[發明專利]一種基于攝像的土壤斥水性測量系統和方法

在審

• 申請號: 201710134997.3
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106872314A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 王英;趙勇;龔家國;吳迪;朱永楠;曹國亮;鐘一丹;任長江;郝春灃;楊朝暉;鄧曉婭
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司11001
• 代理人: 李桂玲,李富華

1.一種基于攝像的土壤斥水性測量系統，其特征在于，包括：放置土壤樣品的承樣臺和攝像機，所述攝像機鏡頭對準對所述土壤樣品上表面平面，并在攝像機視野中設有數字化秒表，所述土壤樣品和攝像機鏡頭之間設有透鏡組，所述土壤樣品上方設有滴定器，所述的攝像機與具有圖片處理能力的電腦連接。

2.根據權利要求1所述的測量系統，其特征在于，所述的承樣臺為圓形平臺，圓形平臺的下部中心設有旋轉軸。

3.根據權利要求2所述的測量系統，其特征在于，所述的透鏡組中設有十字刻線，所述的透鏡組帶有能夠調節高度和水平位移的調節架。

4.根據權利要求3所述的測量系統，其特征在于，所述的攝像機帶有能夠升降的云臺。

5.根據權利要求4所述的測量系統，其特征在于，所述的滴定器包括：可旋轉的盤架，所述的盤架上設置多個具有存水和滴水能力的滴管。

6.根據權利要求5所述的測量系統，其特征在于，滴定器出水口與土壤樣品上表面之間的距離為2~3滴水滴的距離，所述水滴的水量為0.1~0.4毫升。

7.根據權利要求6所述的測量系統，其特征在于，所述的聯動器包括：安裝在滴定器出水口上的電磁閥，所述的電磁閥與雙刀開關的一個刀臂連接，所述的雙刀開關的另外一個刀臂與數字化秒表的啟動開關電連接。

8.根據權利要求7所述的測量系統，其特征在于，所述的圓形平臺、調節架、云臺、盤架通過主支架連接，所述的圓形平臺、調節架和云臺上設置至少一個調節水平的水泡。

9.根據權利要求8所述的測量系統，其特征在于，所述的土壤樣品是土壤取樣環刀切出的土壤樣本。

10.一種使用權利要求1所述系統進行土壤斥水性測量的方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：

取樣的步驟：在被測試地區取土壤樣品，將土壤樣品防止在承樣臺上，將調整承樣臺連同土壤樣品的水平狀態，是土壤樣品的上表面與水平面保持平行；

調整攝像機的步驟：調整攝像機的位置，使攝像機中的畫面與水平面垂直，調整攝像機的拍攝視野，使攝像機取景器中的中間一條水平刻線與土壤樣品的上表面線重合；

調整透鏡組的步驟：在攝像機和土壤樣品之間放入透鏡組，調整透鏡組的水平位置，將透鏡組中的十字刻線的水平線與土壤樣品的上表面重合，十字刻線的垂線與水平面保持垂直；調整攝像機的焦距，使十字刻線和土壤樣品上出現水滴的位置保持清晰；

準備滴定液體的步驟：在滴定器中準備潔凈的水體和酒精；

拍攝的步驟：啟動攝像機，之后使滴定器向土壤樣品的上表面滴出一水滴，滴出水滴的同時啟動數字化秒表，攝像機拍攝水體從滴定器中流出、形成水滴、水滴與土壤樣品上表面接觸、水滴在土壤上表面形成水珠，土壤樣品上表面的水珠變形并維持變形后一段時間最終完全滲入土壤樣品中的全過程，并在全過程的視頻中顯示拍攝的時間；在土壤樣品上表面選擇不同位置滴下水滴，進行多次上述拍攝過程，形成多個系列視頻；

計算時間的步驟：計算各個系列視頻中水滴到土壤樣品上表面開始，直到水滴完全滲入土壤中全過程的滴水穿透時間，將各個系列的滴水穿透時間進行算數平均；

換算的步驟：將各個視頻中的水滴穿透時間的算數平均值換算為所述土壤樣品的斥水。