土壤水分数据的采集方法及装置与流程

本申请涉及环境监测技术领域，具体而言，涉及一种土壤水分数据的采集方法及装置。

背景技术：

土壤水分作为全球变化中一个重要观测参数，对其精准测量是理解和研究全球水循环的必要条件。而在极地高寒区域(如青藏高原)，还存在昼夜温差大，气候多变，极端天气事件频发的特点。

目前，市场上开发的土壤水分监测仪器均是按照固定的采样频率、单一的采样模式，定时采集土壤水分数据。由此，如果要求采样数据完整，则只能通过缩短采样间隔。

但是，缩短采样间隔意味着采集的数据量大大提高，由此会产生较多冗余重复的数据，并且还会导致监测仪器高耗能；反之，扩大采样间隔，则会导致采集数据不及时、不完整，关键时刻土壤水分数据缺失，难以反映极地高寒区土壤水分的时空变化特征。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种土壤水分数据的采集方法，用以及时采集完整的土壤水分数据，且不会产生较多冗余重复的数据，降低监测仪器功耗。

本申请实施例提供了一种土壤水分数据的采集方法，包括：

根据当前时刻所在时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为与所述时间周期对应的采样频率；

若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率；

在所述突发天气事件结束时，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率。

在上述实现过程中，在不同的时间周期设置不同的采样频率，从而可以在不同季节设置不同的采样频率，并在出现突发天气事件时，将土壤水分数据的采样频率设置为与突发天气事件对应的频率，在突发天气事件结束时，恢复为该时间周期对应的采样频率，从而在天气变化时可以及时扩大采样频率，进而采集到完整的土壤水分数据，在其他时间可以恢复采样频率，从而避免数据冗余，降低数据采集的能耗。

可选的，气温持续低于预设值的第一时间周期对应第一采样频率，气温不再持续低于预设值的第二时间周期对应第二采样频率；第一采样频率小于第二采样频率。

在上述实现过程中，气温持续低于预设值(如0℃)的第一时间周期采用较低的采样频率，气温不再持续低于预设值的第二时间周期采用相对较高的采样频率。由于气温持续很低时土壤水分变化较小，所以采用较低的频率，避免了数据冗余，降低了采样能耗，在气温升高的季节土壤水分变化较大，所以采用相对之前较高的频率，从而可以尽可能保证数据完整性。

可选的，所述突发天气事件包括：积雪融化事件，若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述第一时间周期内，监测到当前时刻积雪厚度与前一时刻相比减小，确认存在所述积雪融化事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为与所述积雪融化事件对应的第三采样频率；所述第三采样频率大于所述第一采样频率。

在上述实现过程中，在冬季监测到积雪厚度减小，确认发生积雪融化事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为积雪融化事件对应的频率，从而可以在出现积雪融化时，及时扩大土壤水分数据的采样频率，保证在出现积雪融化时可以及时采集到完整的土壤水分数据，避免关键数据缺失。

可选的，所述突发天气事件包括：降雪积融事件，若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述第二时间周期内，监测到当前时刻积雪厚度与前一时刻有变化，确认存在所述降雪积融事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为与所述降雪积融事件对应的第四采样频率；所述第四采样频率大于所述第二采样频率。

在上述实现过程中，在非冬季监测到积雪厚度变化，确认发生降雪积融事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为降雪积融事件对应的频率，从而可以在出现积雪覆盖或积雪融化时，及时扩大土壤水分数据的采样频率，保证在出现积雪覆盖或融化时可以及时采集到完整的土壤水分数据，避免关键数据缺失。

可选的，所述突发天气事件包括：强蒸发事件，若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述时间周期内，监测到日照强度或风速大于预设值，确认存在所述强蒸发事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为所述时间周期内与所述强蒸发事件对应的第五采样频率；所述第五采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，通过监测日照强度或风速判断得到出现强蒸发事件时，将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内强蒸发事件对应的第五采样频率，第五采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在白天或晚上有高强度照射或狂风时可以及时扩大采样频率，从而采集到完整的土壤水分变化数据。

可选的，所述突发天气事件包括：气压突变事件，若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述时间周期内，监测到所述气压突变事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为所述时间周期内与所述气压突变事件对应的第六采样频率；所述第六采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，如果监测到气压突变事件则将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内气压突变事件对应的第六采样频率，第六采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在气压突增或突降时可以及时扩大采样频率，从而采集到完整的土壤水分变化数据。

可选的，所述突发天气事件包括降雨事件；若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述时间周期内，监测到降雨事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为对应于所述降雨事件的第七采样频率；

若判断出所述降雨事件为短时强降雨，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率；

若监测到降雨量减小，调整所述土壤水分数据的采样频率为对应于所述降雨事件的所述第七采样频率；所述第七采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，如果监测到降雨事件则将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内降雨事件对应的第七采样频率，第七采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在降雨时可以及时扩大采样频率，从而采集到降雨时完整的土壤水分变化数据。

当判断出此次降雨是短时强降雨时，由于短时强降雨的中间阶段降雨更多以径流的形式流失，入渗较少，可以恢复采样频率为该时间周期的常规的采样频率，从而尽可能减少了数据冗余；在监测到降雨量减小时，继续控制采样频率为第七采样频率，从而及时在降雨入渗增多时，扩大采样频率，及时掌握完整的土壤水分变化情况。

可选的，若所述时间周期内，监测到降雨事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为对应于所述降雨事件的第七采样频率，包括：

若所述时间周期内，通过雨量传感器监测到当前时刻的降雨量大于前一时刻降雨量，确认突发所述降雨事件。

在上述实现过程中，通过雨量传感器监测到的降雨量来判断是否出现降雨事件，从而可以提高降雨事件判断的准确性，以便及时调整采样频率。

可选的，若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率，包括：

若所述时间周期内，同时监测到多种突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为所述多种突发天气事件对应的采样频率的最大值。

在上述实现过程中，当同时监测到多种天气突发事件时，扩大土壤水分数据的采样频率为多种突发天气事件对应的采样频率的最大值，从而在同一时刻同时出现多种极端天气现象时，可以最大程度上采集到完整的土壤水分数据。

另一方面，本申请还提供了一种土壤水分数据的采集装置，包括：

频率控制模块，用于根据当前时刻所在时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为与所述时间周期对应的采样频率；

频率调整模块，用于在所述时间周期内，监测到突发天气事件时，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率；

频率恢复模块，用于在所述突发天气事件结束时，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率。

本申请提供的土壤水分数据的采集装置，可以按照时间周期的变化控制土壤水分数据的采集频率为该时间周期对应的频率，从而可以在不同季节采用不同的采样频率，并在出现突发天气事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为与突发天气事件对应的频率，在突发天气事件结束时，恢复为该时间周期对应的采样频率，从而在天气变化时可以及时扩大采样频率，进而采集到完整的土壤水分数据，在其他时间可以恢复为常规的采样频率，从而避免数据冗余，降低数据采集的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的土壤水分数据的采集方法的应用场景示意图；

图2是本申请实施例提供的一种装置200的框图；

图3是本申请实施例提供的一种土壤水分数据的采集方法的流程示意图；

图4是本申请实施例示出的冬季出现积雪融化事件的频率调整流程示意图；

图5是本申请实施例示出的非冬季出现降雪积融事件的频率调整流程示意图；

图6是本申请实施例示出的出现强蒸发事件的频率调整流程示意图；

图7是本申请示例性实施例示出的出现气压突变事件的频率调整流程示意图；

图8是本申请实施例示出的图3中步骤320的细节流程图；

图9是本申请实施例示出的非冬季出现降雨事件的频率调整流程示意图；

图10是本申请实施例示出的一种土壤水分数据的采集装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1是本申请实施例示出的土壤水分数据的采集方法的应用场景示意图。如图1所示，该应用场景包括采集装置100以及与采集装置100连接的雨量传感器103、光电式传感器104、光强传感器102、风速仪101和气压计105；其中，雨量传感器103用于检测降雨量的变化，光电式传感器104用于检测积雪厚度的变化，光强传感器102用于检测日照光强的变化，风速仪101用于判断风速的变化，气压计105用于判断气压的变化。采集装置100可以采用本申请提供的方法，根据当前时刻所在的时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为该时间周期对应的采样频率，并在各个天气监测器(即雨量传感器103、光电式传感器104、光强传感器102、风速仪101和气压计105)监测到出现突发天气事件时，将采样频率扩大为突发天气事件对应的频率，从而可以在极端天气采集到及时完整的土壤水分数据。在各个天气监测器监测到突发天气事件结束时，采集装置100恢复数据采集频率为该时间周期对应的采样频率，从而可以避免产生较多的冗余数据，且可降低采集装置100的能耗。

根据需要，该应用环境还可以包括终端设备106，终端设备106可以是服务器、移动终端、台式电脑，服务器可以是一台服务器或多台服务器构成的集群，移动终端可以是智能手机、笔记本电脑。采集装置100捕捉的土壤水分数据可以发送至终端设备106进行显示、存储、转发等。

图2是本申请实施例提供的一种装置200的框图。例如，装置200可以是图1所示实施环境中的采集装置100。

参照图2，装置200可以包括以下一个或多个组件：处理组件202，存储器204，电源组件206，多媒体组件208，传感器组件210以及通信组件212。

处理组件202通常控制装置200的整体操作，诸如与显示、数据通信、数据采集、记录操作相关联的操作等。处理组件202可以包括一个或多个处理器214来执行指令，以完成下述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件202可以包括一个或多个模块，便于处理组件202和其他组件之间的交互。例如，处理组件202可以包括数据接收模块，以方便传感器组件210和处理组件202之间的数据交互。

存储器204被配置为存储各种类型的数据以支持在装置200的操作。这些数据的示例包括用于在装置200上操作的任何应用程序或方法的指令。存储器204可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammablereadonlymemory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmablered-onlymemory，简称prom)，只读存储器(read-onlymemory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储器204中还存储有一个或多个模块，该一个或多个模块被配置成由该一个或多个处理器214执行，以完成下述图3-图9任一所示方法中的全部或者部分步骤。

电源组件206为装置200的各种组件提供电力。电源组件206可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置200生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件208包括在所述装置200和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(liquidcrystaldisplay，简称lcd)和触摸面板。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。屏幕还可以包括有机电致发光显示器(organiclightemittingdisplay，简称oled)。

传感器组件210包括一个或多个传感器，用于为装置200提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件210可以检测到装置200的打开/关闭状态，组件的相对定位，传感器组件210还可以检测装置200或装置200一个组件的位置改变以及装置200的温度变化。在一些实施例中，该传感器组件210还可以包括磁传感器，压力传感器，湿度传感器或温度传感器。

通信组件212被配置为便于装置200和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置200可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi(wireless-fidelity，无线保真)。在一个示例性实施例中，通信组件212经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件212还包括近场通信(nearfieldcommunication，简称nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(radiofrequencyidentification，简称rfid)技术，红外数据协会(infrareddataassociation，简称irda)技术，超宽带(ultrawideband，简称uwb)技术，蓝牙技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置200可以被一个或多个应用专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行下述方法。

图3是本申请实施例提供的一种土壤水分数据的采集方法的流程示意图，该采集方法的执行主体可以是图1所示实施环境中的采集装置100，如图3所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤310：根据当前时刻所在时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为与所述时间周期对应的采样频率；

步骤320：若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率；

步骤330：在所述突发天气事件结束时，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率。

下面对上述步骤310-330展开详细描述。

在步骤310中，根据当前时刻所在时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为与所述时间周期对应的采样频率。

其中，当前时刻是指当前的月份和日期，例如12月1日。时间周期是指周期性重复的时间段，例如，春季、夏季、秋季、冬季，每个季节可以认为是一个时间周期；也可以根据气温进行时间周期的划分，将气温持续低于0℃的时间段作为一个时间周期，将温度不再持续低于0℃的时间段作为另一个时间周期，为进行区分，本申请可以将气温持续低于0℃的时间段称为冬季，将气温不再持续低于0℃的时间段称为非冬季。

土壤水分数据用于表征单位体积内土壤中含水量的多少，例如20％。土壤水分数据可以由预埋在土壤中的探测器检测得到。采集装置可以包括预埋在土壤中的探测器以及处理器，由处理器控制探测器按照指定的采样频率进行土壤水分数据的检测。

采样频率是指一定时间内采集土壤水分数据的次数，采样频率越大表示相同时间内采集数据的次数越多，产生的数据量越大，耗能越多。相反的，采样频率越小，相同时间内采集数据的次数越少，就可能会存在重要数据的缺失，数据不完整。

时间周期对应的采样频率是指采样频率可以随时间周期的不同而不同，例如冬季可以是一种采样频率，非冬季可以是另一种采样频率。春夏秋冬，一种季节可以对应一种采样频率。

示例性地，采集装置可以具有计时功能，从而可以获得当前的月份和日期，即确定了当前时刻。假设冬季是12月到-2月，非冬季是3-11月，采集装置可以根据当前时刻(例如12月12日)，确定当前时刻所在的时间周期是冬季，进而控制土壤水分数据的采样频率是冬季对应的频率，例如一天测量一次土壤水分数据。

在一种示例性实施例中，气温持续低于预设值的第一时间周期对应第一采样频率，气温不再持续低于预设值的第二时间周期对应第二采样频率；第一采样频率小于第二采样频率。

其中，预设值可以是0℃。气温持续低于0℃的时间段可以认为是第一时间周期，气温不再持续低于0℃的时间段可以认为是第二时间周期。需要说明的是，在气温持续低于0℃时，土壤的平均温度也小于0℃，土壤中水分处于冻结状态，变化较小，因此第一时间周期的采样频率(即第一采样频率)可以相对较小。对于气温不再低于0℃的第二时间周期，土壤中的水分变化较大，因此第二时间周期的采样频率(即第二采样频率)可以相对较大。也就是说，第一采样频率要小于第二采样频率。

以青藏高原的气温变化情况为例，青藏高原地区在10月份-3月份之间，气温通常持续保持在零下，土壤的平均温度也小于0℃，则10月份到3月份可以认为是第一时间周期，设定的采样频率为第一采样频率(可以用f10表示)。在4月份-9月份期间，青藏高原气温不再持续保持0℃，则4月份-9月份可以认为是第二时间周期，设定的采样频率为第二采样频率(可以用f20表示)，f10<f20。

在上述实现过程中，气温持续低于预设值(如0℃)的第一时间周期采用较低的采样频率，气温不再持续低于预设值的第二时间周期采用相对较高的采样频率。由于气温持续很低时土壤水分变化较小，所以采用较低的频率，避免了数据冗余，降低了采样能耗，在气温升高的季节土壤水分变化较大，所以采用相对之前较高的频率，从而可以尽可能保证数据完整性。

在步骤320中：若所述时间周期内，监测到突发天气事件，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率。

其中，突发天气事件是指出现降雨、积雪、融雪、大风、强日照、气压变化等一种或多种天气现象。

示例性地，假设当前时刻是第二时间周期，则控制土壤水分数据的采样频率为第二采样频率，假设为f20。在第二时间周期内，如果监测到上述列举的一种或多种天气现象，则扩大土壤水分数据的采样频率为与天气现象对应的采样频率。例如，检测到降雨时，采样频率可以为降雨事件对应的频率(可以用f21表示)，f21>f20。例如，检测到降雪时，采样频率可以为降雪事件对应的频率(可以用f22表示)，f22>f20。

需要说明的是，在无特殊天气现象出现时，可以维持采样频率为当前时刻所在时间周期对应的频率，该采样频率可以相对较低，避免数据冗余，且降低采样能耗，当监测到出现特殊天气现象时，将采样频率扩大为与天气现象对应的频率，从而可以在出现极端天气时及时采集到完整的土壤水分数据，避免关键数据的缺失。

在步骤330中：在所述突发天气事件结束时，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率。

其中，突发天气事件结束是指上文中列举的天气现象消失，恢复到正常状态，例如降雨停止，气压正常，日照强度正常等。在突发天气事件结束时，采集装置采集土壤水分数据的频率为当前时刻所在时间周期对应的频率。

例如，在监测到降雨事件时，扩大采样频率到每分钟采样一次，在降雨结束时，如果当前时刻是5月1日，而5月1日属于非冬季，则可以将土壤水分数据的采样频率恢复为非冬季的采样频率，例如每天采样一次或二次。

在上述实现过程中，可以按照时间周期的变化控制土壤水分数据的采集频率为该时间周期对应的频率，从而可以在不同季节采用不同的采样频率，并在出现突发天气事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为与突发天气事件对应的频率，在突发天气事件结束时，恢复为该时间周期对应的采样频率，从而在天气变化时可以及时扩大采样频率，进而采集到完整的土壤水分数据，在其他时间可以恢复采样频率，从而避免数据冗余，降低数据采集的能耗。

在一种示例性实施例中，上述突发天气事件可以包括：积雪融化事件，上述步骤320可以包括以下步骤：

若所述第一时间周期内，监测到当前时刻积雪厚度与前一时刻相比减小，确认存在所述积雪融化事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为与所述积雪融化事件对应的第三采样频率；所述第三采样频率大于所述第一采样频率。

其中，积雪融化事件是指发生了积雪融化这样的天气现象。需要说明的是，第一时间周期气温持续低于预设值，在积雪覆盖的基础上即使再次发生积雪，对土壤水分变化的影响较小，而积雪融化会增加土壤含水量，加快土壤水分变化速度，因此在第一时间周期内，可以主要监测是否发生了积雪融化事件。

可选的，采集装置可以通过光电式传感器按照预设时间间隔监测积雪厚度，当监测到当前时刻的积雪厚度相比前一时刻减小时，可以认为发生了积雪融化事件，采集装置可以调整土壤水分数据的采样频率为积雪融化事件对应的频率，为进行区分，本申请中称为第三采样频率。其中，第三采样频率要大于第一时间周期对应的第一采样频率，也就是积雪融化时的采样频率需要增大。

图4是本申请示例性实施例示出的冬季出现积雪融化事件的频率调整流程示意图，如图4所示，冬季土壤水分数据的采样频率可以是f10，如果监测到积雪厚度与前一时刻相比不变或增加(si＝si-1或si>si-1，i代表当前时刻，i-1代表前一时刻)，则采样频率不变，保持为f10。相反的，当监测到积雪厚度相比前一时刻减小(si<si-1)时，可以调整采样频率为f11(f11>f10),经过时间t3(可根据需要设定)，再次判断积雪厚度是否减小；若前后减少(si<si-1)，维持采样频率f11，若前后不变(si＝si-1)，采样频率恢复为f10。

在上述实现过程中，在冬季监测到积雪厚度减小，确认发生积雪融化事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为积雪融化事件对应的频率，从而可以在出现积雪融化时，及时扩大土壤水分数据的采样频率，保证在出现积雪融化时可以及时采集到完整的土壤水分数据，避免关键数据缺失。

在一种示例性实施例中，上述突发天气事件可以包括：降雪积融事件，上述步骤320可以包括以下步骤：

若所述第二时间周期内，监测到当前时刻积雪厚度与前一时刻有变化，确认存在所述降雪积融事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为与所述降雪积融事件对应的第四采样频率；所述第四采样频率大于所述第二采样频率。

其中，降雪积融事件是指发生了降雪覆盖或融化这样的天气现象。在气温不再持续低于预设值(如0℃)的第二时间周期，如果发生积雪覆盖或融化这样的天气现象，则会时刻改变土壤含水量。基于此，本申请实施例可以通过光电式传感器监测当前时刻积雪厚度与前一时刻是否发生变化，发生变化包括积雪变厚或减少，在第二时间周期内，如果监测到当前时刻积雪厚度与前一时刻有变化，则可以认为发生了降雪覆盖或融化这样的天气现象，也就是说存在降雪积融事件，进而，采集装置可以调整土壤水分数据采样频率为降雪积融事件对应的频率，为进行区分，本申请实施例称为第四采样频率，第四采样频率大于第二时间周期对应的第二采样频率。也就是在第二时间周期内出现积雪覆盖或融化时的采样频率需增大。

图5是本申请示例性实施例示出的非冬季出现降雪积融事件的频率调整流程示意图，如图5所示，非冬季土壤水分数据的采样频率可以是f20，如果监测到积雪厚度与前一时刻相比有变化(si>si-1或si<si-1)，则调整采样频率为f22，f22>f20。经过时间t2(可根据需要设定)，如果监测到积雪厚度与前一时刻相比无变化(si＝si-1或si＝0)，则恢复采样频率为f20。

在上述实现过程中，在非冬季监测到积雪厚度变化，确认发生降雪积融事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为降雪积融事件对应的频率，从而可以在出现积雪覆盖或积雪融化时，及时扩大土壤水分数据的采样频率，保证在出现积雪覆盖或融化时可以及时采集到完整的土壤水分数据，避免关键数据缺失。

在一种示例性实施例中，上述突发天气事件可以包括：强蒸发事件，上述步骤320可以包括以下步骤：

若所述时间周期内，监测到日照强度或风速大于预设值，确认存在所述强蒸发事件；

调整所述土壤水分数据的采样频率为所述时间周期内与所述强蒸发事件对应的第五采样频率；所述第五采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

其中，强蒸发事件是指出现水分蒸发较快这样的天气现象。需要解释的是，在日照强度比较大，风速较快时，环境气温变化会加快，影响土壤中的水分变化速率。因此需要记录这种条件下土壤水分变化情况。

示例性地，可以利用光强传感器来判断日照强度的变化，用风速仪判断风速变化。在一种实施例中，在第一时间周期(如冬季)内，如果监测到日照强度或风速大于预设值，可以认为是出现了强蒸发事件。其中，预设值可以是该时间周期内的日照强度平均值或风速平均值，采集装置可以调整调整土壤水分数据的采样频率为冬季出现强蒸发事件对应的频率。

在另一种实施例中，在第二时间周期(如非冬季)内，如果监测到日照强度或风速大于预设值，可以认为是出现了强蒸发事件。其中，预设值可以是该时间周期内的日照强度平均值或风速平均值，采集装置可以调整土壤水分数据的采样频率为非冬季出现强蒸发事件对应的频率。

为进行区分，强蒸发事件对应的频率统称为第五采样频率，第五采样频率可以包括冬季出现强蒸发事件对应的频率(大于冬季的常规采样频率)，以及非冬季出现强蒸发事件对应的频率(大于非冬季的常规采样频率)。时间周期对应的采样频率可以认为是该时间周期的常规采样频率，而出现强蒸发事件时，采样频率需要大于该时间周期的常规采样频率。

图6是本申请示例性实施例示出的出现强蒸发事件的频率调整流程示意图，如图6所示，冬季的常规采样频率控制为f10，非冬季的常规采样频率控制为f20。判断日照强度或风速是否大于预设值。在日照强度或风速大于预设值时，如果当时正处冬季，调整采样频率为f12(f12>f10)，如果当时正处非冬季，调整采样频率为f23(f23>f20)，经过时间t4(可根据需要设定)，如果判断出日照强度或风速小于预设值，则恢复为常规采样频率f10(冬季)或f20(非冬季)。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，通过监测日照强度或风速判断得到出现强蒸发事件时，将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内强蒸发事件对应的第五采样频率，第五采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在白天或晚上有高强度照射或狂风时可以及时扩大采样频率，从而采集到完整的土壤水分变化数据。

在一种示例性实施例中，上述突发天气事件可以包括：气压突变事件，上述步骤320可以包括以下步骤：

若所述时间周期内，监测到所述气压突变事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为所述时间周期内与所述气压突变事件对应的第六采样频率；所述第六采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

需要解释的是，根据高原气候特点，在昼夜更替或季节交替时，往往会出现气压突增或骤降的情况，气压的变化会直接影像土壤中水分冻结和消融的变化情况。其中，气压突变事件是指出现气压突增或骤减这样的天气现象。可选的，可以通过外设气压计检测气压，并将气压检测结果发送到采集装置。采集装置根据气压检测结果，判断是否出现气压突变事件。示例性地，如果气压计检测到的气压大于年平均气压或小于年平均气压，可以认为出现了气压突变事件。在一种实施例中，采集装置在第一时间周期(如冬季)根据气压计的气压检测结果判断得到出现气压突变事件时，调整土壤水分数据的采样频率为冬季时气压突变事件对应的频率。在另一实施例中，采集装置在第二时间周期(如非冬季)根据气压计的气压检测结果判断得到出现气压突变事件时，调整土壤水分数据的采样频率为非冬季时气压突变事件对应的频率。

为进行区分，气压突变事件对应的频率统称为第六采样频率，第六采样频率可以包括冬季出现气压突变事件对应的频率(大于冬季的常规采样频率)，以及非冬季出现气压突变事件对应的频率(大于非冬季的常规采样频率)。时间周期对应的采样频率可以认为是该时间周期的常规采样频率，而出现气压突变事件时，采样频率需要大于该时间周期的常规采样频率。

图7是本申请示例性实施例示出的出现气压突变事件的频率调整流程示意图，如图7所示，冬季的常规采样频率控制为f10，非冬季的常规采样频率控制为f20。判断气压计检测到的气压p是否大于或小于年平均气压pavg(p>pavg或p<pavg)，如果检测到的气压p大于或小于年平均气压pavg，控制非冬季采样频率为f24(f24>f20)或冬季采样频率为f13(f13>f10)，延迟t5时间(可根据需要设定)，如果判断出气压恢复为pavg，恢复为常规水分采样频率f20(非冬季)或f10(冬季)。其中，如果气压没有恢复为pavg，可以继续判断前后两次的检测到的气压是否有变化，如果无变化，为避免数据冗余，也可恢复为当前时间周期的常规采样频率。相反的，如果气压有变化，意味着土壤水分也会存在变化，则继续按照相对较高的采样频率，非冬季采样频率为f24(f24>f20)或冬季采样频率为f13(f13>f10)。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，如果监测到气压突变事件则将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内气压突变事件对应的第六采样频率，第六采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在气压突增或突降时可以及时扩大采样频率，从而采集到完整的土壤水分变化数据。

在一种示例性实施例中，上述突发天气事件可以包括降雨事件；如图8所示，上述步骤320可以包括以下步骤：

步骤321：若所述时间周期内，监测到降雨事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为对应于所述降雨事件的第七采样频率；

步骤322：若判断出所述降雨事件为短时强降雨，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率；

步骤323：若监测到降雨量减小，调整所述土壤水分数据的采样频率为对应于所述降雨事件的所述第七采样频率；所述第七采样频率大于所述时间周期对应的采样频率。

根据气象部发布的高原气候变化规律及特征，降雨多发生在非冬季期，降雨直接影响土壤的水分变化。示例性地，可以通过外设雨量传感器来检测降雨量，由雨量传感器将检测到的降雨量数据发送到采集装置，采集装置可以根据降雨量数据判断是否出现降雨事件。

在一种示例性实施例中，上述步骤321可以包括：若所述时间周期内，通过雨量传感器监测到当前时刻的降雨量大于前一时刻降雨量，确认突发所述降雨事件。

以第二时间周期举例来说，在第二时间周期内，如果采集装置通过雨量传感器监测到当前时刻的降雨量ri大于前一时刻的降雨量ri(ri>ri-1)，即开始下雨，可以确认出现了降雨事件。通过雨量传感器监测到的降雨量来判断是否出现降雨事件，从而可以提高降雨事件判断的准确性，以便及时调整采样频率。采集装置调整土壤水分数据的采样频率为第一时间周期内降雨事件对应的频率。为进行区分，降雨事件对应的频率可以称为第七采样频率。第七采样频率要大于该时间周期对应的常规的采样频率，从而在突然降雨时，可以及时扩大采样频率，从而在土壤水分变化较大时采集到完整的土壤水分数据。

其中，短时强降雨指的是3小时内某地降雨量超过30毫米，短时强降雨是一种强对流天气。需要说明的是，降雨入渗过程主要集中在降雨开始、结束两段时间，中间的过程更多以径流的形式流失，土壤含水量变化不大，所以为减少数据冗余，在短时强降雨的中间过程可以恢复采样频率为当前时间周期的常规采样频率。

当采集装置根据雨量传感器的降雨量检测结果，监测到当前时刻的降雨量小于前一时刻的降雨量时，可以认为降雨量减小，会再次出现降雨入渗的情况，由此再次将采样频率调整为降雨事件对应的第七采样频率。在降雨快结束，水分入渗较多时，可以及时扩大采样频率，采集到完整的土壤水分数据。

图9是本申请示例性实施例示出的非冬季出现降雨事件的频率调整流程示意图，如图9所示，非冬季的常规采样频率控制为f20，采集装置根据雨量传感器的降雨量检测结果，监测到当前时刻的降雨量大于前一时刻降雨量(ri>ri-1)，即判断出开始下雨时，控制土壤水分数据的采样频率为f21(f21>f20)，在经过时间t1(可根据需要设定)后，根据雨量传感器的降雨量测量结果继续判断是否为短时强降雨，如果是，则恢复采样频率为非冬季的采样频率f20。在经过时t1时间后，如果监测到当前时刻降雨量小于前一时刻(ri>ri-1)，可以认为降雨量减小，则继续调整采样频率为降雨事件对应的频率f21。在经过时间t1后，如果监测到无降雨，采样频率可以恢复为非冬季的常规的采样频率f20。

相反的，如果判断出不是短时强降雨，则降雨入渗过程是一个缓慢入渗过程，土壤含水量变化贯穿整个降雨过程，则可以控制采样频率为降雨事件对应的频率f21，直到监测到无降雨，可以认为降雨事件结束，恢复采样频率为非冬季的常规的采样频率f20。

在上述实现过程中，在当前时间周期内，如果监测到降雨事件则将土壤水分数据的采样频率调整为该时间周期内降雨事件对应的第七采样频率，第七采样频率大于该时间周期对应的常规采样频率。从而在降雨时可以及时扩大采样频率，从而采集到降雨时完整的土壤水分变化数据。

当判断出此次降雨是短时强降雨时，由于短时强降雨的中间阶段降雨更多以径流的形式流失，入渗较少，可以恢复采样频率为该时间周期的常规的采样频率，从而尽可能减少了数据冗余；在监测到降雨量减小时，继续控制采样频率为第七采样频率，从而及时在降雨入渗增多时，扩大采样频率，及时掌握完整的土壤水分变化情况。

在一种示例性实施例中，上述步骤320可以包括以下步骤：

若所述时间周期内，同时监测到多种突发天气事件，调整所述土壤水分数据的采样频率为所述多种突发天气事件对应的采样频率的最大值。

其中，同时监测到多种突发天气事件是指在同一时刻发生了降雪积融、降雨、气压变化、强日照、强风速等中的多种天气现象。当同一时刻发生多个事件时，为了最大程度捕捉到完整的土壤水分数据，可以调整土壤水分数据的采样频率为每种突发天气事件对应的采样频率中的最大值。

示例性地，以第一时间周期(如冬季)举例来说，在第一时间周期内如果监测到积雪融化事件、强蒸发事件、气压突变事件，积雪融化事件对应的采样频率为f11，强蒸发事件对应的采样频率为f12，气压突变事件对应的采样频率为f13，因此最终控制土壤水分数据的采样频率可以为f1＝max{f11，f12，f13}。

在第二时间周期(如非冬季)内，如果监测到降雨事件、降雪积融事件、强蒸发事件、气压突变事件，则最终控制土壤水分数据的采样频率可以为f2＝max{f21，f22，f23，f24}。示例性地，当冬季同时发生积雪融化事件和气压突变事件时，f1＝max{f11,f13}；当非冬季同时发生降雪积融事件和气压突变事件时，f2＝max{f22,f24}。

在上述实现过程中，当同时监测到多种天气突发事件时，扩大土壤水分数据的采样频率为多种突发天气事件对应的采样频率的最大值，从而在同一时刻同时出现多种极端天气现象时，可以最大程度上采集到完整的土壤水分数据。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请上述采集装置100执行的土壤水分数据的采集方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请土壤水分数据的采集方法实施例。

图10是根据一示例性实施例示出的一种土壤水分数据的采集装置的框图，该土壤水分数据的采集装置可以作为图1所示实施环境的采集装置100，执行图3-图9任一所示的土壤水分数据的采集方法的全部或者部分步骤。如图10所示，该土壤水分数据的采集装置包括但不限于：

频率控制模块1010，用于根据当前时刻所在时间周期，控制土壤水分数据的采样频率为与所述时间周期对应的采样频率；

频率调整模块1020，用于在所述时间周期内，监测到突发天气事件时，扩大所述土壤水分数据的采样频率为与所述突发天气事件对应的采样频率；

频率恢复模块1030，用于在所述突发天气事件结束时，恢复所述土壤水分数据的采样频率为当前时刻所在时间周期对应的采样频率。

本申请提供的土壤水分数据的采集装置，可以按照时间周期的变化控制土壤水分数据的采集频率为该时间周期对应的频率，从而可以在不同季节采用不同的采样频率，并在出现突发天气事件时，将土壤水分数据的采样频率扩大为与突发天气事件对应的频率，在突发天气事件结束时，恢复为该时间周期对应的采样频率，从而在天气变化时可以及时扩大采样频率，进而采集到完整的土壤水分数据，在其他时间可以恢复为常规的采样频率，从而避免数据冗余，降低数据采集的能耗。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。