本实用新型涉及一种土壤水分分层速测装置，可以对较深的土壤检测深度实现快速、安全的安装。本实用新型属于土壤检测技术领域。
背景技术：
土壤水分自动测量技术广泛应用于农业、水利、气象、林业和生态等重要的监测项目中。土壤水分测量技术是节水抗旱实施的重要技术保障，对农、林、牧业的区域规划有重大意义。便携插管式土壤水分测量传感器是实现变量灌溉、墒情监测的重要技术手段。
目前国内外土壤水分自动测量的方法有很多种，利用土壤的介电特性来测量土壤含水量是一种有效、快速、简便且可靠的方法。其中TDR(Time Domain Reflectometry)时域反射法和FDR(Frequency Domain Reflectometry)频域反射法、驻波法等测量方法都属于基于土壤介电特性的土壤水分测量方法，并在土壤水分自动测量领域得到了广泛应用。便携插管式土壤水分传感器是基于FDR高频电子技术，通过测量土壤的介电常数对不同深度剖面土壤的含水量进行测量。
传统的土壤水分测量传感器利用探针直接与土壤接触的方式检测土壤的含水量，这种测量方式操作比较简单且能够实现土壤水分的实时自动测量。这种测量方式存在以下弊端：只能进行单点测量，如果测量不同深度的土壤水分，必须挖开土壤剖面进行传感器的分层埋设，工程量大，不易维护，而且需要土壤自然沉降和仪器稳定的过程，大面积推广难度较大；其次这类传感器在使用过程中必须长期掩埋在土壤内，其金属探针易腐蚀，必然导致测量精度下降。插管式土壤水分传感器虽然克服了上述问题，可其体积大，携带、安装不便，铜环电容成本高，防水结构繁琐且效果一般。
现有的专利ZL201220264356.2，名称为插管式土壤水分温度传感器，包括传感器本体，控制处理单元和传感器节点，该传感器本体上设置有凹槽，控制处理单元和传感器节点均设置在凹槽内。采用该传感器可以测得土壤的水分信息，但是该传感器本体在与套管装套时，很容易与套管内部发生碰撞，由于铜环电容等元器件在内管表面设置，在碰撞时会导致铜环电容等元器件损坏，不但更换元器件增加了额外的成本，而且损坏后的元器件对测量数据也会造成很大的误差，一旦对土壤水分有了错误的判断，对后续的工作会造成很大的误导。
在进行生态监测工作中，有时需要对较深的土壤层进行水分检测。一般的传感器安装需要挖掘较大较深的坑洞，然后人工自底部向上将探针水平插入土体。一方面挖掘大坑对地表景观、植被等造成一定破坏，另外深坑容易塌方造成危险。
因此，提供一种便于在较深的土体当中安装的土壤水分分层速测装置，以减少开挖安装可能发生的坑洞塌方危险就成为该技术领域急需解决的技术难题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种便于在较深的土体当中安装的土壤水分分层速测装置，以减少开挖安装可能发生的坑洞塌方危险。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种土壤水分分层速测装置，包括移动终端、无线信号发射器和土壤水分传感器，其特征在于：所述土壤水分传感器为插针式土壤水分传感器，其中，所述插针式土壤水分传感器的输出端口与所述无线信号发射器的信号采集接口插接；所述无线信号发射器与所述移动终端无线连接；所述插针式土壤水分传感器包括：外套筒，中心旋转杆，传感器探针，通讯和供电电缆，传动杆和传动齿轮；所述传感器探针与所述通讯和供电电缆相连接，所述传感器探针固定在绝缘板上并与所述传动杆固接，所述传动杆与所述传动齿轮齿接，所述传动齿轮与所述中心旋转杆固接，所述中心旋转杆与所述外套筒固接，所述通讯和供电电缆的另一端与无线信号发射器的信号采集接口插接，所述外套筒在传感器探针一侧设有开孔。
优选地，传动齿轮的数量为3-6个，相应的与之相连接的传动杆的数量也为3-6个，传感器探针的数量也为3-6个。
优选地，传动齿轮的数量为4个，相应的与之相连接的传动杆的数量也为4个，传感器探针的数量也为4个。
优选地，所述外套筒的材质为钢。
优选地，所述传动齿轮为圆形齿轮。
优选地，所述传动杆为条形齿轮。
本实用新型的另一目的是提供一种用于在较深的土体当中安装的土壤水分分层速测装置的插针式土壤水分传感器，以减少开挖安装可能发生的坑洞塌方危险。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种插针式土壤水分传感器，其特征在于：所述插针式土壤水分传感器包括：外套筒，中心旋转杆，传感器探针，通讯和供电电缆，传动杆和传动齿轮；所述传感器探针与所述通讯和供电电缆相连接，所述传感器探针固定在绝缘板上并与所述传动杆固接，所述传动杆与所述传动齿轮齿接，所述传动齿轮与所述中心旋转杆固接，所述中心旋转杆与所述外套筒固接，所述通讯和供电电缆的另一端与无线信号发射器的信号采集接口插接，所述外套筒在传感器探针一侧设有开孔。
优选地，传动齿轮的数量为3-6个，相应的与之相连接的传动杆的数量也为3-6个，传感器探针的数量也为3-6个，开孔的数量也为3-6个。
优选地，传动齿轮的数量为4个，相应的与之相连接的传动杆的数量也为4个，传感器探针的数量也为4个，开孔的数量也为4个。
优选地，所述外套筒的材质为钢。
优选地，所述传动齿轮为圆形齿轮。
优选地，所述传动杆为条形齿轮。
本实用新型的土壤水分分层速测装置通过钻孔机在地面开小孔，达到指定深度后，将插针式土壤水分传感器放入孔内，通过机械结构将探针插入土体，减少了开挖体量，避免了深坑挖掘安装方式可能发生的塌方危险。
本实用新型的土壤水分分层速测装置，可以实现不同深度土层的土壤水分测量的检测，并可用于检测深度较深的土体水分含量，相对于挖掘深坑、人工安装探针方式，减小了地表破坏强度，且更具安全性。
下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。
附图说明
图1为本实用新型土壤水分分层速测装置中插针式土壤水分传感器的正视结构示意图。
图2为本实用新型土壤水分分层速测装置中插针式土壤水分传感器的顶视结构示意图。
主要附图标记说明：
1 钢外套筒 2 中心旋转杆
3 传感器探针 4 通讯和供电电缆
5 传动杆 6 传动齿轮
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本实用新型土壤水分分层速测装置中插针式土壤水分传感器的正视结构示意图，如图2所示，为本实用新型土壤水分分层速测装置中插针式土壤水分传感器的顶视结构示意图；其中，1为钢外套筒，2为中心旋转杆，3为传感器探针，4为通讯和供电电缆，5为传动杆，6为传动齿轮；
本实用新型的土壤水分分层速测装置包括移动终端、无线信号发射器以及插针式土壤水分传感器，其中，插针式土壤水分传感器的输出端口(通讯和供电电缆4)与位于钢外套筒1外部的无线信号发射器的信号采集接口直接插接，土壤通体平均体积含水量数据传输至无线信号发射器的信号采集模块中；在无线信号发射器中的控制模块的控制下，将信号采集模块的数据通过通讯模块传输至移动终端；移动终端通过软件进行多层土壤水分测量计算，得到各单独土层的平均体积含水量；
所述插针式土壤水分传感器包括：钢外套筒1，中心旋转杆2，传感器探针3，通讯和供电电缆4，传动杆5和传动齿轮6；所述传感器探针3与所述通讯和供电电缆4相连接，所述传感器探针3固定在绝缘板上并与所述传动杆5固接，所述传动杆5与所述传动齿轮6齿接，所述传动齿轮6与所述中心旋转杆2固接，所述中心旋转杆2与所述钢外套筒1固接，所述通讯和供电电缆4的另一端与无线信号发射器的信号采集接口插接；
所述传动齿轮6的数量为4个，相应的与之相连接的传动杆5的数量也为4个(平行设置)，传感器探针3的数量也为4个(平行设置)，所述钢外套筒1在传感器探针3一侧设有4个开孔，可令传感器探针3伸出；
所述钢外套筒1的尺寸为直径150mm，长度为5m；所述传感器探针3的直径为4mm，长度为80mm；所述中心旋转杆2的直径为15mm，长度为5m；所述传动齿轮6为圆形齿轮，其直径为30mm，所述传动杆5为条形齿轮，其长度为50mm。
本实用新型的土壤水分分层速测装置中，传感器探针3、中心旋转杆2、传动杆5、传动齿轮6和通讯和供电电缆4等全部固定在钢外套筒1当中，钢外套筒1的外侧对应传感器探针3的部位有开孔，可令传感器探针3伸出。
本实用新型的土壤水分分层速测装置中的插针式土壤水分传感器中的传感器探针3需要插入土体当中，其信号通过通讯和供电电缆4传输到外部的无线信号发射器中的芯片；4个传动杆5与4个传感器探针3(数量根据需要可以调整)连接，并通过传动齿轮6的旋转，带动传动杆5条形齿轮水平移动，从而将传感器探针3插入土体当中。
本实用新型中所采用的无线信号发射器和移动终端均为现有技术中所用的常规的无线信号发射器和移动终端；所述无线信号发射器包括信号采集模块，控制模块和通讯模块，所述信号采集模块与所述控制模块相连接并通过所述控制模块和所述通讯模块相连接，在控制模块的控制下，将信号采集模块的数据通过通讯模块与所述移动终端无线连接，所述通讯模块为GSM无线通讯模块。
所述钢外套筒1外部设有把手。
实施例2
其它与实施例1相同，不同之处在于：
所述传动齿轮6的数量为3个，相应的与之相连接的传动杆5的数量也为3个(平行设置)，传感器探针3的数量也为3个(平行设置)，所述钢外套筒1在传感器探针3一侧设有3个开孔；
所述钢外套筒1的尺寸为直径150mm，长度为5m；所述传感器探针3的直径为4mm，长度为80mm；所述中心旋转杆2的直径为15mm，长度为5m；所述传动齿轮6为圆形齿轮，其直径为30mm，所述传动杆5为条形齿轮，其长度为50mm。
实施例3
其它与实施例1相同，不同之处在于：
所述传动齿轮6的数量为6个，相应的与之相连接的传动杆5的数量也为6个(平行设置)，传感器探针3的数量也为6个(平行设置)，所述钢外套筒1在传感器探针3一侧设有6个开孔；
所述钢外套筒1的尺寸为直径150mm，长度为6m；所述传感器探针3的直径为4mm，长度为80mm；所述中心旋转杆2的直径为15mm，长度为6m；所述传动齿轮6为圆形齿轮，其直径为30mm，所述传动杆5为条形齿轮，其长度为50mm。
本实用新型的土壤水分分层速测装置的安装使用如下：
安装时，先通过钻孔机在地面钻孔，孔径170mm。开孔完成后，清理孔内壁，保证平整；将插针式土壤水分传感器整体插入孔内，向下压实稳定；从顶部旋动中心旋转杆2，传动齿轮6(圆形齿轮)转动，进而带动传动杆5(条状齿轮)将传感器探针3水平穿过插针式土壤水分传感器的钢外套筒1的开孔，插入土体。最后，将通讯和供电电缆4连接到无线信号发射器的数据采集模块，即可对土壤水分进行检测。
本实用新型的土壤水分分层速测装置，可用于检测深度较深的土体水分含量，相对于挖掘深坑、人工安装探针方式，减小了地表破坏强度，且更具安全性。