基于單片機(jī)原理的土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)

孟憲萌,尹茂生,朱 炎,劉登峰

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430078；2.西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，陜西 西安710048)

土壤鹽漬化、咸水下移、海水入侵等是土壤和地下水所面臨的嚴(yán)峻環(huán)境問(wèn)題。對(duì)土壤中鹽分運(yùn)移規(guī)律的研究可以為該類實(shí)際問(wèn)題的解決提供科學(xué)的理論依據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)地下水資源科學(xué)管理、土壤鹽漬化防治有著重要的意義。土壤中鹽分濃度的觀測(cè)可為土壤鹽分運(yùn)移問(wèn)題的研究提供不可或缺的數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)研究空間尺度的不同，土壤鹽分運(yùn)移研究可分為野外區(qū)域研究與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究。在野外區(qū)域研究中，對(duì)土壤鹽分濃度的觀測(cè)一般采用定點(diǎn)取樣觀測(cè)的方法，該方法可滿足野外研究所需精度較低的要求。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究是研究土壤鹽分運(yùn)移規(guī)律的重要方法，一般采用水箱或土柱作為土壤鹽分運(yùn)移場(chǎng)進(jìn)行室內(nèi)土壤鹽分運(yùn)移實(shí)驗(yàn)。在室內(nèi)土壤鹽分運(yùn)移實(shí)驗(yàn)中，使用較為普遍的土壤鹽分濃度觀測(cè)方法有兩種：一種為直接取樣觀測(cè)法；另一種為傳感器觀測(cè)法。直接取樣觀測(cè)法是通過(guò)在鹽分運(yùn)移場(chǎng)的邊壁留取樣孔，觀測(cè)時(shí)打開取樣孔，取一定量的溶液進(jìn)行測(cè)試，從而獲取每個(gè)觀測(cè)孔處相應(yīng)時(shí)間的土壤水溶液鹽分濃度值。該方法對(duì)水箱或土柱的設(shè)計(jì)要求較為簡(jiǎn)單，獲取的溶液信息較為完整，但取樣過(guò)程中對(duì)土壤鹽分運(yùn)移場(chǎng)內(nèi)流場(chǎng)的擾動(dòng)較大，且在水壓較高或者較低時(shí)取樣較為困難。隨著土壤鹽分傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器觀測(cè)法以其精度高、操作方便、不破壞流場(chǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)在土壤鹽分濃度觀測(cè)中得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。目前，在土壤鹽分觀測(cè)中使用較為普遍的傳感器為石墨電極傳感器，該傳感器配有溫度補(bǔ)償功能的熱敏電阻，具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)。

現(xiàn)有用于土壤鹽分濃度觀測(cè)的傳感器及觀測(cè)儀器均采用單點(diǎn)單次觀測(cè)，能夠?qū)Χ帱c(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)土壤鹽分濃度觀測(cè)的系統(tǒng)較為少見(jiàn)。然而，在土壤鹽分運(yùn)移試驗(yàn)過(guò)程中，為了能夠全面監(jiān)測(cè)土壤鹽分的運(yùn)移過(guò)程，常需要對(duì)多個(gè)點(diǎn)位同時(shí)進(jìn)行土壤鹽分濃度觀測(cè)。除此之外，土壤鹽分的運(yùn)移過(guò)程常常需要持續(xù)幾天甚至十幾天的時(shí)間，而且在土壤鹽分運(yùn)移過(guò)程中均需要對(duì)土壤鹽分濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。目前所用的土壤鹽分濃度觀測(cè)儀器在完成多點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)觀測(cè)任務(wù)時(shí)均存在較大的困難，或需耗費(fèi)大量的人力和物力。

本文利用單片機(jī)原理，以現(xiàn)有的單個(gè)FJA-10型土壤鹽分傳感器為基礎(chǔ)，開發(fā)了土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)土壤鹽分傳感器讀數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、記錄、傳輸，并基于C語(yǔ)言開發(fā)的上位機(jī)軟件，可通過(guò)有線、無(wú)線方式與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集頻率、信號(hào)轉(zhuǎn)換方程系數(shù)的設(shè)定與更改，同時(shí)可觀測(cè)各傳感器實(shí)時(shí)讀數(shù)并繪制土壤鹽分濃度變化曲線，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤鹽分的多通道進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

1 系統(tǒng)原理

土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)主要包含3個(gè)功能模塊，分別為信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、上位機(jī)控制單元(即上位機(jī)軟件)。

1.1 信號(hào)采集單元

信號(hào)采集單元主要由土壤鹽分傳感器構(gòu)成。根據(jù)測(cè)定對(duì)象的不同，原位測(cè)定土壤鹽分濃度的方法可分為土壤溶液電導(dǎo)率法和土壤表觀電導(dǎo)率法。其中，土壤表觀電導(dǎo)率法具有反應(yīng)時(shí)間快、對(duì)土壤含水率沒(méi)有嚴(yán)格要求、測(cè)定范圍廣等特點(diǎn)，但該方法所得結(jié)果受到土壤含水量、土壤質(zhì)地、溫度等諸多因素的影響，其測(cè)定精度較差，因此主要被應(yīng)用于對(duì)精度要求不高的室外觀測(cè)。

目前應(yīng)用于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的土壤鹽分濃度傳感器大多采用土壤溶液電導(dǎo)率法。1959年，Kemper首次提出并研制了土壤溶液電導(dǎo)率法傳感器，其主要構(gòu)件為多孔陶瓷片以及鑲嵌其中的土壤鹽分傳感器元件。當(dāng)傳感器埋入土壤中時(shí)，土壤中溶液在基質(zhì)勢(shì)的作用下進(jìn)入陶瓷片，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的離子擴(kuò)散使陶瓷片內(nèi)的離子濃度與土壤溶液鹽分濃度逐漸達(dá)到一致，從而可測(cè)量出土壤溶液的鹽分濃度。目前應(yīng)用較多的Cat No 5500型和TYC-2型土壤鹽分傳感器均是基于以上測(cè)試原理并加入熱敏元件進(jìn)行改進(jìn)的，其可以測(cè)得25℃條件下的土壤鹽分標(biāo)準(zhǔn)濃度值，已在土壤鹽分運(yùn)移研究中有著廣泛的應(yīng)用。基于多孔陶瓷理論的土壤鹽分傳感器具有精度高、操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但該類傳感器一般需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間且對(duì)土壤含水率有一定的要求。如TYC-2型土壤鹽分傳感器在土壤中達(dá)到平衡時(shí)需要的反應(yīng)時(shí)間為18～24 h，且土壤最小含水率不能低于12%。

FJA-10型土壤鹽分傳感器是在傳統(tǒng)陶瓷鉑電極傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，其采用了石墨電極和具有溫度補(bǔ)償作用的熱敏電阻，具有電極靈敏度高、電極性能穩(wěn)定、適用于高電導(dǎo)等特點(diǎn)，由于該傳感器主要是基于電場(chǎng)反應(yīng)原理，因此相對(duì)于傳統(tǒng)陶瓷原理傳感器在反應(yīng)時(shí)間上具有質(zhì)的提高，經(jīng)測(cè)試反應(yīng)時(shí)間一般小于20 s。然而，F(xiàn)JA-10型土壤鹽分傳感器的讀數(shù)精度相對(duì)傳統(tǒng)陶瓷鉑電極傳感器有稍許減小，據(jù)測(cè)試其相對(duì)平均偏差一般在5%～10%，且易受到土壤質(zhì)地的影響，土壤鹽分濃度觀測(cè)值相對(duì)于純?nèi)芤和寥利}分濃度值偏小。

對(duì)于野外試驗(yàn)，由于空間尺度較大，其土壤鹽分運(yùn)移速度相對(duì)較慢；對(duì)于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，其空間尺度較小，土壤鹽分運(yùn)移速度相對(duì)較快。為了使土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)具有較為廣泛的適用性，其信號(hào)采集單元采用南京傳滴儀器設(shè)備有限公司提供的反應(yīng)靈敏的FJA-10型土壤鹽分傳感器以及與其配套使用的FJA-11型土壤鹽分傳感器變送器。當(dāng)然，基于單片機(jī)原理的土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性和開放性，使用者也可以根據(jù)不同的實(shí)際需要選擇相應(yīng)的信號(hào)采集裝置。

1.2 數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理單元是土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、儲(chǔ)存和顯示。根據(jù)土壤鹽分濃度觀測(cè)的需要，數(shù)據(jù)處理單元需要實(shí)現(xiàn)以下功能：①同時(shí)對(duì)多個(gè)傳感器所采集的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與轉(zhuǎn)換；②將識(shí)別的土壤鹽分濃度觀測(cè)值以特定格式儲(chǔ)存到相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備中；③對(duì)土壤鹽分濃度觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；④與PC端上位機(jī)連接，以便通過(guò)PC端對(duì)土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置和更改。為了實(shí)現(xiàn)土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的以上功能，基于單片機(jī)原理的數(shù)據(jù)處理單元包含處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、SD儲(chǔ)存卡、藍(lán)牙串口、液晶顯示屏等模塊。其中，處理器是數(shù)據(jù)處理單元的控制核心，其根據(jù)事先錄入的程序來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換、SD儲(chǔ)存卡的讀寫、藍(lán)牙通信和液晶顯示屏等功能模塊的分工協(xié)作；模數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)采集單元輸出的連續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠被處理器直接使用的時(shí)間、幅度離散的數(shù)字信號(hào)；SD儲(chǔ)存卡為土壤鹽分濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)提供必要的存儲(chǔ)空間；藍(lán)牙串口可以為上位機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸和信息交流提供無(wú)線通道；液晶顯示屏可以顯示多個(gè)傳感器的觀測(cè)值和觀測(cè)時(shí)間。

1.3 上位機(jī)控制單元

土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)在對(duì)土壤鹽分濃度進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，根據(jù)不同的工作條件和土壤質(zhì)地，為了提高數(shù)據(jù)的精度和有效性，需要對(duì)觀測(cè)頻率和一些轉(zhuǎn)換方程參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和更改，因此需要利用上位機(jī)控制單元對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)以上功能需求。而上位機(jī)控制單元即上位機(jī)軟件基于C語(yǔ)言開發(fā)，可以增強(qiáng)軟件的可讀性和穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)主要由FJA-10型土壤鹽分傳感器、FJA-11型土壤鹽分傳感器變送器、土壤鹽分濃度觀測(cè)儀、上位機(jī)控制單元和電源管理單元組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of soil saline real-time observation system

FJA-11型土壤鹽分傳感器變送器是與FJA-10型土壤鹽分傳感器配套使用的信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，可以將FJA-10型土壤鹽分傳感器輸出的電導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被土壤鹽分濃度觀測(cè)儀識(shí)別的電壓信號(hào)，土壤鹽分傳感器的鹽分濃度測(cè)量范圍為0.01～0.30 mol/L，最小讀數(shù)為0.01 mol/L，配套測(cè)量精度優(yōu)于5%，土壤鹽分傳感器變送器采用12 V直流供電。

基于單片機(jī)原理的土壤鹽分濃度觀測(cè)儀的控制核心主要采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器STM32F103RCT6；模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用兩片8通道24位Δ-Σ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1256，實(shí)現(xiàn)對(duì)最多16個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；存儲(chǔ)模塊采用兩張8G容量SD儲(chǔ)存卡輪流儲(chǔ)存，每張卡儲(chǔ)存周期為24 h，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為TXT格式(見(jiàn)圖2)，方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理；藍(lán)牙串口模塊采用HC-05型藍(lán)牙模塊，可自由設(shè)定主機(jī)或從機(jī)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)之間的信息傳遞；液晶顯示屏模塊采用2.5寸液晶顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示多個(gè)傳感器上采集的土壤鹽分濃度值和觀測(cè)時(shí)間。

圖2 土壤鹽分濃度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式(濃度單位為mol/L，時(shí)間單位為s)Fig.2 Storage format of soil saline concentration data (units of concentration and time are mol/L and second,respectively)

電源管理單元給土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)提供12 V、5 V、3.3 V的直流電壓輸出。12 V電壓供給FJA-11型土壤鹽分傳感器變送器，5 V電壓供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，3.3 V電壓供給微控制器、液晶顯示屏等系統(tǒng)其他部分。其中12 V直流電壓由外部適配器接入，其輸出電流為2 A，可滿足系統(tǒng)16路傳感器變送器的電流需求；5 V直流電壓由高效率降壓穩(wěn)壓器LM2676S-5.0提供，其轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%，大大降低了系統(tǒng)的功耗；3.3 V直流電壓由低壓降壓穩(wěn)壓器AMS1117-3.3提供，該芯片具有過(guò)熱切斷和限流功能。另外，土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)還帶有一塊容量為6 800 mAh的12 V鋰電池作為備用電源，以保證在交流供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，備用電源能夠維持系統(tǒng)連續(xù)工作7 h。

上位機(jī)控制單元分為5個(gè)區(qū)域，分別為用戶設(shè)置區(qū)、測(cè)量控制區(qū)、數(shù)值顯示區(qū)、繪圖區(qū)和方程參數(shù)區(qū)。其中，用戶設(shè)置區(qū)主要用來(lái)設(shè)置藍(lán)牙串口編號(hào)、采樣間隔時(shí)間和控制測(cè)量系統(tǒng)的開關(guān)；測(cè)量控制區(qū)主要顯示SD儲(chǔ)存卡的容量、余量以及控制液晶顯示屏的開關(guān)和是否顯示探頭的校正參數(shù)區(qū)；數(shù)值顯示區(qū)用來(lái)實(shí)時(shí)顯示16路通道的土壤鹽分濃度數(shù)值；繪圖區(qū)可實(shí)時(shí)繪制多通道的土壤鹽分濃度變化趨勢(shì)圖，讓使用者更直觀地掌握數(shù)據(jù)變化；方程參數(shù)區(qū)一般是隱藏的，只有在測(cè)量控制區(qū)勾選“顯示方程參數(shù)”方框時(shí)，此區(qū)才會(huì)展開，方便使用者對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。上位機(jī)控制單元的界面效果，見(jiàn)圖3。

圖3 土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)中上位機(jī)控制單元的界面效果圖Fig.3 Interface effect picture of host computer software in the soil saline real-time observation system注：方程中y表示溶液濃度，單位為mol/L;x表示變送器的輸出信號(hào)值。

3 系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系及精度分析

土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的土壤鹽分濃度測(cè)量主要是基于土壤溶液鹽分濃度與電導(dǎo)率之間良好的相關(guān)關(guān)系。具體信號(hào)關(guān)系轉(zhuǎn)換過(guò)程為：前端土壤鹽分傳感器測(cè)得土壤溶液的電導(dǎo)率之后，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換輸出與電導(dǎo)率成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)傳給土壤鹽分濃度觀測(cè)儀；土壤鹽分濃度觀測(cè)儀中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)轉(zhuǎn)換方程將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為土壤鹽分濃度值進(jìn)行后續(xù)顯示、儲(chǔ)存和傳輸。系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系流程，見(jiàn)圖4。下面將對(duì)土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)中兩種主要的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即電導(dǎo)率-電壓、電導(dǎo)率-土壤鹽分濃度之間的關(guān)系進(jìn)行分析論述。

圖4 土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系流程圖Fig.4 Relationship flow chart of signal conversion in the soil saline real-time observation system

3.1 電導(dǎo)率與電壓之間的關(guān)系

根據(jù)FJA-10型土壤鹽分傳感器研發(fā)單位(南京傳滴儀器設(shè)備有限公司)提供的資料，該傳感器所測(cè)的電導(dǎo)率信號(hào)可經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓值與電導(dǎo)率值之間具有穩(wěn)定的線性關(guān)系，其相關(guān)度≥98%?；趦烧咧g的此種相關(guān)關(guān)系，模數(shù)轉(zhuǎn)換器可將變送器輸出的電壓值還原回電導(dǎo)率值，并基于電導(dǎo)率值與土壤鹽分濃度值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得到所測(cè)土壤的鹽分濃度。

3.2 電導(dǎo)率與土壤鹽分濃度之間的關(guān)系

當(dāng)土壤鹽分濃度在0.02 N～0.30 N范圍內(nèi)時(shí)，F(xiàn)JA-10型土壤鹽分傳感器所測(cè)的電導(dǎo)率值與土壤鹽分濃度值之間具有良好的相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)度≥98%，用二次方程進(jìn)行擬合時(shí)，其誤差小于0.4%。由于每個(gè)土壤鹽分傳感器在出廠之前均經(jīng)過(guò)了土壤鹽分濃度校正，并配有電導(dǎo)率-土壤鹽分濃度二次擬合方程，因此，基于電導(dǎo)率值與土壤鹽分濃度值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得到所測(cè)土壤的鹽分濃度。

4 系統(tǒng)應(yīng)用——一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)

將土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)中，對(duì)土柱中指定點(diǎn)的土壤鹽分濃度變化過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)。該一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)裝置中多孔介質(zhì)自上而下分別為砂層、黏性土層、砂層，采用定水頭定濃度供水，咸水向下流動(dòng)，土壤介質(zhì)中鹽分初始濃度為0，土壤鹽分傳感器分布在土柱一側(cè)，嵌入土柱中，見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)裝置Fig.5 Facility of one dimensional solution transport

圖6 土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)測(cè)圖Fig.6 Picture of soil saline real-time observation system

本次試驗(yàn)起止時(shí)間為2015年7月22日至2015年8月12日，土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)持續(xù)工作時(shí)間為22 d，超過(guò)500 h。在一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)過(guò)程中，該土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，觀測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，對(duì)土壤鹽分在土柱中的濃度變化過(guò)程記錄完整，證明其在土壤鹽分濃度觀測(cè)中具有可靠性。

5 結(jié)論與建議

本文基于單片機(jī)理論開發(fā)的土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1) 系統(tǒng)可對(duì)多個(gè)土壤鹽分濃度觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)觀測(cè)與記錄，彌補(bǔ)了人為觀測(cè)過(guò)程中需長(zhǎng)時(shí)間把守、對(duì)關(guān)鍵時(shí)段觀測(cè)數(shù)據(jù)不足等缺點(diǎn)。

(2) 系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示觀測(cè)點(diǎn)處土壤鹽分濃度的變化情況，方便研究人員對(duì)土壤鹽分的分布情況和運(yùn)移過(guò)程獲得直觀掌控。

(3) 系統(tǒng)將觀測(cè)數(shù)據(jù)以TXT格式儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存格式整齊、可讀性強(qiáng)，方便使用MATLAB等數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理和分析。此外，觀測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)文件容量為一整天的觀測(cè)數(shù)據(jù)，即0∶00—24∶00，系統(tǒng)會(huì)在每天0∶00重新創(chuàng)建一個(gè)新的TXT文件對(duì)下一天的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。

(4) 系統(tǒng)采用雙SD儲(chǔ)存卡交替存儲(chǔ)使用的模式，可方便對(duì)每天的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理和分析，而不影響系統(tǒng)的持續(xù)觀測(cè)和記錄，這樣能及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)觀測(cè)過(guò)程中的問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施。

(5) 系統(tǒng)安裝有上位機(jī)軟件的計(jì)算機(jī)可通過(guò)藍(lán)牙通訊的方式對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)以及土壤鹽分濃度的讀數(shù)時(shí)間間隔進(jìn)行控制。

另外，土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)還設(shè)有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈及備用電池，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將該系統(tǒng)應(yīng)用于一維土柱鹽分運(yùn)移試驗(yàn)的土壤鹽分濃度觀測(cè)中，系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行500 h以上，且工作性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)觀測(cè)準(zhǔn)確，證明其在土壤鹽分濃度觀測(cè)中具有可靠性。

為了使土壤鹽分實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠得到更為準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果，本文提出以下建議：①根據(jù)土壤質(zhì)地、土壤含水率、精度要求的不同，選擇合適的土壤鹽分傳感器與土壤鹽分觀測(cè)儀配套使用；②受不同土壤質(zhì)地、不同溶液組分的影響，該系統(tǒng)的土壤鹽分濃度觀測(cè)值會(huì)有偏差，故在測(cè)試前需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精度校正。