[發明專利]一種壤中流氮磷遷移通量的測量系統及方法

在審

• 申請號: 201310705855.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103645300A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張晴雯;陳尚洪;劉定輝;楊正禮;張愛平
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種壤中流氮磷遷移通量的測量系統，包括壤中流通量測量裝置、氮磷濃度采集裝置、數據處理裝置以及太陽能板供電裝置，其特征在于：

壤中流通量測量裝置，用于通過收集管收集壤中流，經三通管流入過濾網進入承接漏斗，由承接漏斗經翻斗式測量裝置測量代表壤中流單位面積徑流深值的翻斗翻轉次數后落入儲流罐中；并將實時測得的翻斗翻轉次數輸出給數據處理裝置；

氮磷濃度分析裝置，用于通過負壓裝置產生的負壓提取儲流器中的壤中流到采集器中，并對采集器中的壤中流分析出氮磷濃度數據輸出給數據處理裝置；

數據處理裝置，用于將輸入的翻斗翻轉次數轉換成壤中流單位面積徑流深值，并根據壤中流單位面積徑流深值和壤中流氮磷濃度計算出壤中流氮磷遷移通量；

太陽能板供電裝置，用于將太陽能轉換成電能并儲存起來，為壤中流通量測量裝置和數據處理裝置提供電源。

2.按照權利里要求1所述的系統，其特征在于，所述壤中流通量測量裝置包括依次裝配在柱形金屬外殼中的三通管、過濾網、承接漏斗以及翻斗式測量裝置，還包括裝配在金屬外殼上側與并三通管相接的收集管；其中，

收集管和承接漏斗通過三通管以丁字型連接方式連通，所述收集管埋在土壤里不同深度的坡面中，與土面接觸的入口做成斜面；所述三通管的接口處用無紡布纏繞作為過濾層，以隔離土壤顆粒進入所述收集管；承接漏斗接納所述收集管匯集的壤中流，通過承接漏斗的滴嘴使壤中流形成線狀被注入所述翻斗式測量裝置。

3.按照權利要求2所述的系統，其特征在于，

所述翻斗式測量裝置包括引水漏斗、盛水器支架和分別安裝在該盛水器支架上的帶有引流管的盛水器、翻斗支架、干簧管支架和一信號輸出端；其中，引水漏斗放在翻斗支架上，翻斗通過固定銷固定在翻斗支架上，干簧管支架上裝有兩個干簧管；其中，翻斗支架上的翻斗是用中間隔板分成兩個等容積的三角斗室，形成翻斗式機械雙穩態秤重機構，通過翻斗的來回翻轉使得一個三角斗室處于接流狀態，另一個三角斗室處于等待狀態；翻斗每翻轉一次，翻斗側壁上安裝的兩個磁鋼之一便掃過一個干簧管產生一個脈沖信號，作為所述翻斗翻轉次數由信號輸出端輸出給所述數據處理裝置；

所述氮磷濃度分析裝置的所述儲流器包括儲流罐、插入儲流罐中的提流管和通氣管，所述采集器包括采集儲流罐中提取的壤中流的采集瓶和分析采集的壤中流的氮磷濃度的分析器；由該分析器將得到的壤中流的所述氮磷濃度數據輸出給所述數據處理裝置；

所述數據處理裝置將所述翻斗翻轉次數轉換成壤中流單位面積徑流深值，通過確定的函數關系將所述壤中流單位面積徑流深值換算為壤中流遷移通量，并根據壤中流遷移通量和壤中流的所述氮磷濃度數據計算出壤中流氮磷遷移通量，同時在顯示屏上顯示出當前壤中流氮磷遷移通量值。

4.按照權利要求3所述的系統，其特征在于，數據處理裝置包括依次連接的采集控制模塊、計算模塊以及存儲模塊，其中：

采集控制模塊，用于分時間段通過多路信號輸入單元采集多路代表所述翻斗翻轉次數的脈沖信號和所述氮磷濃度數據，將采集的多路的所述脈沖信號n轉換為可參與計算的多路各時間段的所述壤中流單位面積徑流深值h，并將所述氮磷濃度數據和所述壤中流單位面積徑流深值保存在存儲模塊中；

計算模塊，用于設定條件參數初值，根據設定的條件參數初值和各時間段的所述壤中流單位面積徑流深數據h循環計算出不同雨強和降雨歷時條件下的壤中流遷移通量數據Q，再根據該壤中流遷移通量數據Q和所述氮磷濃度數據分別計算出壤中流氮、磷遷移通量，然后計算結果保存在存儲模塊中；

存儲模塊，用于通過條件參數存儲單元保存計算模塊在不同雨強和降雨歷時條件下設定的條件參數初值，通過采集數據存儲單元保存采集控制模塊處理的多路各時間段的所述壤中流單位面積徑流深值，通過結果數據存儲單元保存計算模塊計算的壤中流不同雨強和降雨歷時條件下的所述壤中流遷移通量數據和所述壤中流氮磷遷移通量數據。

5.按照權利要求4所述的系統，其特征在于，所述數據采集處理裝置還包括顯示模塊，用于顯示各時間段的測量時間、多路各時間段的所述壤中流單位面積徑流深值，所述氮磷濃度數據、不同雨強和降雨歷時條件下的壤中流遷移通量數據以及壤中流氮、磷的遷移通量。