一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置及方法

本发明属于考古，具体涉及一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置及方法。

背景技术：

1、文物在土壤埋藏过程中的腐蚀，是在土壤环境中发生的一系列化学反应及电化学反应，影响因素有温度、湿度、酸碱度及电导率等。在考古发掘过程中，土壤环境从密闭到敞开，各项参数均会发生剧烈变化，需要对土壤环境进行实时监测，获取土壤环境中影响文物各项因素的数据，并且监测其变化，为文物保护提供数据支持。

2、现有技术中，土壤温度依靠布设温度计测量，土壤含水率采用烘干法测定，土壤酸碱度使用ph计测定，土壤化学指标使用离子色谱仪测定。而对于土壤测试仪器，目前往往只可以测量出单一的参数，例如单独测量温度、含水量、电阻率等。

3、对考古现场土壤环境的测定，现有技术除土壤温度、含水量，其余几项均需要在现场取土壤样品，回实验室内制备溶液样品后测定，步骤复杂，周期性长。在考古现场，随着发掘工作的不断进行，原本处于埋藏状态的土壤被翻动暴露出来，土壤环境处于不断变化的状态，按照原有分析方法要达到对土壤环境监测的目的，工作量庞大。同时，土壤取样后，取样点无法在原位再次取样，将无法达到原位监测的效果。此外，获取的多项土壤监测数据，数据量庞大，目前的方法只能够由人力完成数据整理工作。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的多个参数需要逐个测量，测量步骤复杂，无法在考古现场实现原位监测，检测数据量巨大，整理数据的人力成本高的技术问题，本发明提供一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置及方法。

2、第一方面

3、本发明提供一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，包括：监测主机、土壤监测探头、云数据库和显示终端；

4、土壤监测探头用于对土壤中的温度、含水量、电导率和酸碱度进行同时测量；

5、监测主机与土壤监测探头电性连接，监测主机包括液晶显示屏，液晶显示屏上可显示实时的检测数据；

6、监测主机和显示终端均与云数据库通信连接；

7、监测主机可将检测数据传输至云数据库，云数据库可自动处理和存储检测数据，显示终端可远程访问云数据库中的检测数据。

8、可选地，土壤监测探头包括正极化电极、负极化电极和微电流检测电路；微电流检测电路的一端与正极化电极电性连接，另一端与负极化电极电性连接；其中，在正极化电极和负极化电极插入土壤的情况下，通过微电流检测电路检测产生的微电流，以测量土壤的酸碱度。

9、可选地，土壤监测探头包括第一土壤电极、第二土壤电极和测量电路；测量电路的一端与第一土壤电极电性连接，另一端与第二土壤电极电性连接；其中，在第一土壤电极和第二土壤电极插入土壤的情况下，通过测量电路同时测量土壤的含水量和电导率。

10、可选地，测量电路包括：控制电路、开关、电容、变压器和交变信号测量子电路；控制电路通过开关与电容电性连接；变压器的一侧与电容并联，变压器的另一侧连接第一土壤电极和第二土壤电极；交变信号测量子电路的一端与第一土壤电极电性连接，另一端与第二土壤电极电性连接。

11、可选地，开关为以下一种：单刀单掷开关、场效应管或者三极管。

12、可选地，测量电路还包括：桥式整流电路和负载；变压器的一端与第一土壤电极电性连接；变压器的另一端通过桥式整流电路与第二土壤电极电性连接；桥式整流电路通过负载接地。

13、可选地，土壤监测探头包括热电偶和微电压信号检测器；微电压信号检测器与热电偶电性连接；其中，在土壤监测探头插入土壤的情况下，通过微电压信号检测器检测热电偶产生的微电压信号，以测量土壤的温度。

14、可选地，监测主机包括主机前壳、主机后壳、电池和充电口；主机前壳和主机后壳连接，并形成容纳空间；电池设置于容纳空间中；充电口与电池电性连接。

15、可选地，考古现场土壤理化参数原位在线监测装置包括：数据线，监测主机包括：固定架前盖、固定架后盖和密封圈；监测主机通过数据线与土壤监测探头电性连接；固定架前盖和固定架后盖组成固定架，以对数据线进行固定；固定架与数据线之间通过密封圈进行密封连接。

16、可选地，监测主机包括：腰扣和三脚架接口；腰扣设置于监测主机的外侧；三脚架接口用于与外部的三脚架进行连接。

17、第二方面

18、本发明提供一种考古现场土壤理化参数原位在线监测方法，其特征在于，应用于第一方面所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，包括：

19、s101：在考古现场选取待测试点；

20、s102：将所述土壤监测探头插入所述待测试点，以获取检测数据；

21、s103：所述监测主机将所述检测数据传输至所述云数据库；

22、s104：所述云数据库自动处理和存储所述检测数据，以一次性地获取所述待测试点的土壤的酸碱度、温度、含水量和电导率。

23、可选地，所述土壤的酸碱度的测量方式为：在所述正极化电极和所述负极化电极插入土壤的情况下，通过所述微电流检测电路检测产生的微电流，以测量所述土壤的酸碱度。

24、可选地，所述土壤的含水量和电导率的测量方式为：在所述第一土壤电极和所述第二土壤电极插入土壤的情况下，通过所述测量电路同时测量所述土壤的含水量和电导率。

25、可选地，所述土壤的温度的测量方式为：在所述土壤监测探头插入土壤的情况下，通过所述微电压信号检测器检测所述热电偶产生的微电压信号，以测量所述土壤的温度。

26、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：

27、在本发明中，在考古现场通过土壤监测探头对土壤中的温度、含水量、电导率和酸碱度进行同时测量，各个参数无需逐个测量，极大地简化了测量步骤，在考古现场实现原位监测，并且将检测数据上传到云数据库，通过云数据库对检测数据进行自动化地处理和存储，降低了整理数据的人力成本。

技术特征：

1.一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，包括：监测主机、土壤监测探头、云数据库和显示终端；

2.根据权利要求1所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，所述土壤监测探头包括正极化电极、负极化电极和微电流检测电路；

3.根据权利要求1所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，所述土壤监测探头包括第一土壤电极、第二土壤电极和测量电路；

4.根据权利要求3所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，所述测量电路包括：控制电路、开关、电容、变压器和交变信号测量子电路；

5.根据权利要求4所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，所述测量电路还包括：桥式整流电路和负载；

6.根据权利要求1所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，其特征在于，所述土壤监测探头包括热电偶和微电压信号检测器；

7.一种考古现场土壤理化参数原位在线监测方法，其特征在于，应用于所述权利要求1至6所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测装置，包括：

8.根据权利要求7所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测方法，其特征在于，所述土壤的酸碱度的测量方式为：

9.根据权利要求7所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测方法，其特征在于，所述土壤的含水量和电导率的测量方式为：

10.根据权利要求7所述的考古现场土壤理化参数原位在线监测方法，其特征在于，所述土壤的温度的测量方式为：

技术总结
本发明公开了一种考古现场土壤理化参数原位在线监测装置及方法，属于考古技术领域，包括：监测主机、土壤监测探头、云数据库和显示终端；土壤监测探头用于对土壤中的温度、含水量、电导率和酸碱度进行同时测量，各个参数无需逐个测量，极大地简化了测量步骤，在考古现场实现原位监测；监测主机与土壤监测探头电性连接，监测主机包括液晶显示屏，液晶显示屏上可显示实时的检测数据；监测主机和显示终端均与云数据库通信连接；监测主机可将检测数据传输至云数据库，云数据库可自动处理和存储检测数据，降低了整理数据的人力成本，显示终端可远程访问云数据库中的检测数据。

技术研发人员：韩化蕊,张红燕,刘大玮,杨晓丽,李文红,刘晓慧
受保护的技术使用者：中国社会科学院考古研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13