一體化可調(diào)節(jié)土壤縱向水分自動記錄儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤水分測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤縱向水分自動記錄儀。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤水分是存在于土壤空隙或吸附在土壤顆粒上的水，分布在地表面以下至潛水面以上的土壤層中，是土壤重要的物質(zhì)組分和土壤肥力的重要影響因子，是植物與土壤微生物生長發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和生態(tài)環(huán)境因子。土壤水分是地球環(huán)境中水循環(huán)這一自然傳送帶鏈條中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是地球環(huán)境物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞的重要載體，也是自然界水資源的重要組成部分。土壤水分的組成、數(shù)量等狀況與土壤的理、化、生性質(zhì)及其理、化、生過程密切相關(guān)。作為水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)與地球化學(xué)循環(huán)的重要載體和媒介之一，土壤水分也是地球化學(xué)、地質(zhì)礦產(chǎn)、植物營養(yǎng)與墑情等研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。土壤水分研究是土壤學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科研究中的一個重要方面，而土壤水分的采集則是土壤水分研究的基礎(chǔ)。
[0003]土壤水分在地面以下土壤間隙中，沒有河湖自然水體那么便捷。測量土壤水分含量的方法很多:傳統(tǒng)的方法有烘干稱重法、中子儀法、熱分散傳感法是通過測定土壤溫度的變化對熱脈沖的響應(yīng)進(jìn)而測得土壤水張力而得出土壤水含量；目前最常用的新方法有時域反射儀(TDR)法、張力計(jì)法、簡化電阻塊法、干濕計(jì)法、遠(yuǎn)紅外遙感法、高頻電容傳感法、伽馬射線衰減法、濕度計(jì)法、電磁技術(shù)等。
[0004]申請?zhí)枮?01110036902.7的中國發(fā)明專利中，公開了一種土壤水分測定裝置，由陰極、陽極、導(dǎo)線、電阻組成，通過導(dǎo)線將陰極、位于土壤中的陽極組以及電阻串聯(lián)起來形成一個回路，測定陽極組和陰極之間的電壓值，從而計(jì)算得到水分含量。這也是目前較為常見的土壤水分測定裝置的典型結(jié)構(gòu)。我們知道，土壤在不同的深度水分含量區(qū)別較大，而上述專利中的土壤水分測定裝置，是將測定裝置埋設(shè)在某一深度中進(jìn)行測量，因此一次只能測量固定深度的水分含量值，當(dāng)需要測定不同深度土壤水分含量時，還需要多次多點(diǎn)埋設(shè)測量，效率低下，工序繁瑣。此外，由于數(shù)據(jù)采集需要，目前的土壤水分測定裝置多數(shù)具有通信主板，并由太陽能電池供電，通信主板再外接天線等通信設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，但在使用中我們發(fā)現(xiàn)，外接天線和太陽能電池都容易受環(huán)境影響或遭受人為破壞，這導(dǎo)致了維護(hù)成本的大幅增加；又因?yàn)楝F(xiàn)有土壤水分測定裝置中不進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，當(dāng)供電傳輸功能遭到破壞時，容易造成了數(shù)據(jù)丟失的嚴(yán)重后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種同時測量地下多層土壤水分的自動記錄儀，采用一體化設(shè)計(jì)，將電源、主板、通信部件全部封裝在外殼內(nèi)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲；同時，不同土層的測量深度還可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大增加了記錄儀的適用范圍。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種一體化可調(diào)節(jié)土壤縱向水分自動記錄儀，包括外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)有電子元器件和測量組件，所述電子元器件包括通信接口、電源、主板，所述主板包括控制器、存儲器，所述測量組件包括安裝骨架，所述安裝骨架上設(shè)有若干對電極，所述電極能夠沿安裝骨架滑動，所述安裝骨架上還設(shè)有限位裝置，每對電極均能夠通過柔性電纜與主板形成數(shù)據(jù)連接，所述電極輸出的數(shù)據(jù)傳輸入控制器中，所述控制器將數(shù)據(jù)傳輸入存儲器中存儲，所述電源用于為電子元器件供電，所述通信接口與控制器相連。
[0008]進(jìn)一步的，還包括傳感器印制板、電纜以及電纜插座，所述電極通過柔性電纜與傳感器印制板連接，所述傳感器印制板與電纜插針連接，所述電纜與電纜插座連接，所述電纜插針用于插入電纜插座中。
[0009]進(jìn)一步的，所述限位裝置包括彈性凸起。
[0010]進(jìn)一步的，所述電源包括干電池組。
[0011]進(jìn)一步的，所述電極為圓環(huán)形。
[0012]進(jìn)一步的，所述外殼頂部設(shè)有筒帽。進(jìn)一步的，所述外殼底部設(shè)有防水堵頭。
[0013]進(jìn)一步的，所述外殼采用非金屬材料制成。
[0014]進(jìn)一步的，還包括通信模塊，所述通信接口通過通信模塊與控制器連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述通信接口包括天線、航空插座、USB接口、454接口、射頻模塊、藍(lán)牙模塊中的至少一種。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0017]本發(fā)明提供的土壤縱向水分自動記錄儀，能夠?qū)崿F(xiàn)多層土壤水分連續(xù)觀測，精確記錄不同土壤層水分變化規(guī)律，對農(nóng)作物需水進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉；監(jiān)測層數(shù)可根據(jù)用戶需要定制，調(diào)整靈活方便，滿足用戶對不同土壤層水分的監(jiān)測需求，提高了土壤縱向水分分布的監(jiān)測精度，適應(yīng)范圍極廣；此外，大容量存儲器和干電池供電設(shè)置，保證了本記錄儀能夠在無外接電源的條件下長期工作，實(shí)現(xiàn)土壤水分長期自動記錄，尤其適合野外長期水分監(jiān)測。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明提供的一體化可調(diào)節(jié)土壤縱向水分自動記錄儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為安裝骨架上電極的一種調(diào)節(jié)狀態(tài)示意圖；
[0020]圖3為安裝骨架上電極的另一種調(diào)節(jié)狀態(tài)示意圖；
[0021]圖4為外殼內(nèi)電子元器件連接示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記列表:
[0023]1-外殼，2-筒帽，3_防水堵頭，4_通信接口，5_電源，6_通信模塊，7_主板，8_扁平纜，9-傳感器印制板，10-骨架，11-電極，12-彈性凸起，13-柔性電纜，14-扁平纜插座。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0025]請參閱圖1、圖2、圖3，如圖所示的一體化可調(diào)節(jié)土壤縱向水分自動記錄儀外殼I由非金屬復(fù)合材料制成，外殼I最好一體成型，側(cè)面沒有縫隙，頂部設(shè)有非金屬復(fù)合材料制成的筒帽2，底部設(shè)有橡膠防水堵頭3，所有元器件封裝在外殼I內(nèi)，密封防水。水分自動記錄儀內(nèi)部主要包括電子元器件及測量組件，電子元器件中大部分設(shè)在外殼I內(nèi)上半部分，具體包括通信接口 4、電源5、通信模塊6、主板7等，電子元器件連接示意圖如圖4所示，主板7分別與通信模塊、電源5連接，通信模塊6連接著通信接口 4，主板7還通過通信線(本發(fā)明中通信線采用扁平纜8)與傳感器印制板9連接，傳感器印制板9用于中轉(zhuǎn)測量組件采集到的數(shù)據(jù)，主板7用于對接收到的電極信號進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為水分值后進(jìn)行保存，轉(zhuǎn)換前的數(shù)值也應(yīng)作為原始值保存。主板7中包括核心控制器、存儲器、根據(jù)需要還可包括A/D轉(zhuǎn)換芯片、放大器、濾波器等常規(guī)信號處理元器件，主板7采用大容量存儲器，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行長期存儲，核心控制器用于處理和計(jì)算數(shù)據(jù)，其余電子元器件均與核心控制器連接。本發(fā)明中所指的通信接口 4包括常規(guī)的遠(yuǎn)距離、近距離、有線或無線方式下各種直接對外通信部件，例如天線、航空插座、USB接口、454接口等、射頻模塊、藍(lán)牙模塊等等，本發(fā)明通信接口 4可同時具備多種通信部件。有時這些通信接口 4中集成有通信模塊6，或在主板7中集成有通信模塊6，上述兩種情況下通信接口 4直接與主板7連接。在本發(fā)明中采用GPRSDTU模塊作為通信模塊6，通信接口 4采用GPRS天線，