[发明专利]一种多尺度土壤墒情协同观测装置

摘要

一种多尺度土壤墒情协同观测装置，它由多个TDR土壤水传感器组成的无线观测网络WSN、区域土壤水分测量系统CRS1000B、卫星平台、笔记本电脑硬件装置平台和多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件组成，在点、区域和卫星像元三种尺度土壤墒情协同观测方案下开展土壤墒情协同观测；本发明集成了现有先进装置和优势技术方法，通过协同观测方案设计，实现了多尺度土壤墒情协同观测，突破了土壤墒情遥感反演结果验证的瓶颈，拓展了应用和研究领域；其推广应用可服务于最严格的水资源管理、农业节水、旱情观测等业务，提高灌溉效益和水资源利用率。

主权项

一种多尺度土壤墒情协同观测装置，其特征在于：该装置由硬件和软件两大主体部分构成；硬件包括卫星平台、快中子检测探头、慢中子探头、脉冲计数器、防护机箱、数据采集器、蓄电池、天线、连接线、安装支架、U形卡、U形螺栓、太阳能板、TDR土壤水传感器及笔记本电脑；它们之间的连接关系是：区域土壤水分测量系统CRS1000B的组装包括数据采集器、蓄电池、太阳能控制器直接固定于防护机箱内，先将随配的安装支架固定于地面上，长期观测时，在地里打上水泥墩增加仪器的稳定性；再把机箱随配的U形卡顶端和底端固定在安装支架上；随后分别把快中子检测探头和慢中子探头固定在顶端和底端U形的螺栓，并旋紧螺丝；把太阳能板固定在安装支架上；天线安装在防水箱外面，指向天空；TDR土壤水传感器插入一定深度的土壤；观测区卫星影像通过卫星平台获取；利用多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件实现土壤墒情观测设备的相关设置与土壤墒情像元尺度的模型反演；所述卫星平台，是进行卫星通信或获取条件温度植被指数VTCI所需植被指数和地表温度的参数遥感空间数据的公共平台，为公共服务平台；所述快中子检测探头，规格为长度＝122.5厘米，直径＝11.5厘米，探头质量MOD＝10.7千克，探头质量BARE＝6.5千克，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述慢中子检测探头，规格为长度＝122.5厘米，直径＝11.5厘米，探头质量MOD＝10.7千克，探头质量BARE＝6.5千克，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述脉冲计数器，用于记录脉冲数，为中子检测探头内置部件，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述防护机箱，尺寸为40.9厘米×41.3厘米×28.6厘米，质量为7.3千克，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述数据采集器，供电规格为+6～+26V，15Ma@12V；采集间隔1分钟至一年可选；数据接口USB、RS232；4个TTL接口；内部集成气压精度为0.1mbar；温度规格为‑40℃～85℃，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述蓄电池，用于给数据采集器供电，输出电压为12V，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述天线，型号为TNC‑F，用于无线信号传输，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述连接线，用来连接蓄电池与太阳能控制器、中子检测探头与数据采集器，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述安装支架，安装于地面上，用来固定防护机箱、太能能板，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述U形卡，用来将防护机箱固定在安装支架上，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述U形螺栓，用来固定快中子检测探头和慢中子探头固定，并旋紧螺丝，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述太阳能板，利用太阳能用来为蓄电池充电，为设备提供电能，为所购置区域土壤水分测量系统CRS1000B附带部件；所述TDR土壤水传感器，内置通信模块，用来测量点上一定深度土壤的含水量；所述笔记本电脑，用来设置设备检测时间和步长，运行软件程序，接收邮件；所述多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件，为应用IDL语言自主开发程序，实现了TDR土壤水传感器和区域土壤水分测量系统CRS1000B的控制，对VTCI算法中“干边”和“湿边”的程序化自动提取、VTCI计算及像元尺度的土壤墒情反演计算，安装在笔记本电脑上。