土壤图像，并通过暗盒将土壤图像传输至计算机；

使用图像处理软件对图像进行处理得到土壤图像平均灰度值；

将土壤图像平均灰度值与灰度值-含水率标准曲线进行对应得到土壤含水率。