專利名稱：土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，因各種不合理的人類活動(dòng)所引起的土壤和土地退化問(wèn)題，已嚴(yán)重威脅著世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球土壤退化面積達(dá)1965萬(wàn)平方公里，占地表總面積的 13. 10%。就土壤退化類型來(lái)看，土壤侵蝕占退化面積的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一。全球土壤侵蝕退化中土壤水蝕影響占56%，其中53%是農(nóng)牧業(yè)不合理的生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成的。我國(guó)是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家和地區(qū)之一，土壤侵蝕及其生態(tài)、環(huán)境影響已成為當(dāng)今亟待解決的資源問(wèn)題。目前，田間基本上采用的是集水池法和翻斗法來(lái)解決水土流失問(wèn)題。集水池法投資成本高，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)徑流速度和徑流量。翻斗法可以間歇性地監(jiān)測(cè)無(wú)壓、低水頭、小流量的徑流。但兩者均只能對(duì)田間固定坡度的降雨徑流過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法快速便捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨及土壤下墊面條件的控制，引入的干擾比較大，且還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨徑流過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和管理。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種能夠用于進(jìn)行不同坡度、不同地表狀況及不同土壤下墊面條件下降雨徑流過(guò)程監(jiān)測(cè)的裝置。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括人工模擬降雨裝置、試驗(yàn)臺(tái)裝置、測(cè)試裝置；所述人工模擬降雨裝置包括水箱、第一安全閥、恒壓泵、第二安全閥、單向閥、電磁閥、流量計(jì)、升降架和噴頭；所述升降架包括升降梁、第一定滑輪、第二定滑輪、固定架、絞盤(pán)和減速電機(jī)；所述試驗(yàn)臺(tái)裝置包括試驗(yàn)臺(tái)、承土器外框、 第一導(dǎo)向斗、第一盛水器、承土器內(nèi)框、第二導(dǎo)向斗、第二盛水器和濾網(wǎng)；所述測(cè)試裝置包括測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集控制器，所述數(shù)據(jù)采集控制器用于采集接收到的數(shù)據(jù)；所述水箱、第一安全閥、恒壓泵、第二安全閥、單向閥、電磁閥、流量計(jì)和噴頭順序連接；噴頭安裝在升降梁上；升降梁、第一定滑輪、第二定滑輪、絞盤(pán)順序連接，絞盤(pán)與減速電機(jī)連接，第一定滑輪和第二定滑輪固接在固定架上，固定架與試驗(yàn)臺(tái)固接；承土器內(nèi)框嵌套在承土器外框底部的通孔處，第一導(dǎo)向斗上部與承土器外框相連，下部靠在第一盛水器內(nèi)壁上，第二導(dǎo)向斗上部與承土器內(nèi)框相連，第二導(dǎo)向斗下部穿過(guò)第一導(dǎo)向斗斜壁上的通孔并靠在第二盛水器內(nèi)壁上，濾網(wǎng)內(nèi)嵌在承土器內(nèi)框內(nèi)；第一盛水器和第二盛水器分別放置在第一壓力傳感器、第二壓力傳感器上。其中，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集控制器，所述數(shù)據(jù)采集控制器用于采集接收到的數(shù)據(jù)；所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器的輸出端均與數(shù)據(jù)采集控制器相連，電磁閥的控制端和流量計(jì)的輸出端均與數(shù)據(jù)采集控制器相連。其中，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)采集控制器連接的無(wú)線路由器。其中，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括第一電源模塊、第二電源模塊；第一電源模塊用于為數(shù)據(jù)采集控制器供電，所述第二電源模塊用于為第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和電磁閥 {共 O其中，所述承土器外框底部的通孔與承土器內(nèi)框直徑相同。其中，所述承土器內(nèi)框壁上均勻分布有過(guò)濾孔。其中，所述第一導(dǎo)向斗和第二導(dǎo)向斗為偏心導(dǎo)向。其中，所述第一電源模塊、第二電源模塊為交直流變壓器或者蓄電池。其中，升降梁、第一定滑輪、第二定滑輪、絞盤(pán)通過(guò)鋼絲繩順序連接，其中鋼絲繩的自由端連接升降梁，固定端連接絞盤(pán)。(三)有益效果本發(fā)明承土器內(nèi)框壁上均勻分布有過(guò)濾孔能夠保證徑流發(fā)生時(shí)水分能夠充分通過(guò)第一導(dǎo)向斗流入第一盛水器；同時(shí)第二導(dǎo)向斗上部與承土器內(nèi)框相連能夠保證噴頭噴出而未噴到土壤樣本上的水量流入第二盛水器，從而精確實(shí)現(xiàn)模擬降雨。另外，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控土壤降雨徑流過(guò)程的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，使得試驗(yàn)環(huán)境得以精確控制，能方便地進(jìn)行不同坡度、不同地表狀況下及不同土壤下墊面條件下降雨徑流過(guò)程的監(jiān)測(cè)和水蝕機(jī)理的研究，成本較低，數(shù)據(jù)可靠。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中標(biāo)記A處的零件爆炸圖；圖3是本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其與其它部分的連接框圖。圖中1、水箱，2、第一安全閥，3、恒壓泵，4、第二安全閥，5、單向閥，6、電磁閥，7、流量計(jì)，8、噴頭，9、升降梁，10、第一定滑輪，11、固定架，12、第二定滑輪，13、鋼絲繩，14、絞盤(pán)， 15、減速電機(jī)，16、桌式試驗(yàn)臺(tái)，17、濾網(wǎng)，18、承土器內(nèi)框，19、第二導(dǎo)向斗，20、第二盛水器， 21、第一壓力傳感器，22、第二壓力傳感器，23、第一盛水器，24、第一導(dǎo)向斗，25、承土器外框，26、第一電源模塊，27、數(shù)據(jù)采集控制器，28、無(wú)線路由器，29、筆記本電腦，31、第二電源模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。參見(jiàn)圖1、2、3，本發(fā)明的土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由人工模擬降雨裝置、試驗(yàn)臺(tái)裝置、測(cè)試裝置組成。所述人工模擬降雨裝置包括水箱1、第一安全閥2、恒壓泵3、第二安全閥4、單向閥5、電磁閥6、流量計(jì)7、升降架和噴頭8。其中所述升降架由升降梁9、鋼絲繩 13、第一定滑輪10、第二定滑輪12、固定架11、絞盤(pán)14和減速電機(jī)15組成，所述噴頭8為標(biāo)準(zhǔn)型多功能噴頭。所述試驗(yàn)臺(tái)裝置包括桌式試驗(yàn)臺(tái)16、承土器外框25、第一導(dǎo)向斗M、第一盛水器23、承土器內(nèi)框18、第二導(dǎo)向斗19、第二盛水器20和濾網(wǎng)17組成，其中所述承土器外框25底部開(kāi)設(shè)與承土器內(nèi)框18相同直徑的通孔，且和承土器內(nèi)框18配套使用，具體形狀不限，但同一套外觀形狀必須一致，所述承土器內(nèi)框18壁上均勻分布有過(guò)濾孔，所述第一導(dǎo)向斗M和第二導(dǎo)向斗19為偏心導(dǎo)向，且第一導(dǎo)向斗M斜壁上開(kāi)設(shè)一通孔。所述測(cè)試裝置由測(cè)試系統(tǒng)、筆記本電腦四組成，其中所述測(cè)試系統(tǒng)由第一壓力傳感器21、第二壓力傳感器22、第一電源模塊沈、第二電源模塊31、數(shù)據(jù)采集控制器27和無(wú)線路由器觀組成，所述第一、第二電源模塊可以是交直流變壓器，也可是小型蓄電池，所述數(shù)據(jù)采集控制器的CPU為80188 (X86)，配有12位多通道模擬量輸入/出模塊、數(shù)字量輸入/出模塊。試驗(yàn)測(cè)試前，將水箱1、第一安全閥2、恒壓泵3、第二安全閥4、單向閥5、電磁閥6、 流量計(jì)7、和噴頭8順序連接，噴頭8安裝在升降架的升降梁9上，升降梁9、第一定滑輪10、 第二定滑輪12、絞盤(pán)14通過(guò)鋼絲繩13順序連接，其中鋼絲繩13的自由端連接升降梁9，固定端連接絞盤(pán)14，絞盤(pán)14與減速電機(jī)15連接，第一定滑輪10和第二定滑輪12固接在固定架11上，固定架11與桌式試驗(yàn)臺(tái)16固接；承土器內(nèi)框18嵌套在承土器外框25底部的通孔處，第一導(dǎo)向斗M上部與承土器外框25相連，下部緊靠第一盛水器23內(nèi)壁，第二導(dǎo)向斗19上部與承土器內(nèi)框18相連，第二導(dǎo)向斗19下部要穿過(guò)第一導(dǎo)向斗M斜壁上的通孔緊靠在第二盛水器20內(nèi)壁，濾網(wǎng)17內(nèi)嵌在承土器內(nèi)框18內(nèi)；第一壓力傳感器21、第二壓力傳感器22分別承載第一盛水器20和第二盛水器23，第一壓力傳感器21的輸出端21’、 第二壓力傳感器22的輸出端22’均與數(shù)據(jù)采集控制器27相連，電磁閥6的控制端6’和流量計(jì)7的輸出端V均與數(shù)據(jù)采集控制器27相連，傳感器21、22和電磁閥6可共用第二電源模塊31，第一電源模塊沈單獨(dú)為數(shù)據(jù)采集控制器27供電，數(shù)據(jù)采集控制器27輸出通過(guò)普通網(wǎng)線與無(wú)線路由器觀相連，內(nèi)置程序設(shè)置為通電自運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)試驗(yàn)要求，通過(guò)調(diào)節(jié)升降架固定好噴頭8位置，以獲得期望的模擬降雨量，在承土器內(nèi)框18和承土器外框25之間填充要試驗(yàn)的樣品，并按要求設(shè)置坡度及相應(yīng)的地表狀況。測(cè)試中，筆記本電腦四發(fā)出開(kāi)始指令，電磁閥6通電打開(kāi)，開(kāi)始模擬降雨，由第一壓力傳感器21、第二壓力傳感器22分別實(shí)時(shí)記錄相應(yīng)盛水器中質(zhì)量的變化，流量計(jì)7記錄所模擬降雨的總量，然后分別傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集控制器27，相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線路由器觀傳輸至安裝在筆記本電腦四上，當(dāng)徑流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，由筆記本電腦四下達(dá)指令經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制器 27來(lái)斷開(kāi)電磁閥6，切斷供水，模擬降雨停止。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明在室內(nèi)利用人工模擬降雨，不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水蝕現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)變化，而且能方便地進(jìn)行不同坡度、不同地表狀況及不同土壤下墊面條件下降雨徑流過(guò)程的監(jiān)測(cè)和水蝕機(jī)理的研究，試驗(yàn)土壤的地表狀況可任意設(shè)置，坡度可調(diào)范圍為0-30°。其不僅成本低，而且能夠?yàn)橥寥狼治g機(jī)理研究提供有效依據(jù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括人工模擬降雨裝置、試驗(yàn)臺(tái)裝置、測(cè)試裝置；所述人工模擬降雨裝置包括水箱(1)、第一安全閥O)、恒壓泵(3)、第二安全閥G)、單向閥(5)、電磁閥(6)、流量計(jì)(7)、升降架和噴頭(8)；所述升降架包括升降梁(9)、第一定滑輪(10)、第二定滑輪(12)、固定架(11)、絞盤(pán)(14)和減速電機(jī)(15)；所述試驗(yàn)臺(tái)裝置包括試驗(yàn)臺(tái)、承土器外框(25)、第一導(dǎo)向斗(M)、第一盛水器(23)、承土器內(nèi)框 (18)、第二導(dǎo)向斗(19)、第二盛水器00)和濾網(wǎng)(17)；所述測(cè)試裝置包括測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括第一壓力傳感器(21)、第二壓力傳感器02)；所述水箱(1)、第一安全閥O)、恒壓泵(3)、第二安全閥G)、單向閥(5)、電磁閥(6)、 流量計(jì)(7)和噴頭(8)順序連接；噴頭(8)安裝在升降梁(9)上；升降梁(9)、第一定滑輪(10)、第二定滑輪(12)、絞盤(pán)(14)順序連接，絞盤(pán)(14)與減速電機(jī)(15)連接，第一定滑輪 (10)和第二定滑輪(1 固接在固定架(11)上，固定架(11)與試驗(yàn)臺(tái)固接；承土器內(nèi)框 (18)嵌套在承土器外框0 底部的通孔處，第一導(dǎo)向斗04)上部與承土器外框05)相連，下部靠在第一盛水器內(nèi)壁上，第二導(dǎo)向斗(19)上部與承土器內(nèi)框(18)相連，第二導(dǎo)向斗(19)下部穿過(guò)第一導(dǎo)向斗04)斜壁上的通孔并靠在第二盛水器OO)內(nèi)壁上，濾網(wǎng) (17)內(nèi)嵌在承土器內(nèi)框(18)內(nèi)；第一盛水器OO)和第二盛水器分別放置在第一壓力傳感器(21)、第二壓力傳感器0 上。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集控制器(27)， 用于采集接收到的數(shù)據(jù)；所述第一壓力傳感器(21)、第二壓力傳感器0 的輸出端均與數(shù)據(jù)采集控制器(XT)相連，電磁閥(6)的控制端(6’ )和流量計(jì)(7)的輸出端(7’ )均與數(shù)據(jù)采集控制器(XT)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)采集控制器(XT)連接的無(wú)線路由器08)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括第一電源模塊( )、第二電源模塊(31)；第一電源模塊06)用于為數(shù)據(jù)采集控制器(XT)供電，所述第二電源模塊(31)用于為第一壓力傳感器(21)、第二壓力傳感器02)和電磁閥(6)供電。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述承土器外框05)底部的通孔與承土器內(nèi)框(18)直徑相同。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述承土器內(nèi)框(18)壁上均勻分布有過(guò)濾孔。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)向斗04)和第二導(dǎo)向斗(19)為偏心導(dǎo)向。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊1( )、電源模塊II(31)為交直流變壓器或者蓄電池。
9.如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，升降梁(9)、第一定滑輪(10)、第二定滑輪(12)、絞盤(pán)(14)通過(guò)鋼絲繩(1 順序連接，其中鋼絲繩(1 的自由端連接升降梁(9)，固定端連接絞盤(pán)(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤徑流遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域，包括人工模擬降雨裝置、試驗(yàn)臺(tái)裝置、測(cè)試裝置。其中人工模擬降雨裝置包括水箱、安全閥、恒壓泵、單向閥、電磁閥、流量計(jì)、升降架和噴頭；試驗(yàn)臺(tái)裝置包括桌式試驗(yàn)臺(tái)、承土器、導(dǎo)向斗、盛水器和濾網(wǎng)；測(cè)試裝置包括測(cè)試系統(tǒng)等。本發(fā)明能方便地進(jìn)行不同坡度、不同地表狀況下及不同土壤下墊面條件下降雨徑流過(guò)程的監(jiān)測(cè)和水蝕機(jī)理的研究，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)土壤徑流的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102253180SQ201110109499
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者喬曉東, 何進(jìn), 朱惠斌, 李慧, 李洪文, 王慶杰 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)