本實(shí)用新型屬于檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于檢測(cè)土壤參數(shù)和地下水參數(shù)的多功能綜合檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

由于受到地下水開采等人類活動(dòng)以及海平面上升等因素的影響，海水入侵問題已經(jīng)成為全球海岸帶地區(qū)普遍面臨的地質(zhì)災(zāi)害。大面積的海水入侵會(huì)引發(fā)地下水的水質(zhì)惡化、土壤次生鹽漬化等一系列災(zāi)害鏈的發(fā)生，繼而嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，創(chuàng)建海水入侵與土壤鹽漬化多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于合理開發(fā)利用沿海地區(qū)地下水資源和管理土地資源具有重要的作用。

目前，土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè)工作已經(jīng)開展了很長(zhǎng)時(shí)間，主要包括化學(xué)參數(shù)直接測(cè)量法、電學(xué)測(cè)量法（包括電導(dǎo)率測(cè)量法、電磁測(cè)量法以及TDR(Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements，時(shí)域反射測(cè)量)法）等。這些方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，例如：化學(xué)參數(shù)直接測(cè)量法雖然簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，但卻耗時(shí)耗力，測(cè)試周期較長(zhǎng)；電學(xué)測(cè)量法由于其監(jiān)測(cè)無損性、連續(xù)性以及數(shù)據(jù)的易取得性而被廣泛應(yīng)用在土壤鹽漬化的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，但是由于土壤的電學(xué)性質(zhì)易受到溫度、含水率等因素的影響，因此，采用電學(xué)方法進(jìn)行土壤監(jiān)測(cè)時(shí)，需要綜合考慮各個(gè)因素對(duì)電學(xué)性質(zhì)的影響。

在研究海水入侵對(duì)土壤鹽漬化影響的問題上，需要對(duì)被測(cè)區(qū)域的土壤參數(shù)和地下水參數(shù)一并進(jìn)行采樣和檢測(cè)，只有對(duì)多方面參數(shù)進(jìn)行綜合地分析和計(jì)算，才能做出準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)。而現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備，其功能都相對(duì)單一，只能對(duì)單一的被測(cè)對(duì)象實(shí)施檢測(cè)，這就造成在實(shí)際使用過程中，需要在同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)多個(gè)檢測(cè)設(shè)備的情況，不僅現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)繁瑣，工作量大，耗時(shí)費(fèi)力，而且檢測(cè)數(shù)據(jù)的同步性差，這會(huì)對(duì)后期所生成的評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種土壤與地下水檢測(cè)裝置，可以同時(shí)對(duì)被測(cè)區(qū)域的土壤參數(shù)和地下水參數(shù)進(jìn)行采樣檢測(cè)，使用方便。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種土壤與地下水檢測(cè)裝置，包括測(cè)量終端、數(shù)據(jù)采集終端和PC端；其中，所述測(cè)量終端包括土壤檢測(cè)傳感器、地下水檢測(cè)傳感器和信號(hào)合成模塊，所述信號(hào)合成模塊接收所述土壤檢測(cè)傳感器采集輸出的土壤參數(shù)和地下水檢測(cè)傳感器采集輸出的地下水參數(shù)，并合成一路測(cè)量數(shù)據(jù)輸出；所述數(shù)據(jù)采集終端接收所述測(cè)量終端輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，進(jìn)行保存和顯示；所述PC端連接所述數(shù)據(jù)采集終端，對(duì)所述數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行配置，并讀取所述數(shù)據(jù)采集終端保存的數(shù)據(jù)。

為了分析被測(cè)區(qū)域的土壤鹽漬化程度，本實(shí)用新型在所述土壤檢測(cè)傳感器中設(shè)置有溫度傳感器、含水率傳感器和電導(dǎo)率傳感器；其中，所述溫度傳感器用于采集土壤的溫度，并生成土壤溫度檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊；所述含水率傳感器用于采集土壤的含水率，并生成土壤含水率檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊；所述電導(dǎo)率傳感器用于采集土壤的電導(dǎo)率，并生成土壤電導(dǎo)率檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊。通過檢測(cè)土壤的溫度、含水率和電導(dǎo)率，利用土壤的溫度、含水率對(duì)檢測(cè)到的土壤電導(dǎo)率進(jìn)行校正，進(jìn)而利用校正后的土壤電導(dǎo)率即可計(jì)算出土壤鹽度，根據(jù)土壤鹽度即可反映出被測(cè)區(qū)域的土壤鹽漬化程度。

為了分析被測(cè)區(qū)域的海水入侵情況，本實(shí)用新型在所述地下水檢測(cè)傳感器中設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器和電導(dǎo)率傳感器；其中，所述溫度傳感器用于采集地下水的溫度，并生成地下水溫度檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊；所述壓力傳感器用于采集地下水的壓力，并生成壓力檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊；所述電導(dǎo)率傳感器用于采集地下水的電導(dǎo)率，并生成地下水電導(dǎo)率檢測(cè)信號(hào)傳輸至所述信號(hào)合成模塊。通過檢測(cè)被測(cè)區(qū)域內(nèi)地下水的溫度、壓力和電導(dǎo)率，利用地下水的溫度對(duì)檢測(cè)到的地下水電導(dǎo)率進(jìn)行校正，進(jìn)而利用校正后的地下水電導(dǎo)率即可計(jì)算出地下水中的氯離子濃度，根據(jù)氯離子濃度即可反映出被測(cè)區(qū)域地下水的海水入侵情況。利用檢測(cè)到的地下水壓力可以計(jì)算出地下水水位，結(jié)合地下水水位、土壤電導(dǎo)率和地下水電導(dǎo)率即可分析出海水入侵對(duì)土壤鹽漬化的影響程度。

為了提高檢測(cè)裝置使用的安全性，所述數(shù)據(jù)采集終端通過數(shù)據(jù)總線連接防水線纜接頭，通過防水線纜接頭連接所述測(cè)量終端，接收所述信號(hào)合成模塊輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)。

作為所述數(shù)據(jù)采集終端的一種優(yōu)選電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在所述數(shù)據(jù)采集終端中設(shè)置有主板電路、顯示器、按鍵模塊和電池；其中，所述主板電路接收所述測(cè)量終端輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存；所述顯示器連接所述主板電路，顯示主板電路處理后的數(shù)據(jù)；所述按鍵模塊接收操作指令，并傳輸至所述主板電路；所述電池為所述數(shù)據(jù)采集終端內(nèi)部的用電負(fù)載供電。

進(jìn)一步的，在所述主板電路中設(shè)置有數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器、USB接口電路和電源管理電路；其中，所述數(shù)據(jù)處理器接收所述測(cè)量終端輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述存儲(chǔ)器連接所述數(shù)據(jù)處理器，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；所述USB接口電路連接所述數(shù)據(jù)處理器，將所述數(shù)據(jù)處理器處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)，傳輸至所述PC端；所述電源管理電路連接所述電池，將電池電壓轉(zhuǎn)換成不同的工作電壓，對(duì)應(yīng)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器、USB接口電路、顯示器和按鍵電路，為各用電負(fù)載供電。

為了對(duì)USB接口電路進(jìn)行保護(hù)并確保USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，本?shí)用新型在所述主板電路中還優(yōu)選設(shè)置有USB接口保護(hù)電路，包括MOS管、分壓電路和比較器；其中，所述MOS管連接在USB接口電路的供電回路中，對(duì)所述USB接口電路的供電進(jìn)行通斷控制；所述分壓電路連接所述電池，對(duì)電池電壓進(jìn)行分壓；所述比較器接收所述分壓電路輸出的電池分壓，并與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電池分壓高于所述參考電壓時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制所述MOS管連通所述USB接口電路的供電回路。

優(yōu)選的，所述參考電壓優(yōu)選由所述電源管理電路轉(zhuǎn)換生成。

為了使數(shù)據(jù)采集終端能夠更好地適應(yīng)野外作業(yè)環(huán)境，在所述數(shù)據(jù)采集終端的外部還設(shè)置有防水外殼，以確保數(shù)據(jù)采集終端的內(nèi)部電路安全運(yùn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可以對(duì)被測(cè)區(qū)域的土壤參數(shù)和地下水參數(shù)實(shí)施同步檢測(cè)，不僅簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)測(cè)量終端的作業(yè)難度，而且有利于后期對(duì)土壤的鹽漬化程度和海水的入侵程度做出準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)。

結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所提出的土壤與地下水檢測(cè)裝置的一種實(shí)施例的整體架構(gòu)框圖；

圖2是圖1中測(cè)量終端的一種實(shí)施例的電路原理框圖；

圖3是圖1中數(shù)據(jù)采集終端的一種實(shí)施例的電路原理框圖；

圖4是USB接口保護(hù)電路的一種實(shí)施例的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

如圖1所示，本實(shí)施例的土壤與地下水檢測(cè)裝置主要包括測(cè)量終端100、數(shù)據(jù)采集終端200和PC端300。其中，所述測(cè)量終端100在使用時(shí)布設(shè)在被測(cè)區(qū)域的不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用于檢測(cè)被測(cè)區(qū)域的土壤參數(shù)和地下水參數(shù)。在本實(shí)施例的測(cè)量終端100中，主要設(shè)置有土壤檢測(cè)傳感器110和地下水檢測(cè)傳感器120。其中，在土壤檢測(cè)傳感器110中可以設(shè)置用于檢測(cè)土壤溫度的溫度傳感器111，用于檢測(cè)土壤含水率的含水率傳感器112和用于檢測(cè)土壤電導(dǎo)率的電導(dǎo)率傳感器113，結(jié)合圖2所示。而在地下水檢測(cè)傳感器120中可以設(shè)置用于檢測(cè)地下水溫度的溫度傳感器121、用于檢測(cè)地下水壓力的壓力傳感器122和用于檢測(cè)地下水電導(dǎo)率的電導(dǎo)率傳感器123。為了便于信號(hào)傳輸，本實(shí)施例在所述測(cè)量終端100中還設(shè)置有信號(hào)合成模塊130，分別接收來自溫度傳感器111采集輸出的土壤溫度檢測(cè)信號(hào)、含水率傳感器112采集輸出的土壤含水率檢測(cè)信號(hào)、電導(dǎo)率傳感器113采集輸出的土壤電導(dǎo)率檢測(cè)信號(hào)以及溫度傳感器121采集輸出的地下水溫度檢測(cè)信號(hào)、壓力傳感器122采集輸出的地下水壓力檢測(cè)信號(hào)、電導(dǎo)率傳感器123采集輸出的地下水電導(dǎo)率檢測(cè)信號(hào)。所述信號(hào)合成模塊130將接收到的六路檢測(cè)信號(hào)合成一路測(cè)量數(shù)據(jù)，例如特定格式的字符串，通過數(shù)據(jù)總線140發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端200。在本實(shí)施例中，所述信號(hào)合成模塊130優(yōu)選使用SDI-12傳輸協(xié)議，此協(xié)議具有良好的靈活性和擴(kuò)展性，最大可以通過一根數(shù)據(jù)總線140連接62個(gè)傳感器，適用于本實(shí)施例需要在被測(cè)區(qū)域的多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布設(shè)測(cè)量終端100的使用需求。

本實(shí)施例在數(shù)據(jù)采集終端200中設(shè)置有主板電路210、顯示器220、按鍵模塊230和電池240，如圖1所示。其中，主板電路210連接數(shù)據(jù)總線140，用于接收測(cè)量終端100檢測(cè)輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例的主板電路210中，主要設(shè)置有數(shù)據(jù)處理器211、存儲(chǔ)器212、USB接口電路213和電源管理電路214，結(jié)合圖3所示。其中，電源管理電路214連接電池240，接收電池240輸出的電池電壓，并轉(zhuǎn)換成多路不同伏值的工作電壓，分別為數(shù)據(jù)處理器211、存儲(chǔ)器212、USB接口電路213以及顯示器220和按鍵模塊230提供其所需的工作電源。所述數(shù)據(jù)處理器211連接數(shù)據(jù)總線140，接收測(cè)量終端100檢測(cè)輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)，并解析分拆成土壤溫度、土壤含水率、土壤電導(dǎo)率、地下水溫度、地下水壓力、地下水電導(dǎo)率六路測(cè)量值，進(jìn)而結(jié)合六路測(cè)量值生成所需的監(jiān)測(cè)結(jié)果。所述數(shù)據(jù)處理器211將處理生成的測(cè)量值和監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器212進(jìn)行保存，并在PC端300需要讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，通過USB接口電路213轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)，通過USB總線215發(fā)送至所述的PC端。

為了便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員實(shí)時(shí)觀察被測(cè)區(qū)域的土壤和地下水情況，所述數(shù)據(jù)處理器211可以驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集終端200上的顯示器220將處理生成的測(cè)量值和監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示出來，供現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員查看?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可以操作數(shù)據(jù)采集終端200上設(shè)置的按鍵模塊230鍵入其操作指令，以控制數(shù)據(jù)采集終端200運(yùn)行。

為了提高數(shù)據(jù)采集終端200運(yùn)行的可靠性，本實(shí)施例一方面在所述數(shù)據(jù)采集終端200外部加設(shè)防水外殼250，并在連接數(shù)據(jù)采集終端200的數(shù)據(jù)總線140的末端安裝防水線纜接頭，通過防水線纜接頭連接測(cè)量終端100，以提高數(shù)據(jù)采集終端200適應(yīng)野外惡劣工作環(huán)境的能力。另一方面，本實(shí)施例在所述數(shù)據(jù)采集終端200的主板電路211中還設(shè)置有USB接口保護(hù)電路，如圖4所示，在對(duì)數(shù)據(jù)采集終端200的USB接口電路213起到保護(hù)作用的同時(shí)，確保USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本?shí)施例的USB接口保護(hù)電路主要包括分壓電路、比較器U1和MOS管Q1。所述分壓電路可以采用一個(gè)或多個(gè)分壓電阻連接而成，用于對(duì)電池240輸出的電池電壓VIN進(jìn)行分壓變換。本實(shí)施例以選用兩個(gè)分壓電阻R1、R2形成所述的分壓電路為例進(jìn)行說明。將分壓電阻R1、R2串聯(lián)后連接在電池的正極與地之間，在分壓電阻R1、R2的中間節(jié)點(diǎn)處形成電池分壓Vo，傳輸至比較器U1與參考電壓Vref進(jìn)行比較。當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端200的電量充足時(shí)，電池分壓Vo大于參考電壓Vref，此時(shí)，比較器U1輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制MOS管連通USB接口電路213的供電回路，使USB接口電路213上電運(yùn)行，向PC端300傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)。反之，當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端200的電量不足，電池240輸出的電池電壓VIN下降到設(shè)定的下限值時(shí)，導(dǎo)致電池分壓Vo小于參考電壓Vref。此時(shí)，比較器U1置驅(qū)動(dòng)信號(hào)為無效狀態(tài)，控制MOS管Q1切斷USB接口電路213的供電回路，使USB接口電路213斷電停止運(yùn)行，對(duì)USB接口電路213實(shí)施保護(hù)。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選電路設(shè)計(jì)，可以將比較器U1的同相輸入端+連接至分壓電阻R1、R2的中間節(jié)點(diǎn)，接收電池分壓Vo。為了使電池分壓Vo穩(wěn)定，還可以進(jìn)一步在比較器U1的同相輸入端+連接濾波電容C1，以濾除噪聲干擾。將比較器U1的反相輸入端-連接至參考電壓Vref，所述參考電壓Vref優(yōu)選設(shè)置為+3.3V，可以直接由電源管理電路214轉(zhuǎn)換生成，以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。所述比較器U1在電池分壓Vo高于參考電壓Vref時(shí)，輸出高電平有效的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，傳輸至MOS管Q1的柵極，控制MOS管Q1飽和導(dǎo)通，將+5V電源（可以由PC端300提供）傳輸至USB接口電路213，控制USB接口電路213上電運(yùn)行。而當(dāng)電池分壓Vo低于參考電壓Vref時(shí)，比較器U1輸出無效的低電平信號(hào)，控制MOS管Q1截止，切斷USB接口電路213的+5V供電，使USB接口電路213停止運(yùn)行，達(dá)到欠壓保護(hù)的目的。

通過PC端300可以對(duì)數(shù)據(jù)采集終端200進(jìn)行配置或參數(shù)設(shè)置，通過讀取數(shù)據(jù)采集終端200保存的數(shù)據(jù)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和管理，繼而可以幫助監(jiān)測(cè)人員預(yù)測(cè)被測(cè)區(qū)域土壤性質(zhì)的變化趨勢(shì)并對(duì)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行前期預(yù)警。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。