一种多土层土壤水势测量系统的制作方法

本发明涉及一种多土层土壤水势测量系统，属于农田节水灌溉领域。

背景技术：

中国是农业大国，农业支撑着国民经济的发展，灌溉在农业发展中有着举足轻重的作用。同时，我国又是世界上水资源严重短缺的国家。在进行农业生产时，维持农作物的正常生长需要一个适宜的土壤水分环境，但作物对土壤水分最敏感的不是土壤含水量的绝对含量，灌溉实践中需要能够直接反应土壤干旱程度的指标直接指导生产灌溉，即需要通过具有能量状态的土壤水势来反应土壤水分状况。土壤水势是从能量角度表征土壤水分，结合土壤类型、结构和性能等来揭示土壤的干湿状况和可供作物真正、有效的水分可利用程度，能很好地反映土壤水分情况。土壤水基质势测定是进行土壤水分分析的基础工作，在现阶段，土壤水基质势已经逐渐成为指导农田灌溉的指标，并在节水灌溉中发挥着重要的作用。目前，在众多的测量土壤基质势的方法中，土壤负压计已经成为测定土壤水基质势的常规仪器。负压计是测定土壤供给作物水分能力的仪器，不同质地的土壤保持土壤水分的能力不同。虽然含水量相同，但供给作物吸收的水量不同，负压计能很好地检测出不同质地土壤的供水能力。负压计具有结构简单，灵敏度高，使用方便等优点，可以定点、定位、连续测定土壤水分的运行，及时反映土壤水分变化，为灌溉、排水、作物生长提供必要的科学根据。目前使用的负压计有多种形式，主要在检测仪器上有区别，分别有水压计式、水银计式、压力传感器式。但是，这些负压计都存在只能定点、定位测量一个土层深度土壤水势的问题，并且不能实现远程监测。虽然一个测点只测量一个土层深度从理论上来说是可行的，但是并没有考虑到在实际应用过程中，对不同深度的多土层土壤水势进行连续监测的需要。用单测点土壤负压计进行多个土层深度土壤水势测量的情况下，势必引起安装配置麻烦，不仅造成人力、物力的浪费，而且会对土层结构造成破坏，影响连续测量结果，且有不可避免的人为误差，不能实现连续、多次的高精度重复测量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多层土壤水势监测计，解决了目前土壤负压计仅能监测一个土层深度并且不能进行远程监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种多土层土壤水势测量系统，包括由多个不同深度的土壤负压计、信号无线传输模块，所述的土壤负压计包括陶土头、有机玻璃管和橡胶塞；所述的信号无线传输模块包括无线监测盒、信号线和微压传感器，每一个单独的土壤负压计内设有微压传感器，所述的微压传感器通过信号线连通到公共的无线监测盒上。

优选地：所述的土壤负压系统还包括紧固环，所述的紧固环将不同深度的土壤负压计固定在在一起。

优选地：所述的紧固环有两条以上。

优选地：所述的不同有机玻璃管之间由紧固环直接紧固，保证测量结果具有较高的精准性。

优选地：所述的无线监测盒包括信息采集模块和信息发射模块，所述的微压传感器通过信号线与所述的信息采集模块连接。

本发明的有益效果：

本发明是通过土壤负压计的组合模式，实现同时测量多个土层深度的土壤水势的目的。使用紧固环将多个土层深度的土壤负压计陶土管组合在同一测点附近，会保证测点的土壤水势数值具有较高的准确性和精度。监测多个土层深度土壤水势的土壤负压计测管长度不一，使得能够对不同土层的土壤水势定点进行连续观测，受土壤空间变异性的影响比较小，且工艺简单、造价低廉、操作简便。监测多个土层深度土壤水势的土壤负压计增添信号无线传输模块，具有远程监测功能，能够及时反映出某一时刻固定点的多层土壤水分状况，且便于实现农田灌溉自动化控制，适于灌溉和水分胁迫的监测，为实现精准农业节水灌溉提供了发展的基础前提，为灌溉、排水、作物生长提供必要的科学依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的多土层土壤水势测量系统的结构示意图；

图2为图1的a-a向结构示意图；

图3为本发明的无线监测盒的结构框图。

图中，1为橡胶塞，2为有机玻璃管，3为紧固环，4为陶土头，5为无线监测盒，6为信号线，7为微压传感器。

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作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。

实施例1

如图1-3所示，一种多土层土壤水势测量系统，包括由多个不同深度的土壤负压计、信号无线传输模块，所述的土壤负压计包括陶土头4、有机玻璃管2和橡胶塞1；所述的信号无线传输模块包括无线监测盒5、信号线6和微压传感器7，每一个单独的土壤负压计内设有微压传感器7，所述的微压传感器7通过信号线6连通到公共的无线监测盒5上。

微压传感器，是一种压电传感器，把压力的物理变形量转化为电流信号，实现土壤水势的精准转换精度高，且是线性变化区间，整体性能明显优于常规的电容、电阻传感器。

无线监测盒包括信息采集模块和信息发射模块，所述的微压传感器通过信号线与所述的信息采集模块连接，所述的信息采集模块与所述的信息发射模块。所述的信息发射模块采用gprs无线传输模块。gprs无线传输模块把信息传输给远程接收端。远程接收端为电脑、手机、单片机等。

土壤负压系统还包括紧固环3，所述的紧固环3将不同深度的土壤负压计固定在在一起。

所述的紧固环3有两条以上。本实施例中有四个多个不同深度的土壤负压计，测管长度分别为10cm、20cm、30cm和40cm。紧固环3有四条，分别在地表0cm、地下-10cm、-20cm和-30cm处紧固土壤负压计的有机玻璃管2。

不同有机玻璃管2之间由紧固环3直接紧固。

本实施例的能够同时监测多个土层深度土壤水势测量系统的使用方法：

先装配设备，如图1所示，在有机玻璃管2的腔内倒入常温蒸馏水，并注满，进行除气操作和零位校正。在需要测量土壤基质势的地方，使用钻孔器在该点钻孔(槽)到待测定的深度处(以陶土头4中心计算)，随后倒入少许泥浆，将仪器竖向埋入土壤，使组合模式的土壤负压计的陶土头与土壤紧密接触，然后将周围填土捣实(切勿踩实)。在仪器安装完毕之后，等待24小时，待相应深度的测点处陶土管内的自由水通过陶土头的孔隙与土壤水相互连通，直至两个系统的水势平衡为止，便可进行数据采集。数据采集时尽量选取的时间段为温度变化较小的清晨，以避免测点和仪器因温度不同而造成的误差。在有机玻璃管2内因土壤湿润程度的变化而引起的管内压力变化的信号，通过有机玻璃管2内的微压传感器7，经由信号线6实时传输到无线监测器内。

本发明的多土层土壤水势测量系统，能够在同一待测点同时测量出不同土层深度的土壤水势，且在组合的土壤负压计上增添了信号无线传输模块，具备有远程监测功能，将测量出来的土壤水势传输给移动终端。此多土层土壤水势测量系统，利用结构优化技术，满足了实际应用的需求，具有远程监测、工艺简单、操作简便的特点，有效地解决了目前土壤负压计仅能监测一个土层深度并且不能进行远程监测的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。