一種基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種農田土壤墑情監測方法，尤其是涉及一種對整塊農田土壤平均墑情進行實時監測的監測方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]目前，農業用水已占到全球淡水資源消耗量的92%。在我國，全國平均灌溉水利用率僅為45%，而55%的水以渠道滲漏、過量灌溉后大量滲漏滲透等方式被浪費。在45%被保存在農田土壤的水中，又因盲目灌溉、非按需灌溉、水肥一體化不到位等原因，很多的水未能被作物有效利用。因此，實時獲取農田土壤墑情，掌握土壤墑情隨著時間的變化情況，為科學灌溉提供決策支持，進而按需、按時地進行有效的節水灌溉，對提高農作物的產量，節約水資源，緩解我國水資源危機具有十分重要的意義。
[0003]傳統成熟的農田土壤墑情測量方法有烘干稱重法、γ射線法、中子儀法、TDR (時域反射)法、FDR (頻域反射)法等，這些傳統方法的主要缺點在于:
這些傳統方法獲取的只是所取土樣或者傳感器探針周邊很小范圍的土壤墑情，無法實現整塊農田土壤墑情的有效獲取；
烘干稱重法簡單直觀，但無法進行實時監測，而且土鉆取樣會干擾農田土壤水分的連續性，在農田會留下取樣孔，會切斷作物的某些根系；
中子儀法雖然可以在原地不同深度上反復測定土壤墑情，但是，中子儀法需要預先在農田埋設導管，而且儀器垂直分辨率較差、表層測量困難、輻射危害健康、價格貴；
γ射線法也有許多中子儀法所具有的優點，且比中子儀法的垂直分辨率高，但是γ射線也危害健康；
TDR法、FDR法準確性高、性能穩定，但是安裝需要開挖剖面埋設，地面上還需要架設通訊、供電等設備，不僅會嚴重影響農耕作業，而且由于價格昂貴，也不適合大面積監測。
[0004]因此，如何設計出一種無需埋設在農田土壤中的、不影響農耕作業的、能夠對整塊農田土壤墑情進行實時監測的、低成本的、具有較高可靠性的農田土壤墑情實時監測方法及其裝置，具有極高的理論和實際意義。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術不足，提出了一種基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法和裝置，能夠對整塊農田土壤墑情進行實時監測，只需安裝于田埂上，不破壞農田土壤環境。技術先進，使用方便。
[0006]本發明所采用的技術方案:
一種基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法，包括如下步驟:
1)在農田一側田埂上部署一套信號發射端，其中無線電磁波信號發射探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處；
2)在農田另一側田埂上等間距部署多套信號接收端，其中無線電磁波信號接收探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處；
3)信號發射端向農田土壤發射433MHz頻率的電磁波信號；
信號接收端接收電磁波信號，并根據在待測農田土壤中實驗預先確定的電磁波信號強度和通信距離與土壤墑情之間的回歸方程，將接收到的電磁波信號強度以及敷設時確定的信號發射端到信號接收端之間的距離代入回歸方程，計算得到信號發射端到信號接收端之間的農田土壤平均墑情；
信號接收端將計算得到的農田土壤平均墑情通過GPRS無線數據終端實時發送到監測中心；
4)監測中心通過GPRS無線數據終端實時接收農田土壤平均墑情數據，并將接收到的多個信號接收端發來的農田土壤平均墑情再做平均，得出整塊農田土壤墑情。
[0007]一種實現所述農田土壤墑情實時監測方法的農田土壤墑情實時監測裝置，其組成包括:
1)一套部署在農田一側田埂的信號發射端；所述信號發射端由無線電磁波信號發射探頭、數據采集控制器以及太陽能供電設備組成；
2)多套以5米等間距部署在農田另一側田埂的信號接收端；所述信號接收端由無線電磁波信號接收探頭、數據采集控制器、太陽能供電設備以及GPRS無線數據終端組成；
3)部署在監測室的監測中心；所述監測中心由服務器、GPRS無線數據終端、大屏幕和打印機組成；
信號發射端的無線電磁波信號發射探頭向農田土壤發射433MHz頻率的電磁波信號；所述信號接收端的無線電磁波信號接收探頭接收所述無線電磁波信號，經數據采集控制器處理后通過GPRS無線數據終端傳送到監測中心。
[0008]根據在待測農田土壤中實驗預先確定的電磁波信號強度和通信距離與土壤墑情之間的回歸方程寫入信號接收端數據采集控制器的存儲器，信號接收端測得電磁波信號強度后，通過所述回歸方程計算得到信號發射端到信號接收端之間的農田土壤平均墑情。
[0009]本發明的有益效果:
1、本發明基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法和裝置，利用在農田土壤中電磁波信號從發射端傳輸到接收端時接收端接收到的電磁波信號強度受沿途土壤墑情與傳輸距離的變化而變化的這一原理測定發射端到接收端的直線之間的平均土壤墑情。技術先進，設計科學合理，監測數據較為準確。
[0010]2、本發明基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法和裝置，利用此方法能夠監測整塊農田的平均土壤墑情，方法容易實現，裝置電路相對簡單、價格低、安裝調試方便、安裝于田埂不影響農耕作業、能夠進行實時監測，適合用在中國農田土壤墑情實時監測中使用。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明土壤墑情實時監測方法和裝置的發射端設備安裝示意圖；
圖2是本發明土壤墑情實時監測方法和裝置的接收端設備安裝示意圖；
圖3是本發明土壤墑情實時監測方法和裝置整體安裝部署示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面通過【具體實施方式】，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0013]實施例1
本發明基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法，包括如下步驟:
1)在農田一側田埂上部署一套信號發射端，其中無線電磁波信號發射探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處；
2)在農田另一側田埂上等間距部署多套信號接收端，其中無線電磁波信號接收探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處；
3)信號發射端向農田土壤發射433MHz頻率的電磁波信號；
信號接收端接收電磁波信號，并根據在待測農田土壤中實驗預先確定的電磁波信號強度和通信距離與土壤墑情之間的回歸方程，將接收到的電磁波信號強度以及敷設時確定的信號發射端到信號接收端之間的距離代入回歸方程，計算得到信號發射端到信號接收端之間的農田土壤平均墑情；
信號接收端將計算得到的農田土壤平均墑情通過GPRS無線數據終端實時發送到監測中心；
4)監測中心通過GPRS無線數據終端實時接收農田土壤平均墑情數據，并將接收到的多個信號接收端發來的農田土壤平均墑情再做平均，得出整塊農田土壤墑情。
[0014]本實施例的基于無線電磁波的農田土壤墑情實時監測方法，其中無線電磁波信號發射探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處，農田另一側田埂上以5米等間距部署多套信號接收端，其中無線電磁波信號接收探頭埋設在農田田埂地下50cm深度處。
[0015]本發明農田土壤墑情實時監測方法的具體部署如3所示，選擇在農田長度方向上一側田埂中間位置安裝信號發射端，對應另一側田埂上以5米間距安裝信號接收端；無線電磁波信號發射探頭和無線電磁波信號接收探頭可以安裝在地面下30cm、50cm、80cm、10cm處，具體安裝深度根據監測需要確定；信號接收端的安裝間距也可以根據需要選擇I米、2米、3米、4米，間距越小監測精度越高。
[0016]實施例3
參見圖1、圖2，本實施例公開了一種實現如前所述農田土壤墑情實時監測方法的農田土壤墑情實時監測裝置，其組成包括:
1)一套部署在農田一側田埂的信號發射端；所述信號發射端由無線電磁波信號發射探頭、數據采集控制器以及太陽能