保护性耕作是保护环境、提高土壤质量的现代化耕作模式,而土壤环境各指标测量对指导农作物种植和农业生产具有重大意义。目前,土壤环境参数测量的方法和装置有很多,但是针对保护性耕作农用地的土壤环境参数测量装置较少。而适用于保护性耕作在融冻期的土壤环境参数的测量装置就更奇缺了。本文针对上述问题,设计了一套可用于保护性耕作融冻期的土壤环境参数测量装置。该装置综合运用传感器技术、无线通信技术和嵌入式测控技术等多种技术,在硬件开发设计中构建了冻土厚度监测、土壤温度监测和土壤湿度监测等模块实现了保护性耕作土壤环境参数的实时监测。本文的主要研究内容和取得的成果如下:(1)在综合分析土壤参数测量装置国内外研究现状的基础上,确定了保护性耕作土壤参数测量装置总体设计方案,并对装置的相关关键性技术进行了研究。(2)本文对装置的软硬件进行了合理设计。装置以嵌入式芯片STM32作为土壤参数采集终端核心处理器,根据空气、水、冰以及固态土壤的电导率存在差异来实现冻土厚度信息的实时采集,运用土壤水分传感器、地温测量传感器实现了土壤含水率和土壤温度等参数的测量。该装置设计中,以GPRS DTU模块作为土壤环境参数采集终端和远程服务器的无线通信连接设备,实现了土壤环境基本参数的远程传输、远程监测以及远程存储等功能。(3)基于VB和Access技术开发了一套远程监测管理系统——保护性耕作土壤环境参数监测系统。该系统采用DAO(Data Access Objects)技术访问Access数据库,运用TCP/IP协议来实现数据网络传输,具有多个功能界面,可以实现土壤参数远程实时监测、历史存储数据查询与分析、数据报表生成等多种功能。(4)分别开展了等效电阻传感器测量试验、系统通信测试试验以及田间测试试验。试验结果表明,本文设计利用等效电阻测量法测量冻土厚度方法比热电偶温度计测量法、冻深管测量法具有更高的测量精度和准确率;本文设计的装置运行性能稳定,远程通信质量安全、可靠,远程监测管理系统能够实时监测土壤参数信息,并对其储存分析,所用传感器完全可以满足数据测量的精度要求,装置可以满足远程监测的具体要求,具有很高的实用价值。