本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)，具體為一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

1、高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶是生態(tài)系統(tǒng)中一種極具研究?jī)r(jià)值的區(qū)域，位于森林與高山草甸或荒地之間。由于海拔高、氣候寒冷且氣候條件多變，該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境極為脆弱，對(duì)降水、積雪和融雪等水文過(guò)程非常敏感。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)該區(qū)域的降雨過(guò)程及相關(guān)環(huán)境參數(shù)，對(duì)于理解氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)以及水資源管理具有重要意義。

2、在傳統(tǒng)的野外觀測(cè)中，設(shè)備在高寒環(huán)境下經(jīng)常面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。寒冷的氣候和頻繁的冰雪天氣使得設(shè)備機(jī)械部件易受損，尤其是雨量計(jì)等裝置容易因低溫導(dǎo)致的結(jié)冰而失效。同時(shí)，高寒地區(qū)的供電資源有限，供電系統(tǒng)難以穩(wěn)定工作，影響設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行。這些問(wèn)題使得現(xiàn)有的觀測(cè)設(shè)備難以滿足高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶的長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)需求。因此針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶中野外觀測(cè)設(shè)備在低溫、冰雪環(huán)境下易受損和供電不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，包括穩(wěn)定架、與穩(wěn)定架連接的保護(hù)座、收集機(jī)構(gòu)、加固部件和連接柱，所述收集機(jī)構(gòu)用于收集雨水并同步觀測(cè)降雨量，所述收集機(jī)構(gòu)外壁設(shè)置有加熱組件，其用于對(duì)收集到的雨水進(jìn)行加熱處理，使雨水在低溫條件下保持液態(tài)狀態(tài)，所述加固部件用于將穩(wěn)定架穩(wěn)固地固定在土壤中，所述加熱組件外壁和保護(hù)座內(nèi)壁均設(shè)置有光能回收組件，其用于吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電，為整體裝置供電，所述收集機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有安裝架，所述安裝架中部轉(zhuǎn)動(dòng)有轉(zhuǎn)桿，所述轉(zhuǎn)桿頂部安裝有風(fēng)向儀，所述風(fēng)向儀采用輕質(zhì)光學(xué)材料制成，太陽(yáng)能光線通過(guò)風(fēng)向儀外壁折射至太陽(yáng)能板上，所述連接柱通過(guò)驅(qū)動(dòng)組件連接有調(diào)節(jié)柱，所述調(diào)節(jié)柱內(nèi)設(shè)置有可伸縮的探頭，其在驅(qū)動(dòng)組件和保護(hù)座中部連接的插柱協(xié)助下，無(wú)損與土壤接觸。

3、優(yōu)選的，所述收集機(jī)構(gòu)包括防護(hù)箱，所述防護(hù)箱安裝在穩(wěn)定架頂部，所述防護(hù)箱內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)有翻斗，所述翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)軸外壁安裝有機(jī)械計(jì)數(shù)器，所述防護(hù)箱頂部安裝有連通管，所述連通管頂部連接有收集斗，所述雨水、雨雪等物質(zhì)均由收集斗收集，經(jīng)過(guò)收集斗底部過(guò)濾板過(guò)濾處理，流入連通管并通過(guò)其底部導(dǎo)液頭落至翻斗中，所述翻斗任一側(cè)重量比另一個(gè)重，則朝重的一方傾斜，液體通過(guò)防護(hù)箱兩側(cè)開設(shè)的通孔一流入加熱組件中。

4、優(yōu)選的，所述加熱組件包括加熱箱，所述加熱箱套設(shè)在防護(hù)箱外壁，所述加熱箱內(nèi)部的液體在加熱環(huán)形管加熱處理下，蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，所述加熱環(huán)形管頂部貫設(shè)有多個(gè)導(dǎo)氣管，多個(gè)所述導(dǎo)氣管另一端連接有集氣箱，所述集氣箱套設(shè)在連通管外部，所述集氣箱外壁貫設(shè)有排氣管。

5、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)桿底部連接有多個(gè)清潔刷，多個(gè)所述清潔刷下表面與過(guò)濾板上表面緊貼。

6、優(yōu)選的，所述輕質(zhì)光學(xué)材料任選聚碳酸酯、丙烯酸和聚丙烯中的一種。

7、優(yōu)選的，所述加固部件包括多個(gè)穩(wěn)定柱，多個(gè)所述穩(wěn)定柱分別安裝在穩(wěn)定架底部三個(gè)拐角處，每個(gè)所述穩(wěn)定柱外壁均安裝有多組倒刺。

8、優(yōu)選的，所述光能回收組件包括多個(gè)安裝桿，多個(gè)所述安裝桿均安裝在加熱箱外壁，多個(gè)所述安裝桿頂端均安裝有太陽(yáng)能板，所述保護(hù)座內(nèi)部安裝有太陽(yáng)能控制器、蓄電池和逆變器，所述太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池和逆變器之間依次連接。

9、優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)，所述電機(jī)安裝在保護(hù)座內(nèi)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)端連接有齒輪二，所述調(diào)節(jié)柱外壁連接有連接件，所述連接件外壁連接有齒輪一，所述齒輪一外部齒尖與齒輪二外部齒尖嚙合，所述連接件上下兩側(cè)分別與連接柱和插柱轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

10、優(yōu)選的，所述連接件中部滑動(dòng)有探頭，所述探頭外部套設(shè)有彈簧，所述探頭外壁固定有固定板，所述探頭和固定板均設(shè)置在調(diào)節(jié)柱內(nèi)，所述探頭檢測(cè)端與插柱外壁接觸，所述插柱外部開設(shè)有通孔二，所述探頭和通孔二位于同一水平面上。

11、優(yōu)選的，多個(gè)所述太陽(yáng)能板環(huán)繞在風(fēng)向儀外部。

12、工作原理：本發(fā)明野外觀測(cè)裝置在進(jìn)行使用時(shí)，需先在高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶尋找合適的安裝地點(diǎn)，然后將設(shè)備底部的穩(wěn)定柱和插柱插入土壤中，可借用外部工具協(xié)助穩(wěn)定柱和插柱順利進(jìn)入土壤中，在穩(wěn)定柱深入到土壤中時(shí)，柱子外部的倒刺開始接觸并嵌入周圍的土壤，隨著穩(wěn)定柱子繼續(xù)深入，倒刺會(huì)進(jìn)一步嵌入土壤，形成一種“鎖緊”效果，當(dāng)插柱進(jìn)入土壤后，電機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪二旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪一同步旋轉(zhuǎn)，從而使得調(diào)節(jié)柱帶動(dòng)探頭沿插柱內(nèi)壁滑動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)通孔二時(shí)，探頭受到的擠壓力消失，此時(shí)彈簧產(chǎn)生回彈的反作用力，推動(dòng)固定板帶動(dòng)探頭移動(dòng)，使得探頭進(jìn)入通孔二內(nèi)，與土壤接觸進(jìn)行土壤濕度和溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在降雨過(guò)程中，其雨水會(huì)通過(guò)收集斗經(jīng)過(guò)過(guò)濾板過(guò)濾，順著連通管和導(dǎo)液頭落入翻斗中，當(dāng)一側(cè)水量比另一側(cè)重時(shí)，翻斗翻動(dòng)，雨水通過(guò)通孔一進(jìn)入到加熱箱中，加熱環(huán)形管啟動(dòng)對(duì)雨水加熱，使其蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入集氣箱，然后經(jīng)過(guò)排氣管排出，確保雨水不會(huì)在加熱箱中積累，在雨雪或冰凍環(huán)境時(shí)，集氣箱內(nèi)部由于蒸汽的作用，其散發(fā)熱量，從而可對(duì)收集斗內(nèi)部冰雪進(jìn)行融化，使其轉(zhuǎn)化為液體，避免設(shè)備受到冷凍出現(xiàn)損壞的同時(shí)，可同步收集雨水，從而使得裝置能夠適應(yīng)高寒環(huán)境下的觀測(cè)工作，在日常使用過(guò)程中，風(fēng)會(huì)帶動(dòng)風(fēng)向儀旋轉(zhuǎn)，從而使得轉(zhuǎn)桿同步旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)多個(gè)風(fēng)向儀對(duì)過(guò)濾板頂部雜物進(jìn)行清理，避免堵塞，保證雨水的正常進(jìn)入，同步隨著風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)，其太陽(yáng)光線會(huì)受到風(fēng)向儀外壁的折射被太陽(yáng)能板吸收，太陽(yáng)能板吸收太陽(yáng)光線，由太陽(yáng)能控制器轉(zhuǎn)化為直流電，蓄電池控制充電過(guò)程，存儲(chǔ)電能，在使用時(shí)，逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，供設(shè)備使用。

13、本發(fā)明提供了一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置。

14、具備以下有益效果：

15、1、本發(fā)明通過(guò)利用翻斗式雨量計(jì)原理，對(duì)野外降雨過(guò)程進(jìn)行降雨量觀測(cè)，同時(shí)自動(dòng)收集雨水，利用加熱部件對(duì)其進(jìn)行加熱，產(chǎn)生蒸汽，從而使得該裝置能夠適應(yīng)高寒環(huán)境，解決了雨雪或冰凍環(huán)境下裝置易損壞的問(wèn)題。

16、2、本發(fā)明通過(guò)增設(shè)了光能利用部件，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能供設(shè)備運(yùn)行使用，解決了傳統(tǒng)設(shè)備在高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶供電困難的問(wèn)題。

17、3、本發(fā)明通過(guò)在利用輕質(zhì)光學(xué)材料制備風(fēng)向儀的葉片部分，可在裝置觀測(cè)過(guò)程中，將光線引導(dǎo)并聚集到太陽(yáng)能板上，從而提高太陽(yáng)能板的光能利用率，解決了太陽(yáng)能板在高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶位置中能源利用效率低的問(wèn)題。

18、4、本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)了可伸縮的保護(hù)組件，對(duì)進(jìn)入土壤重點(diǎn)溫度和濕度測(cè)量探頭進(jìn)行保護(hù)，從而避免土壤中的石塊等固體物質(zhì)對(duì)其造成傷害，繼而有效提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，包括穩(wěn)定架(1)、與穩(wěn)定架(1)連接的保護(hù)座(25)、收集機(jī)構(gòu)、加固部件和連接柱(21)，其特征在于：所述收集機(jī)構(gòu)用于收集雨水并同步觀測(cè)降雨量，所述收集機(jī)構(gòu)外壁設(shè)置有加熱組件，其用于對(duì)收集到的雨水進(jìn)行加熱處理，使雨水在低溫條件下保持液態(tài)狀態(tài)，所述加固部件用于將穩(wěn)定架(1)穩(wěn)固地固定在土壤中，所述加熱組件外壁和保護(hù)座(25)內(nèi)壁均設(shè)置有光能回收組件，其用于吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電，為整體裝置供電，所述收集機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有安裝架(15)，所述安裝架(15)中部轉(zhuǎn)動(dòng)有轉(zhuǎn)桿(16)，所述轉(zhuǎn)桿(16)頂部安裝有風(fēng)向儀(17)，所述風(fēng)向儀(17)采用輕質(zhì)光學(xué)材料制成，太陽(yáng)能光線通過(guò)風(fēng)向儀(17)外壁折射至太陽(yáng)能板(20)上，所述連接柱(21)通過(guò)驅(qū)動(dòng)組件連接有調(diào)節(jié)柱(28)，所述調(diào)節(jié)柱(28)內(nèi)設(shè)置有可伸縮的探頭(29)，其在驅(qū)動(dòng)組件和保護(hù)座(25)中部連接的插柱(23)協(xié)助下，無(wú)損與土壤接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述收集機(jī)構(gòu)包括防護(hù)箱(2)，所述防護(hù)箱(2)安裝在穩(wěn)定架(1)頂部，所述防護(hù)箱(2)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)有翻斗(3)，所述翻斗(3)轉(zhuǎn)動(dòng)軸外壁安裝有機(jī)械計(jì)數(shù)器(4)，所述防護(hù)箱(2)頂部安裝有連通管(5)，所述連通管(5)頂部連接有收集斗(7)，所述雨水、雨雪等物質(zhì)均由收集斗(7)收集，經(jīng)過(guò)收集斗(7)底部過(guò)濾板(14)過(guò)濾處理，流入連通管(5)并通過(guò)其底部導(dǎo)液頭(6)落至翻斗(3)中，所述翻斗(3)任一側(cè)重量比另一個(gè)重，則朝重的一方傾斜，液體通過(guò)防護(hù)箱(2)兩側(cè)開設(shè)的通孔一(8)流入加熱組件中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述加熱組件包括加熱箱(9)，所述加熱箱(9)套設(shè)在防護(hù)箱(2)外壁，所述加熱箱(9)內(nèi)部的液體在加熱環(huán)形管(10)加熱處理下，蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，所述加熱環(huán)形管(10)頂部貫設(shè)有多個(gè)導(dǎo)氣管(11)，多個(gè)所述導(dǎo)氣管(11)另一端連接有集氣箱(12)，所述集氣箱(12)套設(shè)在連通管(5)外部，所述集氣箱(12)外壁貫設(shè)有排氣管(13)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)桿(16)底部連接有多個(gè)清潔刷(18)，多個(gè)所述清潔刷(18)下表面與過(guò)濾板(14)上表面緊貼。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述輕質(zhì)光學(xué)材料任選聚碳酸酯、丙烯酸和聚丙烯中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述加固部件包括多個(gè)穩(wěn)定柱(36)，多個(gè)所述穩(wěn)定柱(36)分別安裝在穩(wěn)定架(1)底部三個(gè)拐角處，每個(gè)所述穩(wěn)定柱(36)外壁均安裝有多組倒刺(37)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述光能回收組件包括多個(gè)安裝桿(19)，多個(gè)所述安裝桿(19)均安裝在加熱箱(9)外壁，多個(gè)所述安裝桿(19)頂端均安裝有太陽(yáng)能板(20)，所述保護(hù)座(25)內(nèi)部安裝有太陽(yáng)能控制器(33)、蓄電池(34)和逆變器(35)，所述太陽(yáng)能板(20)、太陽(yáng)能控制器(33)、蓄電池(34)和逆變器(35)之間依次連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)(26)，所述電機(jī)(26)安裝在保護(hù)座(25)內(nèi)，所述電機(jī)(26)驅(qū)動(dòng)端連接有齒輪二(27)，所述調(diào)節(jié)柱(28)外壁連接有連接件(22)，所述連接件(22)外壁連接有齒輪一(24)，所述齒輪一(24)外部齒尖與齒輪二(27)外部齒尖嚙合，所述連接件(22)上下兩側(cè)分別與連接柱(21)和插柱(23)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，所述連接件(22)中部滑動(dòng)有探頭(29)，所述探頭(29)外部套設(shè)有彈簧(30)，所述探頭(29)外壁固定有固定板(31)，所述探頭(29)和固定板(31)均設(shè)置在調(diào)節(jié)柱(28)內(nèi)，所述探頭(29)檢測(cè)端與插柱(23)外壁接觸，所述插柱(23)外部開設(shè)有通孔二(32)，所述探頭(29)和通孔二(32)位于同一水平面上。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，其特征在于，多個(gè)所述太陽(yáng)能板(20)環(huán)繞在風(fēng)向儀(17)外部。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶降雨過(guò)程的野外觀測(cè)裝置，包括穩(wěn)定架、與穩(wěn)定架連接的保護(hù)座、收集機(jī)構(gòu)、加固部件和連接柱，所述收集機(jī)構(gòu)用于收集雨水并同步觀測(cè)降雨量，所述收集機(jī)構(gòu)外壁設(shè)置有加熱組件，其用于對(duì)收集到的雨水進(jìn)行加熱處理，使雨水在低溫條件下保持液態(tài)狀態(tài)，所述加固部件用于將穩(wěn)定架穩(wěn)固地固定在土壤中，所述加熱組件外壁和保護(hù)座內(nèi)壁均設(shè)置有光能回收組件。通過(guò)結(jié)合翻斗式雨量計(jì)、光能利用組件、輕質(zhì)風(fēng)向儀葉片和可伸縮保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)了高寒山區(qū)林線交錯(cuò)帶中對(duì)降雨量、太陽(yáng)能利用和土壤溫濕度的高效觀測(cè)，解決了傳統(tǒng)設(shè)備在極端環(huán)境下的易損壞、供電困難及測(cè)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：金銘,馬銀山,王順利,武秀榮,何俊齡,袁浩,紀(jì)浩坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河西學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23