[發明專利]一種移動稱重式作物需水量觀測系統

在審

• 申請號: 201610256097.1
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105716986A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 崔遠來;羅玉峰;楊洋;趙樹君
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖珍

技術領域

本發明涉及農業水利技術領域，具體地說是涉及一種移動稱重式作物需水量觀測系統。

背景技術

近年來，隨著農業產業結構的調整，傳統低效農業逐步向現代高效產業轉變。目前，糧食作物種植面積減少，蔬菜、瓜果、花卉等經濟作物面積擴大，效益農業迅速發展。效益農業的發展需要水資源的支撐和保證，選擇合適的灌排模式才能達到節水增產的目的。為了發展與效益農業相關的灌溉技術和灌排模式，需要開展與之相關的灌溉試驗。

灌溉試驗是一項基礎性工作，為減少規劃設計中參數確定的盲目性，需通過灌溉試驗獲得作物需水量、水分生產率、灌溉定額等基礎數據，使規劃設計等工作有據可依。作物需水量受氣象條件、土壤含水狀況、作物種類及生長發育階段、農業技術措施等眾多因素的影響而難以精確計算，因此，如何獲取精確的作物需水量數據是亟待解決的難題之一。

目前作物需水量試驗的傳統方法為測坑法，但測坑占地面積較大通常為2m×2m，且投資造價較高，當試驗處理或重復較多時不能滿足試驗的需要。現有的測筒觀測作物需水量的技術中，其主要原理是移筒稱重，當將測筒吊起至坑頂稱重時，大的位移使測筒難以及時還原導致試驗誤差較大。另一方面，作物需水量的計算方法主要采用彭曼法，即通過參考作物騰發量推算作物需水量，但該法只考慮了各項大氣因素(溫度、太陽輻射、風速)的影響，未將土壤水分狀況和非充分灌溉條件的情形納入考慮范疇，缺乏物理基礎導致誤差較大；其次，即使采用土壤水分傳感器監測土壤水分數據，傳統的FDR土壤水分傳感器測土壤含水率精度范圍只有3～5mm，并不能滿足灌溉試驗對水平衡要素0.03mm～0.1mm的精度要求，故仍無法得到精確地作物需水量觀測數據。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種移動稱重式作物需水量觀測系統。

本發明的技術方案為：

一種移動稱重式作物需水量觀測系統，包括測筒、活動桁架、稱量裝置、防雨棚和測筒區；所述測筒為多個，各測筒以地埋雙套筒方式安裝于所述測筒區中，所述活動桁架架設于所述測筒區上方，所述稱量裝置通過滑輪安裝于所述活動桁架上并可移動至各測筒上方對其起吊稱重，所述防雨棚架設于測筒區長邊方向專用的軌道上，能避免刮風和降水對觀測造成影響。

所述測筒由PVC材料制成中空圓柱形，內徑為0.60～0.65m，深度為0.80～1.00m，填土面積為0.30～0.35m²，底部設15～18cm厚的濾層，筒內填入原狀土并種入作物，筒內土面與地面齊平或低于桶口5～10cm；

優選的，所述測筒需嚴格滿足不漏水、耐凍、導熱性低和結構牢固的要求；

進一步的，所述測筒裝在測筒鋼筋外套內，鋼筋外套設有吊環用于稱重時吊起，筒底部設置濾層和側向排水裝置，根據作物生長對需水量的要求進行排水并用量筒計量。

所述活動桁架包括桁架和軌道，所述桁架由方鋼管和工字鋼組成，方鋼管焊接于工字鋼兩端起支撐作用，桁架底部安裝滑輪并設置在軌道上，所述軌道平行于測筒區長邊方向并鋪設在其兩側，使桁架可在測筒區長邊方向上移動；

優選的，方鋼管的直徑范圍為8～10cm，工字鋼的規格范圍為20～25a。

所述稱量裝置包括吊秤、吊鏈和吊鉤，吊秤采用直顯式電子吊秤并通過吊鏈與吊鉤連接，吊鉤用于固定在測筒鋼筋外套的吊環上，可直接起吊測筒稱重且將數據同步顯示在LED顯示屏上，可達到0.03～0.1mm水層變化觀測精度；

優選的，所述稱量裝置采用的直顯式電子吊秤的稱量范圍為500～1000kg，感量范圍為10～20g；

進一步的，所述稱量裝置安裝于所述活動桁架的工字鋼上，能在工字鋼上做橫向移動(即測筒區寬邊方向)，由于所述活動桁架整體能在軌道上移動(即測筒區長邊方向)，故本系統可精確定位并吊起任何位置的測筒。

所述防雨棚包括端梁、弧架支柱、支柱橫連桿、弧架連桿、透明陽光板、透明遮雨簾、滑輪裝置和雨量感應器，所述端梁、弧架支柱、支柱橫連桿和弧架連桿組成所述防雨棚的骨架結構，所述透明陽光板安裝于防雨棚棚頂端梁上，透明遮雨簾垂直懸掛于防雨棚四周，透明陽光板和透明遮雨簾均起到防雨和防風的作用，避免降水落入測筒和刮風時對稱重時造成影響，同時還能保證筒內作物得到適宜光照；

進一步的，所述防雨棚通過滑輪裝置與所述活動桁架共用同一軌道并由驅動電機制動；

進一步的，所述軌道平均分為三部分，包括有效遮蓋區、行走緩沖區和停放區，在有效遮蓋區內防雨棚能避免刮風和降水對觀測造成影響。