CN111474322A - 一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法，属于土壤水分检测装置，一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法，包括工作台管壳体，管壳体的下侧设有多个检测装置，检测装置之间通过SMA转换接头连接，相邻两个检测装置之间可安装导管来延伸探测长度，检测装置壳体的外壁上固定连接有一对环形检测探头，检测装置壳体内连接有与环形检测探头相匹配的处理模块，检测装置壳体内连接有TDR水分检测传感器，处理模块与SMA转换插头电性连接，处理模块上连接有双向选择开关，插口模块和TDR水分检测传感器分别与双向选择开关的两条支路连接，本方案可自由安装不同数量的检测装置，使装置可对不同深度的土壤进行检测。

Description

一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及土壤水分检测装置，更具体地说，涉及一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法。

背景技术

土壤水分是土壤的重要组成部分，对作物的生长起着十分重要的作用。我国水资源十分缺乏，农业用水约占全国用水总量的70％，其中90％以上用于灌溉，目前全国平均灌溉水利用率仅为43％，单位用水量产出的农产品远远低于发达国家水平，节水潜力很大。农田墒情的测量及精确灌溉是精细农业不可分割的一部分，通过对土壤水分的快速精确测量，掌握农田的墒情，不仅有利于实施节水灌溉，同时精确的供水也有利于提高作物的产量和品质。

目前，市场上出现各种土壤水分检测仪器，可以对土壤的水分进行实时监测，例如插针式水分传感器和导管式水分传感器，和导管式水分传感器。

目前的插针式水分传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量，与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具，但探针的长度受限制，因而不能对深层次的土壤进行检测；而导管式水分传感器安装复杂费事费力。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法，它可自由安装不同数量的检测装置，使装置可对不同深度的土壤进行检测，可使用导管将相邻两个检测装置隔开不同距离，实现减少检测装置的安装个数来延伸检测装置的检测深度，检测装置以模块式安装在装置上，易于适应不同的使用环境。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法，包括工作台管壳体，所述管壳体的下侧设有多个检测装置，所述检测装置包括壳体，所述壳体的上端固定连接有螺纹连接管，所述螺纹连接管上连接有SMA转换插头，所述管壳体和壳体的下端均开凿有与螺纹连接管相匹配的螺纹槽，所述螺纹槽内连接有与SMA转换插头相匹配的插口模块，所述管壳体内连接有蓄电池，所述管壳体的表面连接有与蓄电池相匹配的充电接线插口，所述管壳体的上端连接有带有导线的控制器，所述控制器与管壳体底端的插口模块电性连接，所述控制器通过SMA转换插头与检测装置电线连接，所述壳体的外壁上固定连接有一对环形检测探头，所述壳体内连接有与环形检测探头相匹配的处理模块，所述壳体内连接有TDR水分检测传感器，所述处理模块与SMA转换插头电性连接，所述处理模块上连接有双向选择开关，所述插口模块和TDR水分检测传感器分别与双向选择开关的两条支路连接，本方案可自由安装不同数量的检测装置，使装置可对不同深度的土壤进行检测。

进一步的，相邻两个所述检测装置之间设有导管，所述导管的上下两端分别连接有与插口模块和SMA转换插头相匹配的插头和接线插口，所述插头和接线插口通过导线连接，所述导管由不锈钢管材制成，使相邻两个检测装置可间隔较大的距离，易于使检测装置对更深位置的土壤进行检测。

进一步的，所述管壳体的外侧套接有支撑架，所述支撑架的下端插接有两对地钉，所述管壳体的侧壁上固定连接有一对与支撑架相匹配的限位板，易于使装置保持垂直固定。

进一步的，位于最下侧的所述检测装置上连接有锥形杆，所述锥形杆内连接有电动机，所述电动机与控制器信号连接，所述电动机的动力输出端贯穿锥形杆的底端并与钻头电性连接，钻头可清除钻孔的坍塌部分，方便装置插入钻孔。

进一步的，所述检测装置、导管和锥形杆的最大外径均小于管壳体的外径，使装置插入支撑架时不易与支撑架发生碰撞。

进一步的，所述壳体的上下两端均固定连接有橡胶密封圈，易于提高相邻两个检测装置之间的密封性。

进一步的，所述控制器上连接有LED显示屏，所述控制器内连接有数据储存模块，所述控制器侧壁上连接有与数据储存模块相匹配的USB接线插口，方便检测结果的调取和保存。

一种模块化管式土壤水分检测装置，其使用方法为：

S1，使用前，技术人员旋转检测装置使螺纹连接管与管壳体的底端螺纹连接，此时检测装置通过SMA转换插头和插口模块与管壳体内的蓄电池电性连接，然后将所需数量的检测装置依次接入管壳体下端的检测装置上，还可在两个检测装置之间安装不同长度的导管以使检测装置可对更深处土壤进行检查；

S2，技术人员使用打孔机对土壤进行钻孔，然后在孔处安装支撑架，然后将安装好检测装置的管壳体插入支撑架中，检测装置进入钻孔中时，技术人员可使用控制器开启电动机，使钻头旋转，使检测装置插入钻孔中的过程更轻松；

S3，检测工作时，检测装置通过环形检测探头与土壤接触实现对该位置的土壤温度进行检查，检查土壤水分时，使用者使用控制器发送信号给处理模块，第一个处理模块收到信号后，控制双向选择开关与壳体底端的插口模块断路，使处理模块与TDR水分检测传感器形成通路，此时一个TDR水分检测传感器工作，对该位置的土壤进行检测；

S4，TDR水分检测传感器检测完毕后将数据转换为电信号发送给处理模块，处理模块收到信号后控制控制双向选择开关与壳体底端的插口模块通路，此时TDR水分检测传感器断路，电流通过插口模块传入下一个检测装置中的处理模块，下一个检测装置重复上述工作，使每个检测装置从上至下依次开启TDR水分检测传感器工作。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可自由安装不同数量的检测装置，使装置可对不同深度的土壤进行检测，可使用导管将相邻两个检测装置隔开不同距离，实现减少检测装置的安装个数来延伸检测装置的检测深度。

(2)本方案串联的检测装置进行不同深度的土壤检测时，上一个检测装置通过双向选择开关连通TDR水分检测传感器或下一级的检测装置，使串联的检测装置上每次只保持一个TDR水分检测传感器工作，从上至下依次开启TDR水分检测传感器工作，以避免相邻两个TDR水分检测传感器相互干扰。

附图说明

图1为本发明的部分立体图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明的检测装置立体图；

图4为本发明的检测装置剖视图；

图5为本发明的剖视图；

图6为本发明安装两个检测装置时的模块示意图。

1主管、101控制器、102蓄电池、103储存模块、2检测装置、201壳体、202环形检测探头、203TDR水分检测传感器、204处理模块、205螺纹连接管、206双向选择开关、3导管、4锥形杆、401电动机、402钻头、5支撑架、6SMA插座、7插口模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-4，一种模块化管式土壤水分检测装置及其使用方法，包括工作台管壳体1，管壳体1的下侧设有多个检测装置2，检测装置2包括壳体201，壳体201的上下两端均固定连接有橡胶密封圈，易于提高相邻两个检测装置2之间的密封性，壳体201的上端固定连接有螺纹连接管205，螺纹连接管205上连接有SMA转换插头6，管壳体1和壳体201的下端均开凿有与螺纹连接管205相匹配的螺纹槽，螺纹槽内连接有与SMA转换插头6相匹配的插口模块7，

请参阅图3-4，壳体201的外壁上固定连接有一对环形检测探头202，壳体201内连接有与环形检测探头202相匹配的处理模块204，壳体201内连接有TDR水分检测传感器203，一个环形检测探头202用于检测土壤温度，另一个环形检测探头202与TDR水分检测传感器203连接，用于收发电磁波，处理模块204与SMA转换插头6电性连接，处理模块204上连接有双向选择开关206，插口模块7和TDR水分检测传感器203分别与双向选择开关206的两条支路连接，本方案的TDR水分检测传感器203是使用TDR(时域反射技术)的传感器，此为现有技术。

请参阅图2-5，相邻两个检测装置2之间设有导管3，导管3的上下两端分别连接有与插口模块7和SMA转换插头6相匹配的插头和接线插口，插头和接线插口通过导线连接，导管3由不锈钢管材制成，位于最下侧的检测装置2上连接有锥形杆4，锥形杆4内连接有电动机401，电动机401与控制器101信号连接，电动机401的动力输出端贯穿锥形杆4的底端并与钻头402电性连接，钻头402可清除钻孔的坍塌部分，方便装置插入钻孔。

本方案可自由安装不同数量的检测装置2，使装置可对不同深度的土壤进行检测，对于较深位置的土壤检测时，串联过多检测装置2容易使装置结构脆弱，从土壤中取出时容易断开，且成本较高，使用导管3将相邻两个检测装置2隔开不同距离，实现减少检测装置2的安装个数来延伸检测装置2的检测深度.，易于节约成本。

请参阅图5-6，管壳体1内连接有蓄电池102，管壳体1的表面连接有与蓄电池102相匹配的充电接线插口，管壳体1的上端连接有带有导线的控制器101，控制器101与管壳体1底端的插口模块7电性连接，控制器101通过SMA转换插头6与检测装置2电线连接，管壳体1的外侧套接有支撑架5，支撑架5的下端插接有两对地钉，管壳体1的侧壁上固定连接有一对与支撑架5相匹配的限位板104，易于使装置保持垂直固定，检测装置2、导管3和锥形杆4的最大外径均小于管壳体1的外径，使装置插入支撑架5时不易与支撑架5发生碰撞，控制器101上连接有LED显示屏，控制器101内连接有数据储存模块103，控制器101侧壁上连接有与数据储存模块103相匹配的USB接线插口，方便检测结果的调取和保存。

一种模块化管式土壤水分检测装置，其使用方法为：

S1，使用前，技术人员旋转检测装置2使螺纹连接管205与管壳体1的底端螺纹连接，此时检测装置2通过SMA转换插头6和插口模块7与管壳体1内的蓄电池电性连接，然后将所需数量的检测装置2依次接入管壳体1下端的检测装置2上，还可在两个检测装置2之间安装不同长度的导管3以使检测装置2可对更深处土壤进行检查；

S2，技术人员使用打孔机对土壤进行钻孔，然后在孔处安装支撑架5，然后将安装好检测装置2的管壳体1插入支撑架5中，检测装置2进入钻孔中时，技术人员可使用控制器101开启电动机401，使钻头402旋转，使检测装置2插入钻孔中的过程更轻松；

S3，检测工作时，检测装置2通过环形检测探头202与土壤接触实现对该位置的土壤温度进行检查，检查土壤水分时，使用者使用控制器101发送信号给处理模块204，第一个处理模块204收到信号后，控制双向选择开关206与壳体201底端的插口模块7断路，使处理模块204与TDR水分检测传感器203形成通路，此时一个TDR水分检测传感器203工作，对该位置的土壤进行检测；

S4，TDR水分检测传感器203检测完毕后将数据转换为电信号发送给处理模块204，处理模块204收到信号后控制控制双向选择开关206与壳体201底端的插口模块7通路，此时TDR水分检测传感器203断路，电流通过插口模块7传入下一个检测装置2中的处理模块204，下一个检测装置2重复上述工作，使每个检测装置2从上至下依次开启TDR水分检测传感器203工作。

本方案串联的检测装置2进行不同深度的土壤检测时，上一个检测装置2通过双向选择开关206连通TDR水分检测传感器203或下一级的检测装置2，使串联的检测装置2上每次只保持一个TDR水分检测传感器203工作，从上至下依次开启TDR水分检测传感器2工作，以避免相邻两个TDR水分检测传感器2同时发出电磁波而产生电磁干扰，从而影响检测结果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种模块化管式土壤水分检测装置，包括工作台管壳体(1)，其特征在于：所述管壳体(1)的下侧设有多个检测装置(2)，所述检测装置(2)包括壳体(201)，所述壳体(201)的上端固定连接有螺纹连接管(205)，所述螺纹连接管(205)上连接有SMA转换插头(6)，所述管壳体(1)和壳体(201)的下端均开凿有与螺纹连接管(205)相匹配的螺纹槽，所述螺纹槽内连接有与SMA转换插头(6)相匹配的插口模块(7)，所述管壳体(1)内连接有蓄电池(102)，所述管壳体(1)的表面连接有与蓄电池(102)相匹配的充电接线插口，所述管壳体(1)的上端连接有带有导线的控制器(101)，所述控制器(101)与管壳体(1)底端的插口模块(7)电性连接，所述控制器(101)通过SMA转换插头(6)与检测装置(2)电线连接，所述壳体(201)的外壁上固定连接有一对环形检测探头(202)，所述壳体(201)内连接有与环形检测探头(202)相匹配的处理模块(204)，所述壳体(201)内连接有TDR水分检测传感器(203)，所述处理模块(204)与SMA转换插头(6)电性连接，所述处理模块(204)上连接有双向选择开关(206)，所述插口模块(7)和TDR水分检测传感器(203)分别与双向选择开关(206)的两条支路连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：相邻两个所述检测装置(2)之间设有导管(3)，所述导管(3)的上下两端分别连接有与插口模块(7)和SMA转换插头(6)相匹配的插头和接线插口，所述插头和接线插口通过导线连接，所述导管(3)由不锈钢管材制成。

3.根据权利要求1所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于:所述管壳体(1)的外侧套接有支撑架(5)，所述支撑架(5)的下端插接有两对地钉，所述管壳体(1)的侧壁上固定连接有一对与支撑架(5)相匹配的限位板(104)。

4.根据权利要求1所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：位于最下侧的所述检测装置(2)上连接有锥形杆(4)，所述锥形杆(4)内连接有电动机(401)，所述电动机(401)与控制器(101)信号连接，所述电动机(401)的动力输出端贯穿锥形杆(4)的底端并与钻头(402)电性连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：所述检测装置(2)、导管(3)和锥形杆(4)的最大外径均小于管壳体(1)的外径。

6.根据权利要求1所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：所述壳体(201)的上下两端均固定连接有橡胶密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：所述控制器(101)上连接有LED显示屏，所述控制器(101)内连接有数据储存模块(103)，所述控制器侧壁上连接有与数据储存模块(103)相匹配的USB接线插口。

8.根据权利要1或2所述的一种模块化管式土壤水分检测装置，其特征在于：其使用方法为：

S1，使用前，技术人员旋转检测装置(2)使螺纹连接管(205)与管壳体(1)的底端螺纹连接，此时检测装置(2)通过SMA转换插头(6)和插口模块(7)与管壳体(1)内的蓄电池电性连接，然后将所需数量的检测装置(2)依次接入管壳体(1)下端的检测装置(2)上，还可在两个检测装置(2)之间安装不同长度的导管(3)以使检测装置(2)可对更深处土壤进行检查；

S2，技术人员使用打孔机对土壤进行钻孔，然后在孔处安装支撑架(5)，然后将安装好检测装置(2)的管壳体(1)插入支撑架(5)中，检测装置(2)进入钻孔中时，技术人员可使用控制器(101)开启电动机(401)，使钻头(402)旋转，使检测装置(2)插入钻孔中的过程更轻松；

S3，检测工作时，检测装置(2)通过环形检测探头(202)与土壤接触实现对该位置的土壤温度进行检查，检查土壤水分时，使用者使用控制器(101)发送信号给处理模块(204)，第一个处理模块(204)收到信号后，控制双向选择开关(206)与壳体(201)底端的插口模块(7)断路，使处理模块(204)与TDR水分检测传感器(203)形成通路，此时一个TDR水分检测传感器(203)工作，对该位置的土壤进行检测；

S4，TDR水分检测传感器(203)检测完毕后将数据转换为电信号发送给处理模块(204)，处理模块(204)收到信号后控制控制双向选择开关(206)与壳体(201)底端的插口模块(7)通路，此时TDR水分检测传感器(203)断路，电流通过插口模块(7)传入下一个检测装置(2)中的处理模块(204)，下一个检测装置(2)重复上述工作，使每个检测装置(2)从上至下依次开启TDR水分检测传感器(203)工作。

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