[发明专利]一种冻土自动观测仪及使用方法

权利要求书

1.一种冻土自动观测仪，包括数据采集模块（1），其特怔在于：还包括测温单元（2）、航空插座Ⅰ（3）、套管（4）、外壳（5）和衬板（6）；

所述的套管（4）由内套管（4-1）、外套管（4-2）组成；

所述外壳（5）由上壳体（5-1）、中壳体（5-2）、下壳体（5-3）组成；

所述的测温单元（2）由0位单元(2-1)、1-50cm单元（2-2）、51-100cm单元（2-3）和101-150cm单元（2-4）、航空插头（2-5）、航空插座Ⅱ（2-6）、连接杆（2-7）、连接杆堵头（2-8）和一对半圆固定装置（2-9）组成，所述0位单元(2-1)、1-50cm单元（2-2）、51-100cm单元（2-3）和101-150cm单元（2-4）均为长方形体，在0位单元(2-1)上焊接一个高精度温度传感器（2-10），在1-50cm单元（2-2）、51-100cm单元（2-3）和101-150cm单元（2-4）上分别以1cm间距焊接50个高精度温度传感器（2-10），所述0位单元（2-1）一端依次通过航空插头（2-5）、航空插座Ⅱ（2-6）、连接杆（2-7）和连接杆堵头（2-8）连接，所述0位单元（2-1）另一端依次通过1-50cm单元（2-2）、51-100cm单元（2-3）与101-150cm单元（2-4）连接，在每个单元上间隔的设置至少一对半圆固定装置（2-9），所述测温单元（2）插入内套管（4-1）内，航空插座Ⅱ（2-6）插入内套管（4-1）管口Ⅰ（4-1-1）内，数对半圆固定装置（2-9）的两侧弧面（2-9-2）分别与内套管（4-1）内壁接触配合，将测温单元（2）固定在内套管（4-1）内；

所述内套管（4-1）插入外套管（4-2）内，内套管（4-1）的连接杆堵头（2-8）一端插入外套管（4-2）管口Ⅱ（4-2-1）内，将内套管（4-1）固定在外套管（4-2）内；

所述外套管（4-2）与下壳体（5-3）一端卡接在一起，所述衬板（6）一端与下壳体（5-3）另一端固定，所述数据采集模块（1）固定在衬板（6）另一端上，所述中壳体（5-2）的一端旋转拧到下壳体（5-3）另一端上，将数据采集模块（1）套装在中壳体（5-2）内，所述上壳体（5-1）旋转拧在中壳体（5-2）的另一端上，所述航空插座Ⅰ（3）安装到下壳体（5-3）上；

电路连接为，航空插座Ⅰ（3）1端口接数据采集器模块（1）V口上，2端口接数据采集器模块（1）G口上，3端口接数据采集器模块（1）Rx+口上，4端口接数据采集器模块（1）Rx-口上，5端口接数据采集器模块（1）Tx+口上，6端口接数据采集器模块（1）Tx-口上，7端口连接下壳体（5-3）接地点上；

测温单元（2）的0位单元(2-1)一端的正极、信号端、负极对应连接采集器P2端口的5V、信号端、G口，另一端正极、信号端、负极对应连接1-50cm单元（2-2）一端的正极、信号端、负极，1-50cm单元（2-2）另一端的正极、信号端、负极对应连接51-100cm单元（2-3）一端的正极、信号端、负极上，51-100cm单元（2-3）另一端的正极、信号端、负极对应连接101-150cm单元（2-4）一端的正极、信号端、负极上。

2.一种采用权利要求1所述的冻土自动观测仪的使用方法，其特证在于，步骤如下：

一、将冻土自动观测仪的航空插座Ⅰ（3）与上位机电脑的航空插头连接，安装冻土自动观测仪，采用“钻孔法”在地上钻出直径与冻土自动观测仪相近，深度与外套管（4-2）尺寸一致的孔洞，外套管（4-2）为φ40，保证钻孔必须≥φ40的孔，将外套管（4-2）竖直安装到孔洞中，在外套管（4-2）与孔洞的间隙中灌入足量的细土、夯实，以防止外套管（4-2）下沉；外套管（4-2）0cm刻度线与地面平齐，外套管（4-2）与土壤紧密贴合，能够很好地保证测量数据的稳定性，使得数据更具有连续性、可靠性和准确性，数据通过上位机软件显示并保存；

二、数据采集器模块（1）每隔60秒，向测温单元（2）发送命令，开始温度采集，温度采集完成后，数据采集模块根据事先匹配好的ROM值轮询测温单元的温度数据，这样能最大程度地节约总线通讯时间，使得该系统可以在规定时间内完成采样，气象规定采样时间至少1分钟；

在初始状态下，如果测温单元（2）单点采样温度低于0度，该点被初始化为冻结状态，否则该点初始化为融化状态；

冻融状态的转化由两方面参数共同确定，在冻结状态下，如果出现温度高于一定阈值1该点状态由冻结转为融化，如果温度在0摄氏度到阈值1之间，累计温度将起作用，累计温度超过一定阈值时，该点也将由冻结转为融化；

在融化状态下，如果出现温度低于一定阈值2，该点状态由融化转为冻结，如果温度在0摄氏度到阈值2之间，累计温度将起作用，累计温度超过一定阈值时，该点也将由融化转为冻结；

根据水凝结成冰或冰融化成水的温度变化特性，通过阈值提取“冻点/融点”，从而得到冻土的上下限及深度数据，并采用高度集成化的微处理技术，提高数据采集、处理、存储、传输的可靠性。