[發明專利]土壤風蝕沙化監測集沙儀

有效

• 申請號: 201210313893.6
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102853986A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 林劍輝;李寧;郭波;孫超
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及土壤風蝕監測技術領域，特別是涉及一種土壤風蝕沙化監測集沙儀。

背景技術

在21世紀的世界十大環境問題中，土地荒漠化是最嚴重的問題，而造成土地荒漠化最主要的原因則是土壤風蝕。土壤風蝕是指一定速度的氣流作用于松散的土壤，造成土壤表層顆粒的位移、搬運以及堆積等，從而導致土壤結構的破壞，土壤中物質的丟失等。土壤風蝕問題由來已久，在世界范圍內廣泛分布，據統計，每年全球有9億多人要受到土壤風蝕的危害，全球面積的四分之一要受到沙漠化的威脅，由此造成的經濟損失高達420多億美元。我國北方地區處于亞洲的中部，受溫帶大陸性氣候影響嚴重，干旱少雨，雨水季節分布不均，多集中于夏季，是土壤風蝕的高發地帶，受土壤風蝕影響的土地面積占我國國土面積的一半以上。土壤風蝕給我國國民經濟造成了巨大損失。土壤風蝕的危害主要表現在兩個方面：一是使農牧區的土質嚴重退化，造成農牧區嚴重減產；二是使環境惡化，對人們正常的生活造成嚴重，如造成多起嚴重的鐵路事故，造成航班的延誤。

要減小土壤風蝕的危害，首先就是要得到土壤風蝕的規律。土壤風蝕沙化數據的采集一直擺在研究此問題的突出位置。集沙儀是探究野外和室內風洞觀測風沙流結構特征、土壤風蝕和沙化程度以及沙丘移動運動等風沙運動規律時所需的儀器，是用于測量風沙流結構和風沙流中輸沙量的科學研究儀器。因此，集沙儀是研究土壤風蝕規律的重要工具，對減小土壤風蝕的危害有著極其重要的意義。

為了方便而且準確地得到有關土壤風蝕的數據，就需要一臺切實可靠的集沙儀，而集沙儀的關鍵部位便是集沙機構。因此，設計一種簡單可靠的集沙機構對風蝕研究有極其重要的意義。

現有的集沙儀主要有現有的集沙儀主要有旋風分離式、多口方口式、翻斗式等。目前的集沙儀主要存在以下不足：1、旋風分離式，翻斗式等的集沙儀通常用于單點（層）測量，不易做成縱向剖面多層測量的結構，不適用測量輸沙量和風沙流結構；2、數據測量主要依靠人力完成，且不能實現連續采集數據；3、不能在沙子達到一定質量時進行報警以及自動卸沙。因此，現有集沙儀無法適應當前的信息化需求。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何提供一種低能耗、自動的連續采集土壤風蝕沙化數據的集沙儀。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種土壤沙化監測集沙儀，所述集沙儀包括支架、風沙通道、集沙筒、電機、控制器和稱重傳感器；所述集沙筒的一端和電機同軸連接，另一端以可轉動的方式安裝在所述支架上，所述集沙筒的筒壁上開有集沙口；所述風沙通道的兩端分別設有風沙進口和風沙出口，所述風沙通道的風沙出口端安裝在支架上，其風沙出口抵在所述集沙筒的筒壁上；所述稱重傳感器安裝在支架上位于集沙筒的下方；所述控制器分別與稱重傳感器和電機連接，所述控制器采集所述稱重傳感器的沙量數據并進行數據處理后向電機發送控制信號，以控制電機驅動集沙筒轉動進行裝沙或卸沙。

其中，所述集沙筒的筒壁由紗網包裹的筒架構成。

其中，所述紗網的細度為450~550目。

其中，所述電機采用步進電機。

其中，所述風沙通道設置為楔形，所述風沙出口的橫截面積大于風沙進口的橫截面積。

其中，所述集沙筒與支架連接的一端設有反轉控制機構，所述反轉控制機構用于限制集沙筒轉動的角度。

其中，所述反轉控制機構包括卡榫和限位柱體，所述限位柱體固定在所述集沙筒的底板上，所述卡榫固定在所述支架上，所述卡榫為朝向風沙方向的開口L形，當集沙筒轉動時可帶動限位柱體在卡榫內轉動；當集沙筒裝沙時，所述限位柱體抵在卡榫的豎段；當集沙筒卸沙時，所述限位柱體抵在卡榫的橫段。

其中，所述集沙儀還包括導沙板，所述導沙板固定在所述支架上并位于所述稱重傳感器的下方，所述導沙板水平傾斜20~60°。

其中，所述控制器包括信號調理模塊、數據采集模塊和控制模塊；所述信號調理模塊用于接收稱重傳感器的信號并對信號進行調理，并將調理后的數據信號發送到數據采集模塊；所述數據采集模塊用于保存信號調理模塊發送的稱重傳感器的數據信號，并將該數據信號發送給控制模塊；所述控制模塊根據數據采集模塊發送的數據信號對電機進行控制。

其中，所述控制器還包括數據傳輸模塊和上位機，所述數據采集模塊將其保存的數據信號通過數據傳輸模塊傳輸到上位機，上位機處理成控制信號后又通過數據傳輸模塊將控制信號分別傳輸給控制模塊和數據采集模塊。

（三）有益效果