[發(fā)明專利]測量土壤風(fēng)蝕量的裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110240484.3
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102419248A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林劍輝;孫宇瑞;蔡祥;陳世超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01B11/24
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力侵蝕監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域及自動監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量土壤風(fēng)蝕量的裝置及方法。

背景技術(shù)

在中國北方干旱、半干旱及半濕潤地區(qū)，土壤風(fēng)蝕成為土地退化的主要原因之一。土壤風(fēng)蝕造成的土地退化已經(jīng)嚴重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于風(fēng)蝕將地表土壤顆粒進行時空上的重新分布和分選，所以必然會對所作用到的土壤以及與土壤有關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動乃至社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生深刻、深遠的影響。

風(fēng)蝕量(或稱風(fēng)蝕速率)是進行分級分類和制定防風(fēng)蝕措施規(guī)劃的重要指標和依據(jù)之一。由于缺乏合適的觀測儀器以及處理這一問題的科學(xué)哲學(xué)和邏輯學(xué)上的困難、一直沒有取得滿意的結(jié)果。目前對于中國北方土壤風(fēng)蝕量的估算主要有三種途徑：第一種途徑是野外調(diào)查相關(guān)地形、地物標志，如風(fēng)蝕土墩、風(fēng)蝕坑、建筑物基部風(fēng)鐘出露狀況等，估計或確定其年代后再估算風(fēng)蝕速率；或者在典型調(diào)查中選定采樣方塊采用插針法或地形測量法估算風(fēng)蝕速率。第二種途徑是利用儀器實地觀測地表風(fēng)沙流輸沙率，結(jié)合風(fēng)洞實驗計算風(fēng)蝕量。第三種途徑是在某些理論假設(shè)前提下通過取樣分析后用數(shù)學(xué)方法估算風(fēng)蝕強度。顯然，這些方法都還很不完善，所取得的結(jié)果相差十分懸殊，因而只能作為評估區(qū)域風(fēng)蝕相對強弱趨勢的一種參考，不能對風(fēng)蝕做精確的實驗分析與預(yù)報。應(yīng)用風(fēng)洞實驗測定的風(fēng)蝕強度，目前也只能是用定量數(shù)據(jù)定性地描述試驗樣品抗風(fēng)蝕的相對強弱。應(yīng)用系統(tǒng)仿真方法目前對于變量的選取、邊界條件的確定、內(nèi)部參數(shù)間的因果關(guān)系等都還不清楚，其結(jié)果與實際風(fēng)蝕量也相差很遠。當(dāng)然，這些方法都是值得進一步研究的，在解決土壤風(fēng)蝕問題過程中，都不失為有價值的研究途徑。

尤其是對于上述第一種方法中，目前尚無測量設(shè)備可以通過土壤風(fēng)蝕微地表變化獲取土壤風(fēng)蝕量的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致風(fēng)蝕量理論計算值與實際值存在較大的誤差，成為風(fēng)蝕研究中的一個關(guān)鍵瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何實現(xiàn)土壤風(fēng)蝕量的自動測量。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量土壤風(fēng)蝕量的裝置，包括：支柱，矩形支架，縱向電機，橫向支架，橫向電機，激光探頭；其中，

所述矩形支架由所述支柱支撐；所述橫向支架的左右兩端安裝于矩形支架上；所述縱向電機安裝于橫向支架一側(cè)；所述橫向電機安裝于橫向支架上；所述激光探頭固定安裝于橫向電機的底部。

其中，所述橫向支架能夠在矩形支架的寬度方向上移動；所述激光探頭能夠在橫向支架長度方向上移動。

其中，所述矩形支架的寬度方向上的兩條邊上部為齒條導(dǎo)軌，所述橫向支架左右兩端通過齒輪安裝于矩形支架上。

其中，還包括數(shù)據(jù)采集與控制器，分別與所述橫向電機、縱向電機及激光探頭連接。

其中，還包括上位機，與所述數(shù)據(jù)采集與控制器連接，所述上位機用于處理來自所述數(shù)據(jù)采集與控制器的數(shù)據(jù)，以得到土壤風(fēng)蝕量。

其中，還包括電源，分別與縱向電機、橫向電機、激光探頭、數(shù)據(jù)采集與控制器及上位機連接。

其中，所述數(shù)據(jù)采集與控制器包括：信號調(diào)理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊；其中，

所述信號調(diào)理模塊用于接收所述激光探頭的信號，對信號進行調(diào)理，并將調(diào)理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述信號調(diào)理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲模塊或所述數(shù)據(jù)傳輸模塊；

所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于保存所述數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)傳輸模塊；

所述控制模塊用于控制所述縱向電機及所述橫向電機的移動；

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將所述數(shù)據(jù)采集模塊或所述數(shù)據(jù)存儲模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)上傳給所述上位機。

本發(fā)明還提供了一種利用所述的裝置測量土壤風(fēng)蝕量的方法，包括以下步驟：

S1：將所述裝置放置于被測沙土上方，所述數(shù)據(jù)采集與控制器控制激光探頭移動到起始位置；

S2：所述數(shù)據(jù)采集與控制器控制橫向電機沿橫向支架從左向右移動，同時實時連續(xù)采集激光探頭測量到的沙土高度數(shù)據(jù)并保存；

S3：當(dāng)激光探頭移動到橫向支架最右端時，數(shù)據(jù)采集與控制器按預(yù)先設(shè)定的距離間隔控制縱向電機驅(qū)動橫向支架向下移動一個距離間隔；

S4：所述數(shù)據(jù)采集與控制器控制橫向電機沿橫向支架從右向左移動，同時實時連續(xù)采集激光探頭測量到的沙土高度數(shù)據(jù)并保存；