CN116297552A - 一种土壤水分含量测量方法及系统 - Google Patents

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CN116297552A CN202310333796.1A CN202310333796A CN116297552A CN 116297552 A CN116297552 A CN 116297552A CN 202310333796 A CN202310333796 A CN 202310333796A CN 116297552 A CN116297552 A CN 116297552A
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王晓辉
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Abstract

本发明提出了一种土壤水分含量测量方法及系统,所述方法包括:在待测土壤区域中设置第一土壤水分采集测量单元;在以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中设置第二土壤水分采集测量单元;第一土壤水分采集测量单元获取所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关;第一土壤水分采集测量单元根据第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量。本发明解决常规土壤水分传感器感应范围小,只能测量单点土壤水分的问题。

Description

一种土壤水分含量测量方法及系统
技术领域
本申请涉及土壤水分监测领域,尤其涉及一种土壤水分含量测量方法及系统。
背景技术
土壤水分含量是影响农业生产、水利及地灾监测的一个重要参数,土壤水分测量有多种测量方法,现有的土壤水分监测设备都是监测单只传感器感应范围内的土壤水分,感应面积有限,不能测量一个面积内整体的土壤水分,安装点内有异常干扰时影响土壤水分测量。
发明内容
为解决上述技术问题之一,本发明提供了一种土壤水分含量测量方法及系统。
本发明实施例第一方面提供了一种土壤水分含量测量方法,所述方法包括:
在待测土壤区域中设置第一土壤水分采集测量单元;
设定预设距离,在以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中设置第二土壤水分采集测量单元;
所述第一土壤水分采集测量单元获取所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关;
所述第一土壤水分采集测量单元根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量。
优选地,所述第二土壤水分采集测量单元为多个,所述方法还包括:
以所述第一土壤水分测量单元为中心,在以所述预设距离为半径的范围内的待测土壤区域中设置多个所述第二土壤水分采集测量单元;
所述第一土壤水分采集测量单元获取所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第一土壤水分采集测量单元根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得以所述第一土壤水分采集测量单元为中心,以所述预设距离为半径范围内的待测土壤区域的土壤水分含量。
优选地,所述获得土壤水分含量的过程包括:通过多参数神经元网络机器学习获得所述土壤水分含量。
本发明实施例第二方面提供了一种土壤水分含量测量系统,所述系统包括:
第一土壤水分采集测量单元,设置在待测土壤区域中,用于获取第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关,并根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量;
第二土壤水分采集测量单元,设置以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中。
优选地,所述第二土壤水分采集测量单元为多个,所述多个第二土壤水分采集测量单元设置在以所述第一土壤水分测量单元为中心,在以所述预设距离为半径的范围内的待测土壤区域中,
所述第一土壤水分采集测量单元,还用于获取所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,并根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得以所述第一土壤水分采集测量单元为中心,以所述预设距离为半径范围内的待测土壤区域的土壤水分含量。
优选地,所述第一土壤水分采集测量单元包括第一外壳、第一主控模块、第一感应线圈、第一发射接收模块和第一发射接收天线,所述第一主控模块、第一感应线圈、第一发射接收模块和第一发射接收天线均置于所述第一外壳内部;
所述第一感应线圈,用于接收第一发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号;
所述第一发射接收天线,用于发出射频信号,并接收第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第一发射接收模块,用于将所述第一发射接收天线接收的第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
所述第一主控模块,用于根据处理后的第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
优选地,第一感应线圈为多个,所述多个第一感应线圈自上至下设置在所述第一外壳的内壁上。
优选地,所述第二土壤水分采集测量单元包括第二外壳、第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线,所述第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线均置于所述第二外壳内部;
所述第二感应线圈,用于接收第二发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号;
所述第二发射接收天线,用于发出射频信号,并接收第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第二发射接收模块,用于将所述第二发射接收天线接收的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
所述第二主控模块,用于根据处理后的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
优选地,所述第二感应线圈为多个,所述多个第二感应线圈自上至下设置在所述第二外壳的内壁上。
优选地,所述第二土壤水分采集测量单元为多个感应线圈组成,所述多个感应线圈自上至下分层设置在所述待测土壤区域中,所述多个感应线圈用于接收第一发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号。
本发明的有益效果如下:本发明所提出的土壤水分含量测量方法通过在一个土壤水分采集测量单元的周围,安装其他土壤水分采集测量单元。土壤水分采集测量单元除能够获取自身的射频信号以外,还能够同时读取分布在自身土壤水分采集测量单元周边的其他土壤水分采集测量单元的射频信号,进而根据射频信号的变化和土壤水分含量的变化相关的特征,获取土壤水分采集测量单元周围大面积的土壤水分含量,从而解决常规土壤水分传感器感应范围小,只能测量单点土壤水分的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例1所述的土壤水分含量测量方法的流程图;
图2为本发明实施例2所述的一种土壤水分含量测量系统的原理图;
图3为本发明实施例2所述的另一种土壤水分含量测量系统的原理图;
图4为本发明实施例2所述的第一土壤水分采集测量单元的结构示意图;
图5为本发明实施例2所述的第一土壤水分采集测量单元与第二土壤水分采集测量单元的射频信号接收示意图。
附图标记:
1、第一外壳,2、第一主控模块,3、第一感应线圈,4、第一发射接收模块,5、第一发射接收天线。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示,本实施例提出一种土壤水分含量测量方法,该方法包括:
S101、在待测土壤区域中设置第一土壤水分采集测量单元。
具体的,本实施例中,第一土壤水分采集测量单元为能够发出射频信号的土壤水分传感器。该土壤水分传感器设置在待测土壤区域中,根据土壤水分含量的变化,土壤水分传感器发出的射频信号也会相应发生变化。在该第一如让水分采集测量单元的内部设置有主控模块,该主控模块可根据射频信号获得第一土壤水分采集测量单元所处位置的土壤水分含量。
S102、设定预设距离,在以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中设置第二土壤水分采集测量单元。
具体的,本实施例中,在距离第一土壤水分测量单元预设距离处的待测土壤区域中设置有第二土壤水分采集测量单元。该第二土壤水分采集测量单元可以与第一土壤水分采集测量单元的结构和工作原理相同,第二土壤水分采集测量单元同样也可以发出与土壤水分含量相关的射频信号。
S103、所述第一土壤水分采集测量单元获取所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号。
具体的,本实施例中,第一土壤水分采集测量单元不仅能够接收自身所发出的射频信号,还能够接收设置在其周围的第二土壤水分采集测量单元的射频信号,从而在一定程度上扩大第一土壤水分采集测量单元对于土壤水分测量的范围。
S104、所述第一土壤水分采集测量单元根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量。
具体的,第一土壤水分采集测量单元内部的主控模块可根据其自身的射频信号以及第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行计算,从而获得第一土壤水分采集测量单元与第二土壤水分采集测量单元之间的待测土壤区域的土壤水分含量。如果在待测土壤区域中设置多个土壤水分采集测量单元的话,那么就可以实现对大面积的待测土壤区域土壤水分含量进行测量。
本实施例中,获得土壤水分含量的过程可通过多参数神经元网络机器学习处理,使得测量结果更为精确。
进一步的,本实施例中,在第二土壤水分采集测量单元为多个时,可以以第一土壤水分测量单元为中心,在预设距离为半径的范围内的待测土壤区域中设置多个第二土壤水分采集测量单元。第一土壤水分采集测量单元通过获取其自身的射频信号以及多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得以第一土壤水分采集测量单元为中心,以预设距离为半径范围内的待测土壤区域的土壤水分含量。其中,多个第二土壤水分采集测量单元的设置方式可以为同心圆状、扇形状、矩形状等,具体也可根据待测土壤区域的地形条件等确定,本实施例不做特殊限定。
实施例2
本实施例提出一种土壤水分含量测量系统,该系统包括:
第一土壤水分采集测量单元,设置在待测土壤区域中,用于获取第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关,并根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量;
第二土壤水分采集测量单元,设置以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中。
具体的,本实施例通过在一个土壤水分采集测量单元的周围,安装一个或多个其他土壤水分采集测量单元,如图2和图3所示。土壤水分采集测量单元除能够获取自身的射频信号以外,还能够同时读取分布在自身土壤水分采集测量单元周边的其他土壤水分采集测量单元的射频信号,进而根据射频信号的变化和土壤水分含量的变化相关的特征,获取土壤水分采集测量单元周围大面积的土壤水分含量,其中,具体的工作原理和过程可参照实施例1所记载的内容,本实施例不再进行赘述。
进一步的,如图4所示,本实施例中,第一土壤水分采集测量单元包括第一外壳1、第一主控模块2、第一感应线圈3、第一发射接收模块4和第一发射接收天线5,所述第一主控模块2、第一感应线圈3、第一发射接收模块4和第一发射接收天线5均置于所述第一外壳1内部;
第一感应线圈3,用于接收第一发射接收天线5发出的射频信号并反馈射频信号;
述第一发射接收天线5,用于发出射频信号,并接收第一感应线圈3反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
第一发射接收模块4,用于将第一发射接收天线5接收的第一感应线圈3反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
第一主控模块2,用于根据处理后的第一感应线圈3反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
本实施例中,如图5所示,第一土壤水分采集测量单元和第二土壤水分采集测量单元的结构和功能可以是相同的,即第二土壤水分采集测量单元包括第二外壳、第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线,所述第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线均置于所述第二外壳内部;
第二感应线圈,用于接收第二发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号;
第二发射接收天线,用于发出射频信号,并接收第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
第二发射接收模块,用于将第二发射接收天线接收的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
第二主控模块,用于根据处理后的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
此外,第二土壤水分采集测量单元也可以由多个感应线圈组成,并将多个感应线圈自上至下分层设置在待测土壤区域中,多个感应线圈用于接收第一发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号,以较低的成本获得更大面积内的土壤水分含量。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种土壤水分含量测量方法,其特征在于,所述方法包括:
在待测土壤区域中设置第一土壤水分采集测量单元;
设定预设距离,在以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中设置第二土壤水分采集测量单元;
所述第一土壤水分采集测量单元获取所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关;
所述第一土壤水分采集测量单元根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二土壤水分采集测量单元为多个,所述方法还包括:
以所述第一土壤水分测量单元为中心,在以所述预设距离为半径的范围内的待测土壤区域中设置多个所述第二土壤水分采集测量单元;
所述第一土壤水分采集测量单元获取所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第一土壤水分采集测量单元根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得以所述第一土壤水分采集测量单元为中心,以所述预设距离为半径范围内的待测土壤区域的土壤水分含量。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得土壤水分含量的过程包括:通过多参数神经元网络机器学习获得所述土壤水分含量。
4.一种土壤水分含量测量系统,其特征在于,所述系统包括:
第一土壤水分采集测量单元,设置在待测土壤区域中,用于获取第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,所述射频信号的变化与土壤水分含量的变化相关,并根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得所述第一土壤水分采集测量单元至所述第二土壤水分采集测量单元之间待测土壤区域的土壤水分含量;
第二土壤水分采集测量单元,设置以所述第一土壤水分测量单元为起始端的预设距离处的待测土壤区域中。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第二土壤水分采集测量单元为多个,所述多个第二土壤水分采集测量单元设置在以所述第一土壤水分测量单元为中心,在以所述预设距离为半径的范围内的待测土壤区域中,
所述第一土壤水分采集测量单元,还用于获取所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,并根据所述第一土壤水分采集测量单元自身的射频信号和获取的所述多个第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,获得以所述第一土壤水分采集测量单元为中心,以所述预设距离为半径范围内的待测土壤区域的土壤水分含量。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一土壤水分采集测量单元包括第一外壳、第一主控模块、第一感应线圈、第一发射接收模块和第一发射接收天线,所述第一主控模块、第一感应线圈、第一发射接收模块和第一发射接收天线均置于所述第一外壳内部;
所述第一感应线圈,用于接收第一发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号;
所述第一发射接收天线,用于发出射频信号,并接收第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第一发射接收模块,用于将所述第一发射接收天线接收的第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
所述第一主控模块,用于根据处理后的第一感应线圈反馈的射频信号和第二土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第一感应线圈为多个,所述多个第一感应线圈自上至下设置在所述第一外壳的内壁上。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第二土壤水分采集测量单元包括第二外壳、第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线,所述第二主控模块、第二感应线圈、第二发射接收模块和第二发射接收天线均置于所述第二外壳内部;
所述第二感应线圈,用于接收第二发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号;
所述第二发射接收天线,用于发出射频信号,并接收第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号;
所述第二发射接收模块,用于将所述第二发射接收天线接收的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号进行处理;
所述第二主控模块,用于根据处理后的第二感应线圈反馈的射频信号和其他土壤水分采集测量单元发出的射频信号,通过多参数神经元网络机器学习获得土壤水分含量。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第二感应线圈为多个,所述多个第二感应线圈自上至下设置在所述第二外壳的内壁上。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第二土壤水分采集测量单元为多个感应线圈组成,所述多个感应线圈自上至下分层设置在所述待测土壤区域中,所述多个感应线圈用于接收第一发射接收天线发出的射频信号并反馈射频信号。
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