本發(fā)明涉及土壤水分測量領域，尤其涉及一種一體化水分測量儀。

背景技術：

目前，已有的水分測量方案只能對土壤內的水分進行監(jiān)測測量，對于從空中到地表的水分，從地表徑流、滲漏到地下的水分，以及地下水虹吸上升的水分等，沒有一個完善的實時監(jiān)測測量方案，對于水分循環(huán)整個過程的水分運動規(guī)律目前沒有完善的測量裝置。

水為流動性很強的液體，現(xiàn)有設備和方案不能在同一個時間點上同時測量地面水位、地下土壤水分含量及分布，因此，很難建立起水分從空氣中到地表再到土壤中整個動態(tài)過程的模型，無法為山體滑坡預警、農業(yè)灌溉節(jié)水、水利設施建設等提供實時動態(tài)的水分運動規(guī)律的數據。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種一體化水分測量儀，實現(xiàn)一體化測量地面以上和地面以下的水分，進而為檢測山體滑坡預警、農業(yè)灌溉節(jié)水、水利設施建設等提供實時動態(tài)的水分運動規(guī)律的數據。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：

一體化水分測量儀，外觀為管狀結構，所述一體化水分測量儀具體包括：

水分傳感器組，用于同步地采集地面以上的水面高度和地面以下的土壤體積含水量；

主控器，與所述水分傳感器組連接，用于管理并存儲所述水面高度和所述土壤體積含水量；

通信裝置，與所述主控器連接，用于獲取所述水面高度和所述土壤體積含水量并實時上傳至云服務器，并接收所述云服務器發(fā)送的控制指令。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過水分傳感器組同步地采集地表水面高度和地下土壤中的水分含量，能夠直觀得到測量儀安裝地點水分動態(tài)變化實時數據，為農業(yè)灌溉科學研究、地質災害發(fā)生機理研究、水利工程等提供科學有效的數據支撐，并為山體滑坡預警、農業(yè)灌溉節(jié)水、水利設施建設等提供實時動態(tài)的水分運動規(guī)律的數據。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步地，所述主控器還用于根據所述控制指令對所述水分傳感器組和所述通信裝置進行管理和控制。

進一步地，所述一體化水分測量儀還包括電池，用于為所述一體化水分測量儀供電，所述電池為可充電電池。

進一步地，所述水分傳感器組包括液位傳感器和土壤水分傳感器組。

進一步地，所述液位傳感器用于測量土壤表面以上的水分深度。

進一步地，所述土壤水分傳感器組用于測量土壤表面以下的土壤體積含水量。

進一步地，所述土壤水分傳感器組包括多個土壤水分傳感器，多個所述土壤水分傳感器分別與所述主控器連接，多個所述土壤水分傳感器用于測量土壤表面以下多層土壤的所述土壤體積含水量。

進一步地，還包括溫度傳感器組，用于測量溫度。

進一步地，所述溫度傳感器組包括多個溫度傳感器，多個所述溫度傳感器分別與所述主控器連接，多個所述溫度傳感器用于測量土壤表面以下多層土壤的溫度。

進一步地，多個所述土壤水分傳感器與多個所述溫度傳感器呈交替分布，相鄰的所述土壤水分傳感器與所述溫度傳感器之間的間隔相同，依次安裝在管狀結構內部。

采用上述進一步方案的有益效果是：通過將多個所述土壤水分傳感器與多個所述溫度傳感器呈交替分布，可以使測得的多層土壤的溫度更加精確。

進一步地，各裝置/器件的連接方式可以為有線連接和/或無線連接方式，例如，有線連接包括以電力線、標準串口rs485或以太網rj45為接口的有線連接；無線連接包括基于zigbee、z-wave、wifi或gprs無線通信傳輸模式的無線連接。

本發(fā)明附加的方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一體化水分測量儀的結構框架圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例提供的一體化水分測量儀的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實施例提供的一體化水分測量儀的結構框架圖，該結構包括：

水分傳感器組110，用于同步地采集地面以上的水面高度和地面以下的土壤體積含水量；

主控器120，與水分傳感器組110連接，用于管理并存儲水面高度和土壤體積含水量；

通信裝置130，與主控器120連接，用于獲取水面高度和土壤體積含水量并實時上傳至云服務器，并接收云服務器發(fā)送的控制指令。

上述實施例提供的一體化水分測量儀，通過水分傳感器組110同步地采集地表水面高度和地下土壤中的水分含量，能夠直觀得到測量儀安裝地點水分動態(tài)變化實時數據，為農業(yè)灌溉科學研究、地質災害發(fā)生機理研究、水利工程等提供科學有效的數據支撐，并為山體滑坡預警、農業(yè)灌溉節(jié)水、水利設施建設等提供實時動態(tài)的水分運動規(guī)律的數據。

在另一實施例中，如圖2所示，為本發(fā)明另一實施例提供的一體化水分測量儀的結構示意圖，該一體化水分測量儀的外觀為管狀結構，并在管狀結構外表面標識有地表線，地表線為實際使用過程中，將一體化水分測量儀插入土壤中后，土壤內部和土壤外部的分界線，該一體化水分測量儀具體包括：

水分傳感器組110，用于同步地采集地面以上的水面高度和地面以下的土壤體積含水量；

主控器120，與水分傳感器組110連接，用于管理并存儲水面高度和土壤體積含水量，所述主控器可以為mcu芯片中的任一種；

通信裝置130，與主控器120連接，用于獲取水面高度和土壤體積含水量并通過gprs實時上傳至云服務器160，并接收云服務器160發(fā)送的控制指令。

進一步，云服務器160用于配置土壤的參數信息、被測土壤的深度信息、土壤水分傳感器112的數量信息、土壤水分傳感器112的初始參數信息以及液位傳感器111的校準信息。

進一步，通信裝置130具體用于將測量得到的相關數據通過gprs傳輸到云服務器160，由云服務器160根據水分傳感器組110的配置參數計算出土壤水分數據及土壤表面水位高度數據，然后由云服務器160推送給相關用戶。

進一步，主控器120還用于根據控制指令對水分傳感器組110和通信裝置130進行管理和控制。

進一步，一體化水分測量儀還包括電池140，用于為一體化水分測量儀供電，電池140為可充電電池。

進一步，水分傳感器組110包括液位傳感器111和土壤水分傳感器組。

進一步，液位傳感器111用于測量土壤表面以上的水分深度，例如，可以采用高度為15cm的高精度水位測量傳感器，水位測量高度為0-15cm，測量精度為±1mm。

進一步，土壤水分傳感器組用于測量土壤表面以下的土壤體積含水量。

進一步，土壤水分傳感器組包括10個土壤水分傳感器112，分別與主控器120連接，這10個土壤水分傳感器112均勻安裝在管狀結構插入到土壤表面下的部分內，管狀結構插入到土壤中的長度為1m，即每兩個相鄰的土壤水分傳感器112的間距為10cm土壤水分傳感器112用于根據頻域反射技術(frequencydomainreflectometry，fdr)測量土壤表面以下0-100cm的多層土壤的土壤體積含水量，土壤體積含水量測量準確度為±4％，并且，經過率定的準確度可以達到±3％以內。

進一步，還包括溫度傳感器150組，用于測量土壤表面以下的溫度。

進一步，溫度傳感器150組包括10個溫度傳感器150，這10個溫度傳感器150分別與主控器120連接，這10個溫度傳感器150均勻安裝在管狀結構插入到土壤表面下的部分內，管狀結構插入到土壤中的長度為1m，即每兩個相鄰的溫度傳感器150的間距為10cm，并且距離管狀結構外表面的地表線最近的溫度傳感器150位于距離地表線最近的兩個土壤水分傳感器112的中間，溫度傳感器150用于測量土壤表面以下0-100cm的多層土壤的溫度。

進一步，10個土壤水分傳感器112與10個溫度傳感器150呈交替分布，依次安裝在管狀結構內部。

進一步，土壤水分傳感器和溫度傳感器的數量可以根據實際需求增加或減少，例如，需要測量2m深度的土壤體積含水量時，可以使用20個土壤水分傳感器，相鄰的兩個土壤水分傳感器之間的距離為10cm。

進一步，各裝置/器件的連接方式可以為有線連接和/或無線連接方式，例如，有線連接包括以電力線、標準串口rs485或以太網rj45為接口的有線連接；無線連接包括基于zigbee、z-wave、wifi或gprs無線通信傳輸模式的無線連接。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分組合方式。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機械的或其它的形式連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。