土壤水分检测方法、系统及存储介质

1.本发明涉及土壤含水量检测领域，特别是一种土壤水分检测方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.水分是土壤的一个重要组成部分,是农田灌溉管理、区域水文条件研究和流域水分平衡计算的重要参量，且土壤水分在地表与大气间的物质和能量交换中，起着极为重要的作用，是陆地地表参数化的一个关键变量。目前，土壤水分的测量方法主要有烘干称重法、中子法、时域反射法(tdr)、频域反射法(fdr)、和遥感法等,烘干称重法曾作为直接测量土壤质量含水量的唯一方法，在测量精度上有着其他方法无可比拟的优势，但检测出来的土壤水分信息缺乏时效性，中子法因存在辐射危害不能大面积推广，tdr与fdr基于土壤介电特性检测土壤水分受到土壤质地影响较大，检测结果不够精确，遥感法在大面积、多时相的土壤水分检测中表现出独特的优势，但检测结果易受到表面粗糙度、地表坡度和植被覆盖等影响，检测误差较大且检测设备昂贵。


技术实现要素：

3.本发明提供一种土壤水分检测方法、系统及存储介质，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，能够提升土壤水分检测的效率和精度。
4.本发明的技术方案涉及一种土壤水分检测方法，包括以下步骤：
5.a、获取埋在待测土壤内的两个声波传感器的检测信号，根据两个所述声波传感器反馈的信号的时间节点，确定时间差t1；
6.b、根据两个所述声波传感器的间隔距离s1和时间差t1确定声速v
p
；
7.c、将声速v
p
代入土壤水分函数模型，确定对应的土壤体积含水量θv。
8.根据本发明的一些实施例，所述土壤水分函数模型为：
[0009][0010]ds
为所述待测土壤的颗粒相对密度、f0为所述待测土壤的孔隙度、g为重力加速度、h为两个所述声波传感器放置在所述待测土壤中的深度、α为所述待测土壤的进气值倒数、θs为所述待测土壤的饱和含水量、θr为所述待测土壤的残余含水量、n为所述待测土壤的水分特征曲线形状参数，m＝1-1/n；a为所述待测土壤的因变量。
[0011]
根据本发明的一些实施例，所述待测土壤的因变量a通过对所述待测土壤进行拟合分析方法确定。
[0012]
根据本发明的一些实施例，在执行步骤a之前，还包括：
[0013]
s1、分析所述待测土壤的质地特征，确定所述待测土壤的土壤类型；
[0014]
s2、根据所述待测土壤的土壤类型，确定所述土壤水分函数模型。
[0015]
本发明的技术方案还涉及一种土壤水分检测系统，包括主机模块、至少一个从机模块、至少一个播放模块以及至少一个拾音模块；所述主机模块用于实施上述的方法所述从机模块与所述主机模块电性连接；每一组所述播放模块用于埋设于土壤里并发出声波，且每一组所述播放模块与对应的所述从机模块电性连接；每一组所述拾音模块用于埋设于所述土壤里并接收对应的所述播放模块所发出的所述声波，每一组所述拾音模块与对应的一组所述从机模块电性连接，每一组所述拾音模块具有第一拾音器和第二拾音器并分别与对应的所述从机模块电性连接。
[0016]
根据本发明的一些实施例，所述主机模块包括电源单元、第一接口单元、第一稳压单元、主控单元以及第一信号转换单元；所述第一接口单元的电源端与所述电源单元电性连接；所述第一稳压单元的输入端与所述第一接口单元的第一电源输出端电性连接；所述主控单元的电源端与所述第一稳压单元的输出端电性连接；所述第一信号转换单元的第一输入输出端与所述主控单元的输入输出端电性连接，所述第一信号转换单元的第二输入输出端与所述第一接口单元的第一输入输出端电性连接。
[0017]
根据本发明的一些实施例，每一组所述从机模块包括第二接口单元、直流隔离转换单元、第二稳压单元、控制单元、第二信号转换单元、信号隔离单元以及信号采集单元；所述第二接口单元的第一输入输出端与所述主机模块的输入输出端电性连接，所述第二接口单元的电源端与所述主机模块的电源输出端电性连接；所述直流隔离转换单元的输入端与所述第二接口单元的电源输出端电性连接，所述直流隔离转换单元的第一输出端与所述播放模块的电源端电性连接；所述第二稳压单元的输入端与所述直流隔离转换单元的第二输出端电性连接；所述控制单元的电源端与所述第二稳压单元的输出端电性连接；所述第二信号转换单元的第一输入输出端与所述控制单元的第一输入输出端电性连接，所述第二信号转换单元的第二输入输出端与所述第二接口单元的第二输入输出端电性连接；所述信号隔离单元的输入端与所述控制单元的脉冲信号输出端电性连接，所述信号隔离单元的输出端与对应的所述播放模块电性连接；所述信号采集单元的输入端与对应的所述拾音模块的输出端电性连接，所述信号采集单元的输出端与所述控制单元的输入端电性连接。
[0018]
本发明的技术方案还涉及一种计算机系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行储存在所述存储器中的计算机程序时实施上述的方法。
[0019]
本发明的技术方案还涉及一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实施上述的方法。
[0020]
本发明的技术方案还涉及一种计算机系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行储存在所述存储器中的计算机程序时实施上述的方法。
[0021]
本发明的技术方案还涉及一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实施上述的方法。
[0022]
本发明的有益效果如下：本发明通过利用声波在土壤内层进行检测，检测过程无损，且灵敏度高，能利用声速直接在土壤一定深度内推定其含水量；利用声速来测定土壤含水量，具有重复性好和可互补校准的特点，成本低，且精度高；且本发明在测量时能够多次重复使用，对人体无害，且适用性广。
附图说明
[0023]
图1是根据本发明的方法的总体流程图；
[0024]
图2是根据本发明的方法进行实验对比的数据对比图；
[0025]
图3是本发明实施例的土壤水分检测系统的电路原理示意图。
[0026]
图4是本发明另一种实施例的土壤水分检测系统的电路原理示意图。
[0027]
附图标记：
[0028][0029]
具体实施方式
[0030]
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
[0031]
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为与另一个特征之间为“电性连接”或“电连接”时，两个特征之间可以是通过引脚直接连接，或是通过线缆连接，也可以是通过无线传输的方式实现连接。具体的电性连接方式属于本领域技术人员通用方式，本领域技术人员可以根据需要实现连接。本文所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的
所列项目的任意的组合。
[0032]
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
[0033]
参照图1，在一些实施例中，根据本发明的一种土壤水分检测方法，包括以下步骤：
[0034]
a、获取埋在待测土壤内的两个声波传感器的检测信号，根据两个所述声波传感器反馈的信号的时间节点，确定时间差t1；具体地，两个声波传感器沿声波传播的方向间隔设置，两个声波传感器的间隔距离为s1，两个声波传感器会在不同时间节点反馈，在接收两个声波传感器反馈信号的时间节点时，则可以确定时间差t1；
[0035]
b、根据两个所述声波传感器的间隔距离s1和时间差t1确定声速v
p
；具体地，根据路程除以时间，则可以得到声速v
p
。
[0036]
c、将声速v
p
代入土壤水分函数模型，确定对应的土壤体积含水量θv。
[0037]
为了提高检测的精度，在执行上述方法时，可以重复进行步骤a、步骤b以及步骤c至少三次，然后计算出至少三组的土壤体积含水量θv的平均值，可以进一步提升测量的精度。
[0038]
在本发明的一些实施例中，在执行步骤a之前，还包括：
[0039]
s1、分析所述待测土壤的质地特征，确定所述待测土壤的土壤类型；具体地，可以通过土壤粒径分析仪确定该土质的土壤颗粒组成，进而确定待测土壤的类型；
[0040]
s2、根据所述待测土壤的土壤类型，确定所述土壤水分函数模型。
[0041]
根据本发明的一些实施例，所述土壤水分函数模型为：
[0042][0043]ds
为所述待测土壤的颗粒相对密度、f0为所述待测土壤的孔隙度、g为重力加速度(9.8m/s2)，可以采用、h为两个所述声波传感器放置在所述待测土壤中的深度，以两个声波传感器所埋的深度为准，单位为mm；α为所述待测土壤的进气值倒数、θs为所述待测土壤的饱和含水量、θr为所述待测土壤的残余含水量、n为所述待测土壤的水分特征曲线形状参数，m＝1-1/n；a为所述待测土壤的因变量。
[0044]
可以知道的是，在知道声速v
p
后，利用matlab软件则可以自动计算出对应的土壤体积含水量θv。
[0045]
在本发明的一些实施例中，所述待测土壤的因变量a通过对所述待测土壤进行拟合分析方法确定。
[0046]
需要说明的是，待测土壤的孔隙度f0、待测土壤的进气值倒数α、待测土壤的饱和含水量θs、待测土壤的残余含水量θr、待测土壤水分特征曲线形状参数n，这些参数都可以通过参考carsel和parrish计算得到的经验值(表1)来获取；出自论文【carsel r f,parrish r s.developing joint probability distributions of soil water retention characteristics[j].water resources research,1988,24(5):755-769.】。
[0047]
表1
[0048][0049][0050]
需要说明的是，待测土壤的颗粒相对密度ds通过确认土壤类型后可以确认；因变量a则可以提前通过对能够采集到的土壤类型进行多次标定的方式进行确定，具体的标定过程如下:
[0051]
在确认土壤类型后，利用现有的土壤水分检测器和两个声速传感器在对应土壤类型的所在地进行不同深度处进行长期的土壤含水量以及声速信息数据的采集，连续记录在自然环境条件下多组对应的土壤纵波声速与土壤体积含水量数据，并利用matlab软件计算出不同深度土壤下对应的土壤水分函数模型的因变量a值与土壤体积含水量值之间的关系曲线。利用1stopt软件的快速公式拟合搜索功能，以拟合精度高、模型系数少为筛选原则，筛选出不同土壤深度下适合于描述因变量a值与土壤体积含水量值之间变化关系的函数表达式，并代入土壤水分函数模型内。即针对不同的土壤类型，因变量a会有对应的函数表达式。因此可以知道的是根据不同土壤类型，通过提前针对目前表1中提及常有的土壤类型进行测量和拟合分析，则可以确定对应土壤类型的土壤水分函数模型。
[0052]
如在本实施例中，如土壤类型针对的是壤土，则因变量对应的函数表达式为：
[0053][0054]
通过多次连续记录壤土类型在自然环境条件下多组对应的土壤纵波声速与土壤体积含水量数据，利用matlab软件计算出不同深度土壤下对应的土壤水分函数模型的因变量a值与土壤体积含水量值之间的关系曲线。利用1stopt软件的快速公式拟合搜索功能，则
可以得出对应的公式(2)最终为：
[0055][0056]
已知待测土壤为壤土，将表1对应的参数以及公式(3)代入公式(1)中则可以得到壤土的最终土壤水分函数模型，后续在针对壤土水分检测，则可以从系统中选择对应的土壤水分函数模型进行计算，在确定声速v
p
后，则可以得到对应的土壤体积含水量θv。
[0057]
参照图2，图2所体验的数据是在实际40天中针对其中一种土壤类型进行连续实验对比的检测记录，在40天的试验期间内，可以看出采用jxbs-3001-tr-th传感器对土壤水分进行检测的土壤体积含水量测量值在0.09-0.46cm3·
cm-3
之间，采用本发明的方法所测定的土壤体积含水量测量值也都在0.09-0.46cm3·
cm-3
之间。通过第35天至第40天的强降雨，以及最后两天jxbs-3001-tr-th传感器的测量值保持在0.45cm3·
cm-3
左右，可以预测该土壤的饱和含水量为0.45cm3·
cm-3
，如前期试验所确定的那样。总体上，利用jxbs-3001-tr-th传感器检测的含水量与本发明的方法都能很好的体现出由于天气变化引起的土壤含水量的变化。而根据图2所检测的数据来看，与商业用途的土壤含水量传感器相比，本发明的方法所测的土壤体积含水量的精度达到了误差标准范围内。
[0058]
通过对比图2的数据可知，在通常情况下，晚上测量的土壤温度要比早上测的高，其变化幅度都在5℃之间。集中的降雨会伴随着土壤温度的降低且昼夜温差变大，而出现这一现象主要是受土壤中水的比热容以及天气温度的影响。然而，在没有降雨的情况下，如第5天到第10天和第20天到第30天，利用jxbs-3001-tr-th传感器在晚上检测出的土壤体积含水量测量值会略高于早上，从而产生一些小波动。而出现这一现象考虑与土壤温度的昼夜变化有关，如oates(oates et al.,2017)等对关于电容式土壤湿度传感器的报告那样。因此可以看出本发明上述方法相比现有的水分传感器所测的土壤体积含水量的精度会更高，不会受温度变化而出现较大的误差，因此本发明的土壤水分检测方法通过利用声波在土壤内层进行检测，检测过程无损，且灵敏度高，能利用声速直接在土壤一定深度内推定其含水量；利用声速来测定土壤含水量，具有重复性好和可互补校准的特点，成本低，且精度高；且本发明在测量时能够多次重复使用，对人体无害，且适用性广。
[0059]
参照图3，本发明的技术方案还涉及一种土壤水分检测系统，包括主机模块100、至少一个从机模块200、至少一个播放模块300以及至少一个拾音模块400；所述主机模块100用于实施上述的方法；所述从机模块200与所述主机模块100电性连接；每一组所述播放模块300用于埋设于土壤里并发出声波，且每一组所述播放模块300与对应的所述从机模块200电性连接；每一组所述拾音模块400用于埋设于所述土壤里并接收对应的所述播放模块300所发出的所述声波，每一组所述拾音模块400与对应的一组所述从机模块200电性连接，每一组所述拾音模块400具有第一拾音器410和第二拾音器420并分别与对应的所述从机模块200电性连接。
[0060]
需要说明的是，在上述方法中提到的两个声波传感器分别为第一拾音器410和第二拾音器420。
[0061]
工作原理：在检测土壤水分时，只要依次将同一组的播放模块300、第一拾音器410和第二拾音器420埋入待测土壤内，并测量和记录对应第一拾音器410和第二拾音器420埋入的深度h；需要注意的是，同一组的第一拾音器410和第二拾音器420需要间隔一段距离进
行设置，如间隔距离s1为300mm；然后则可以通过主机模块100向从机模块200发送控制信号，进而启动播放模块300，当第一拾音器410和第二拾音器420依次采集到声波时，则会向从机模块200反馈，此时，从机模块200则会根据第一拾音器410和第二拾音器420的时间差t1确定实时声速v
p
，然后将实时声速v
p
的数据反馈给主机模块100，主机模块100则会根据从机模块200反馈的声速v
p
并结合上述土壤水分函数模型，即公式(1)；则可以计算出对应的土壤体积含水量θv。
[0062]
需要注意的是，每一组的第一拾音器410和第二拾音器420的间隔距离s1，可以是出厂时则设定为限定值，后续检测时，检测人员仅需将第一拾音器410和第二拾音器420按照设定的距离进行埋设即可，也可以是由检测人员任意放置每一组的第一拾音器410和第二拾音器420，在测量实时同一组的第一拾音器410和第二拾音器420的间隔距离s1后，再向对应的从机模块200输入对应的间隔距离s1即可。在埋入后，需要同时记录第一拾音器410和第二拾音器420的埋入土壤深度h，并输入到主机模块100内。
[0063]
需要注意的是，为了提升对土壤水分检测的精度，可以同时设置多组从机模块200、播放模块300和拾音模块400，即一个从机模块200、一个播放模块300以及一个拾音模块400为一组，每一组的从机模块200则将同组的第一拾音器410和第二拾音器420间隔采集信号的时间差t1和对应的间隔距离s1，则可以确定实时声速，如有设置三组，则可以同时向主机模块100反馈三组声速，主机模块100则可以配合上述方法中的土壤水分函数模型，根据对应的实时声速v
p
可以确定出对应的土壤水分，进而得到三组土壤体积含水量θv，根据三组土壤体积含水量θv算出平均值，则可以确定待测土壤的土壤体积含水量θv。
[0064]
需要注意的是，为了提升检测精度，在测量时，可以将同一组的第一拾音器410和第二拾音器420沿同一组的播放模块300声波所传播的方向上间隔设置。
[0065]
参照图3，在本发明的一些实施例中，所述主机模块100包括电源单元110、第一接口单元120、第一稳压单元130、主控单元140以及第一信号转换单元150；所述第一接口单元120的电源端与所述电源单元110电性连接；所述第一稳压单元130的输入端与所述第一接口单元120的第一电源输出端电性连接；所述主控单元140的电源端与所述第一稳压单元130的输出端电性连接；所述第一信号转换单元150的第一输入输出端与所述主控单元140的输入输出端电性连接，所述第一信号转换单元150的第二输入输出端与所述第一接口单元120的第一输入输出端电性连接。
[0066]
在本实施例中，电源单元110可以采用的是不同值的电源，根据实际需求进行选型即可；第一接口单元120用于与对应的从机模块200电性连接，可以采用与从机模块200匹配的总线接口，如rs485总线，第一稳压单元130用于向主控单元140提供稳定的工作电压，采用的是常规的稳压电路结构，可以根据电源单元110的电压值与主控单元140的额定电压值进行选型，如本实施例中，电源单元110采用的是12v电源，主控单元140的额定电压值是3.3v，则第一稳压单元130可以采用型号为lm1086的线性稳压器，则可以将12v电源降至3.3v并输出稳定的电压；第一信号转换单元150则用于实现传输信号的转换，如采用的是ttl-rs485转换器max485，以实现transistor-transistor logic(ttl)信号和差分信号之间的信号转换，以便于在主机模块100和从机模块200之间，提升信号的稳定传输；主控单元140用于采集声速信号以及控制从机模块200的工作状态，可以采用cortex-m0微控制器。
[0067]
参照图3，在本发明的一些实施例中，每一组所述从机模块200包括第二接口单元
210、直流隔离转换单元220、第二稳压单元230、控制单元240、第二信号转换单元250、信号隔离单元260以及信号采集单元270；所述第二接口单元210的第一输入输出端与所述主机模块100的输入输出端电性连接，所述第二接口单元210的电源端与所述主机模块100的电源输出端电性连接；所述直流隔离转换单元220的输入端与所述第二接口单元210的电源输出端电性连接，所述直流隔离转换单元220的第一输出端与所述播放模块300的电源端电性连接；所述第二稳压单元230的输入端与所述直流隔离转换单元220的第二输出端电性连接；所述控制单元240的电源端与所述第二稳压单元230的输出端电性连接；所述第二信号转换单元250的第一输入输出端与所述控制单元240的第一输入输出端电性连接，所述第二信号转换单元250的第二输入输出端与所述第二接口单元210的第二输入输出端电性连接；所述信号隔离单元260的输入端与所述控制单元240的脉冲信号输出端电性连接，所述信号隔离单元260的输出端与对应的所述播放模块300电性连接；所述信号采集单元270的输入端与对应的所述拾音模块400的输出端电性连接，所述信号采集单元270的输出端与所述控制单元240的输入端电性连接。
[0068]
在本实施例中，第二接口单元210用于与主机模块100电性连接，可以采用与主机模块100匹配的总线接口，如rs485总线，具体地，所述第二接口单元210的第一输入输出端与所述第一接口单元120的第二输入输出端电性连接，所述第二接口单元210的电源端与所述第一接口单元120的第二电源输出端电性连接；直流隔离转换单元220能把现场过来的直流电流信号或直流电压信号经隔离变换成对应所需的直流电流信号或直流电压信号，进而能够分别向从机模块200内部和播放模块300内部分别提供直流电流信号或直流电压信号，在本实施例中，直流隔离转换单元220采用的是双路独立直流隔离转换器，对应的型号是model lm1117；第二稳压单元230用于向控制单元240提供稳定的工作电压，采用的是常规的稳压电路结构，可以根据直流隔离转换单元220输出的电压值与控制单元240的额定电压值进行选型，如本实施例中，直流隔离转换单元220输出的是12v，控制单元240的额定电压值是3.3v，则第二稳压单元230也可以采用型号为lm1086的线性稳压器，则可以将12v电源降至3.3v并输出稳定的电压；第二信号转换单元250则用于实现传输信号的转换，如采用的是ttl-rs485转换器max485，以实现transistor-transistor logic(ttl)信号和差分信号之间的信号转换，以便于在主机模块100和从机模块200之间，提升信号的稳定传输；控制单元240用于采集第一拾音器410和第二拾音器420反馈的信号以及控制播放模块300的工作状态，可以采用cortex-m0微控制器；信号采集单元270用于采集第一拾音器410和第二拾音器420反馈的信号，所述信号采集单元270采用的是型号为model opa820的芯片，信号采集单元270包括依次电性连接的信号放大器和电压比较器，所述信号放大器的输出端与所述控制单元240的采集端电性连接，所述电压比较器的输入端分别与对应的同一组的所述第一拾音器410和所述第二拾音器420电性连接；信号隔离单元260用于进行电子隔离，以隔离增强控制单元240输出的pwm信号，进而能够稳定地将pwm信号发送给播放模块300，以控制播放模块300播放对应频率的声波，信号隔离单元260可以采用型号为model tlp521的高速光耦。
[0069]
参照图3，在本发明的一些实施例中，每一组所述播放模块300包括功率放大单元310和扬声器320；所述功率放大单元310的输入端与对应的所述从机模块200电性连接，所述功率放大单元310的电源端与对应的所述从机模块200的电源输出端电性连接；所述扬声
器320的输入端与所述功率放大单元310的输出端电性连接。功率放大单元310用于接收从机模块200的控制信号，以驱动对应的扬声器320发出对应频率的声波。具体地，在本实施例中，功率放大单元310的输入端与对应的信号隔离单元260的输出端电性连接，功率放大单元310的电源端与直流隔离转换单元220的第一输出端电性连接。在本实施例中，扬声器采用的是型号为yf794a0的雅马哈。
[0070]
参照图4，在本发明的一些实施例中，所述主机模块100还包括输入单元160，所述输入单元160的输出端与所述主控单元140的控制端电性连接，利用输入单元160，则可以向主机模块100输入不同的控制信号，进而可以向从机模块200发出控制指令，以使从机模块200控制播放模块300播放不同频率的声波。
[0071]
需要说明的是，不同的控制信号关联不同的声波激励频率算法属于本领域技术常规的算法，在此不作过多的赘述。
[0072]
在本发明的一些实施例中，所述输入单元160包括电位器、数字按键器中的至少一种。如可以采用10kω电位器，则可以向主机模块100输入不同的电压信号，进而使主机模块100可以根据不同电压信号向从机模块200发送对应的指令，以使从机模块200控制播放模块300播放不同频率的声波。
[0073]
参照图4，在本发明的一些实施例中，所述主机模块100还包括第一显示单元170，所述第一显示单元170的视频信号端与所述主控单元140的视频信号端电性连接。第一显示单元170可以是显示屏或是触摸显示屏，利用第一显示单元170可以直接显示所采集的从机模块200对应的相关信息，如对应的声波频率、声速以及对应组的从机模块200是否在线等。需要说明的是，以上相关信息的显示也可以由主机模块100通过有线传输或无线传输的方式，向后台终端或是移动终端发出，进而可以在后台终端或是移动终端上直接显示相关信息。
[0074]
参照图4，在本发明的一些实施例中，每一组所述从机模块200还包括第二显示单元280，所述第二显示单元280的视频信号端与所述控制单元240的视频信号端电性连接。第二显示单元280可以是显示屏或是触摸显示屏，利用第二显示单元280可以直接显示所采集的第一拾音器410和第二拾音器420对应的时间节点、时间差t1以及控制播放模块300的声波频率等信息。
[0075]
根据本发明的实施例，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果，在检测土壤的水分时，仅需将播放模块300、第一拾音器410和第二拾音器420间隔埋在待测土壤内，播放模块300用于向第一拾音器410和第二拾音器420播放声波，配合第一拾音器410和第二拾音器420，则可以测出两组接收声波的时间差t1，进而由对应的从机模块200确定声速v
p
，主机模块100则可以根据声速值确定土壤对应的水分值，利用播放模块300、第一拾音器410和第二拾音器420则可以快速检测土壤内的水分值，有效地提升了检测效率和检测精度，提升了便利。
[0076]
本发明的技术方案还涉及一种计算机系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行储存在所述存储器中的计算机程序时实施上述的方法。
[0077]
本发明的技术方案还涉及一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实施上述的方法。
[0078]
本发明的有益效果如下：本发明通过利用声波在土壤内层进行检测，检测过程无
损，且灵敏度高，能利用声速直接在土壤一定深度内推定其含水量；利用声速来测定土壤含水量，具有重复性好和可互补校准的特点，成本低，且精度高；且本发明在测量时能够多次重复使用，对人体无害，且适用性广。
[0079]
应当认识到，本发明实施例中的方法步骤可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0080]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0081]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还可以包括计算机本身。
[0082]
计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0083]
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。