【摘要】：保護性耕作是保護環(huán)境、提高土壤質(zhì)量的現(xiàn)代化耕作模式,而土壤環(huán)境各指標測量對指導(dǎo)農(nóng)作物種植和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大意義。目前,土壤環(huán)境參數(shù)測量的方法和裝置有很多,但是針對保護性耕作農(nóng)用地的土壤環(huán)境參數(shù)測量裝置較少。而適用于保護性耕作在融凍期的土壤環(huán)境參數(shù)的測量裝置就更奇缺了。本文針對上述問題,設(shè)計了一套可用于保護性耕作融凍期的土壤環(huán)境參數(shù)測量裝置。該裝置綜合運用傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和嵌入式測控技術(shù)等多種技術(shù),在硬件開發(fā)設(shè)計中構(gòu)建了凍土厚度監(jiān)測、土壤溫度監(jiān)測和土壤濕度監(jiān)測等模塊實現(xiàn)了保護性耕作土壤環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測。本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:(1)在綜合分析土壤參數(shù)測量裝置國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,確定了保護性耕作土壤參數(shù)測量裝置總體設(shè)計方案,并對裝置的相關(guān)關(guān)鍵性技術(shù)進行了研究。(2)本文對裝置的軟硬件進行了合理設(shè)計。裝置以嵌入式芯片STM32作為土壤參數(shù)采集終端核心處理器,根據(jù)空氣、水、冰以及固態(tài)土壤的電導(dǎo)率存在差異來實現(xiàn)凍土厚度信息的實時采集,運用土壤水分傳感器、地溫測量傳感器實現(xiàn)了土壤含水率和土壤溫度等參數(shù)的測量。該裝置設(shè)計中,以GPRS DTU模塊作為土壤環(huán)境參數(shù)采集終端和遠程服務(wù)器的無線通信連接設(shè)備,實現(xiàn)了土壤環(huán)境基本參數(shù)的遠程傳輸、遠程監(jiān)測以及遠程存儲等功能。(3)基于VB和Access技術(shù)開發(fā)了一套遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)——保護性耕作土壤環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DAO(Data Access Objects)技術(shù)訪問Access數(shù)據(jù)庫,運用TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸,具有多個功能界面,可以實現(xiàn)土壤參數(shù)遠程實時監(jiān)測、歷史存儲數(shù)據(jù)查詢與分析、數(shù)據(jù)報表生成等多種功能。(4)分別開展了等效電阻傳感器測量試驗、系統(tǒng)通信測試試驗以及田間測試試驗。試驗結(jié)果表明,本文設(shè)計利用等效電阻測量法測量凍土厚度方法比熱電偶溫度計測量法、凍深管測量法具有更高的測量精度和準確率;本文設(shè)計的裝置運行性能穩(wěn)定,遠程通信質(zhì)量安全、可靠,遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤參數(shù)信息,并對其儲存分析,所用傳感器完全可以滿足數(shù)據(jù)測量的精度要求,裝置可以滿足遠程監(jiān)測的具體要求,具有很高的實用價值。
【圖文】：

第二章 融凍土壤的環(huán)境監(jiān)測裝置總體方案設(shè)計方案設(shè)計科學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的土壤環(huán)境檢測系統(tǒng)被廣大學(xué)者、工廠、研究員用，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了新的模式，但針對保護性耕作農(nóng)用地的土壤裝置較少，而適用于保護性耕地在融凍期的土壤參數(shù)測量裝置就更奇缺了下本文提出了一種適用于保護性耕地在融凍期的土壤環(huán)境參數(shù)測量裝置。題研究的保護性耕作土壤環(huán)境測量裝置，包括土壤參數(shù)采集終端和遠程服務(wù)兩大部分，如圖 2.1 所示。

如歐洲科學(xué)家發(fā)明的激光測冰層厚度傳感器，，在度可達 0.1mm。人工測量法是指人為的在凍土上鑿出一個縱厚度。該方法測量較為直接，測量精度較高，但存在勞動力強點測量�；诮橘|(zhì)物理特性差異測量法，是根據(jù)空氣、固態(tài)土來實現(xiàn)凍土厚度測量，如崔麗琴、秦建敏等人應(yīng)用同平面多電度檢測[48]。效電阻傳感器用來測量保護性耕作融凍期的凍土厚度，該測量及固態(tài)土壤的電導(dǎo)率存在差異來實現(xiàn)測量的。研究表明，自等）均含有導(dǎo)電離子，在常溫下是導(dǎo)電的，且隨著溫度降低，升高，一般其電阻值在幾十歐姆到幾百 K 之間變化。在零下很大，以致于不少學(xué)者將其視為絕緣體處理。但相關(guān)學(xué)者研究（0～-20℃）依然存在導(dǎo)電能力，由于相對于水表現(xiàn)較為微弱 2.2 試驗所得的冰導(dǎo)電特性曲線。該圖表明在一定溫度范圍內(nèi)而升高[49-50]。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP274;S152

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本文編號：2654459