专利名称：土壤水分测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土壤水分监测装置，涉及一种土壤水分测量仪，特别是广泛用于农业气象、生态环境及水文环境监测领域的土壤水分测量仪。
背景技术：
目前，许多场合的土壤水分测定，普遍采用的方法是土钻烘干法，此测定方法虽然比较简单，但缺点是测定时间长；称重烘干法，人工取土，劳动强度较大，且不能定点观测土壤水分的连续变化。显然，这种方法已不能适应国民经济建设和社会发展的需求。
为了克服上述缺点，现有技术中已经开发了出一种便携式的简单土壤水分测定仪，其结构是设有水分传感器，传感器的输出接纪录装置或显示装置，这种测定仪可随机、单点采集土壤水分数据，但缺点是无法长期连续观测，也无法将采集到的数据连网，大范围、远距离地实时上报土壤水分监测数据。
发明内容
为了解决上述问题，本申请研究开发了自动化程度较高的土壤水分测量仪，该测量仪采用最新单片机技术，实时、多点采集土壤剖面上各层的体积含水量，进行运算、保存、发送数据。传感器采用国际上新颖的TDR，FDR(时域反射法，频域反射法)技术。通过测量土壤的介电常数，得到土壤的体积含水量。
完成上述发明任务的方案是土壤水分测量仪，设有若干个水分传感器，其特征在于，所述的水分传感器分别接采集器，采集器通过通讯模块与计算机连接。
以上所述的土壤水分测量仪的系统组成框图，见图1。
所述的“采集器通过通讯模块与计算机连接”可以包括以下两种方式检测到的数据通过本地通信终端，送给业务计算机；或者通过GPRS/CDMA模块，发送给远端的中心站计算机，以实现组网功能，并完成基本数据采集、查询、图表显示等功能。
以上两种方式也可以同时采用构成第三种连接方式。
以下对本系统的各个部分分别详述如下土壤水分传感器可分别或同时采用现有技术中的一种或两种以上的传感器，例如已经作为商品出售的时域传感器TDR或频域传感器FDR，利用土壤的介电常数与土壤水分的关系，间接测量土壤的体积含水量。传感器基于TDR/FDR技术时，适合长时间无人值守工作，且保证测量精度。
采集器，由单片机构成设有CPU、串/并行接口、非易失RAM及蓄电池，所述的若干传感器分别接采集器的CPU，CPU、RAM的输出接串/并行接口，串/并行接口接通讯模块。本申请可以采用交流或太阳能供电，内有蓄电池，保证采集器在无市电或太阳能时，可以正常工作5天。采集器采集传感器的输出信号，经过计算后将数据保存在系统的非易失RAM中。该存储器至少存储30天的每小时正点瞬时和小时平均土壤体积含水量观测值。具体地说，所述的采集器采用单片机系统，例如采用P89C668单片机，分别进行硬件、软件系统设计而成。
本地通信终端，通过本地通信终端，可以将数据传送到业务计算机进行处理，最远可支持2km距离。
GPRS/CDMA模块，可以将数据传送到因特网上的中心站计算机，进行数据处理，图文显示等。
业务软件，业务软件运行在中心站计算机或者业务计算机上，具有数据采集、系统维护和监控、历史数据查询等功能；可生成中国气象局统一的S和SS文件格式。
键盘显示单元(简称手抄器)，用于在现场输入命令、设定时间、读取采集器的保存数据。
中心站计算机，是一台运行业务软件的计算机，完成数据采集、历史数据查询、图文显示和远程维护。并生成满足中国气象局相关规范的数据文件。
土壤水分测量值经诸多传感器(时域传感器TDR，频域传感器FDR)，传送到采集器，经采集器处理后分别送到键盘/显示；经本地通信终端送到业务计算机；经GPRS/CDMA模块送到中心站计算机。通过业务计算机或中心计算机加工处理，对土壤水分数据进行存储、显示数据表格及图形曲线，生成符合中国气象局相关的数据文件。
本实用新型可以自动观测土壤水分的连续变化，可以同时多点采集土壤水分数据，并将采集到的数据连网，大范围、远距离地实时上报土壤水分监测数据。本设计对农业生产、干旱监测预测和其他相关生态环境预测服务和理论研究都有重要意义。
图1为本实用新型结构框图。
具体实施方式
实施例1，参照图1土壤水分测量仪，设有若干个水分传感器，其特征在于，所述的水分传感器分别接采集器，采集器通过通讯模块与计算机连接。采集器检测到的数据通过本地通信终端，送给业务计算机；并同时通过GPRS/CDMA模块，发送给远端的中心站计算机，以实现组网功能，并完成基本数据采集、查询、图表显示等功能。其中的土壤水分传感器采用TDR/FDR技术。；其中的采集器采用P89C668单片机，分别进行硬件、软件系统设计而成，并采用交流或太阳能供电，内有蓄电池，保证采集器在无市电或太阳能时，可以正常工作5天。采集器采集传感器的输出信号，经过计算后将数据保存在系统的非易失RAM中。该存储器至少存储30天的每小时正点瞬时和小时平均土壤体积含水量观测值。
本地通信终端，通过本地通信终端，可以将数据传送到业务计算机进行处理，最远可支持2km距离。
GPRS/CDMA模块，可以将数据传送到因特网上的中心站计算机，进行数据处理，图文显示等。
业务软件，业务软件运行在中心站计算机或者业务计算机上，具有数据采集、系统维护和监控、历史数据查询等功能；可生成中国气象局统一的S和SS文件格式。
键盘显示单元(简称手抄器)，用于在现场输入命令、设定时间、读取采集器的保存数据。
中心站计算机，是一台运行业务软件的计算机，完成数据采集、历史数据查询、图文显示和远程维护。并生成满足中国气象局相关规范的数据文件。
权利要求1.一种土壤水分测量仪，设有若干个水分传感器，其特征在于，所述的水分传感器分别接采集器，采集器通过通讯模块与计算机连接。
2.按照权利要求1所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的采集器通过通讯模块与计算机连接，分别以下三种方式之一检测到的数据通过本地通信终端，送给业务计算机；通过GPRS/CDMA模块，发送给远端的中心站计算机；同时设有上述的两种连接方式。
3.按照权利要求1或2所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的采集器采用单片机系统，并设有CPU、非易失RAM、串/并行口及蓄电池，所述的若干传感器分别接采集器的CPU，CPU及RAM的输出接串/并行口，单片机的串/并行口接通讯模块。
4.按照权利要求3所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的水分传感器分别采用时域传感器TDR或频域传感器FDR，或两种同时采用。
5.按照权利要求4所述的土壤水分测量仪，其特征在于，采集器上还连接有键盘显示单元。
专利摘要土壤水分测量仪，设有若干个水分传感器，其特征在于，所述的水分传感器分别接采集器，采集器通过通讯模块与计算机连接。连接方式分别是检测到的数据通过本地通信终端，送给业务计算机；或者通过GPRS/CDMA模块，发送给远端的中心站计算机；或者设有所述的两种连接方式。采集器采用单片机系统，并设有CPU、非易失RAM、串/并行口及蓄电池，若干传感器分别接采集器的CPU，CPU及RAM的输出接串/并行口，单片机的串/并行口接通讯模块。本实用新型可自动观测土壤水分的连续变化，多点采集土壤水分数据，并将采集到的数据连网，大范围、远距离地实时上报土壤水分监测数据。
文档编号G01N27/00GK2826423SQ200520075030
公开日2006年10月11日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者花卫东, 何晓庆, 周益军, 徐 明, 陈鹏斐 申请人:江苏省无线电科学研究所有限公司