[實(shí)用新型]基于物聯(lián)網(wǎng)的非飽和土壤水分入滲自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720697805.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207066935U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任長(zhǎng)江;王建華;龔家國(guó);朱永楠;王麗珍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/08;G01N5/02;H04L29/08
• 代理公司: 北京潤(rùn)澤恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11319
• 代理人: 莎日娜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的非飽和土壤水分入滲自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水分入滲是土壤水分研究的重要內(nèi)容，其決定了降雨或灌溉水進(jìn)入土壤的數(shù)量，支配著土壤水動(dòng)態(tài)，影響到水分的收支，以及深層貯水。研究土壤水分的入滲過(guò)程對(duì)“四水”(大氣水、地表水、土壤水、地下水)轉(zhuǎn)化關(guān)系和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉有重要的意義。影響土壤水分入滲的主要因素為入滲水頭、入滲溶液濃度、土壤初始含水率、容重、土壤含鹽量、土壤質(zhì)地等。土壤水分入滲是水分從地表進(jìn)入到土壤中的過(guò)程，是土壤水分補(bǔ)充的重要方式，同時(shí)土壤水分入滲率也是進(jìn)行徑流計(jì)算和灌溉灌水器選擇的基礎(chǔ)。因此準(zhǔn)確獲取土壤水分入滲率對(duì)于研究流域水文循環(huán)過(guò)程和農(nóng)田水文循環(huán)過(guò)程具有基礎(chǔ)性的作用。

2015年，政府工作報(bào)告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，農(nóng)業(yè)水利行業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，開(kāi)展了各種形式的水利互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新活動(dòng)，計(jì)劃將傳統(tǒng)水利行業(yè)研究方法與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水利工程施工及科研領(lǐng)域的信息化、智能化、自動(dòng)化。目前針對(duì)野外土壤水分入滲率的測(cè)量方法主要有兩種：一種是進(jìn)行田間測(cè)量的雙環(huán)入滲法，一種是馬氏瓶供水土柱法，無(wú)論是田間還是室外土壤水分入滲過(guò)程實(shí)驗(yàn)，目前還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)方案制定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存取的無(wú)縫連接。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的非飽和土壤水分入滲自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法自動(dòng)記錄土壤水分入滲過(guò)程，人力物力成本高的技術(shù)問(wèn)題。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的非飽和土壤水分入滲自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括馬氏瓶、升降機(jī)、土柱、重力傳感器、水分傳感器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)采集傳輸裝置和終端設(shè)備；

所述馬氏瓶放置在所述升降機(jī)上，所述升降機(jī)用于調(diào)節(jié)所述馬氏瓶的進(jìn)氣口的高度，所述馬氏瓶的出水口與所述土柱的入水口相連，用于向所述土柱供水，所述馬氏瓶的進(jìn)氣口安裝有電磁閥，所述計(jì)數(shù)器連接在所述電磁閥與所述終端設(shè)備之間，所述終端設(shè)備用于根據(jù)所述計(jì)數(shù)器預(yù)設(shè)的時(shí)間控制所述電磁閥的開(kāi)啟及關(guān)閉；

所述重力傳感器設(shè)置在所述土柱的底部，用于測(cè)量所述土柱質(zhì)量的變化，所述水分傳感器包括多個(gè)探頭，多個(gè)所述探頭分別插入所述土柱的不同位置，用于測(cè)量所述土柱中土壤含水率的變化，所述重力傳感器及所述水分傳感器均通過(guò)信號(hào)線將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置與所述終端設(shè)備相連，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到土壤水分入滲率數(shù)據(jù)，并將所述土壤水分入滲率數(shù)據(jù)傳輸至所述終端設(shè)備以供查詢(xún)。

優(yōu)選地，所述馬氏瓶的頂部設(shè)置有圓孔，所述圓孔中設(shè)置有橡皮塞，所述橡皮塞中安裝有三角漏斗，所述三角漏斗的管壁上安裝有進(jìn)水閥，所述三角漏斗用于給所述馬氏瓶加水，所述馬氏瓶的進(jìn)氣口和出水口分別設(shè)置在所述馬氏瓶的底部的兩側(cè)，所述進(jìn)氣口的外部與所述電磁閥之間安裝有進(jìn)氣閥，所述出水口的外部安裝有出水閥，所述馬氏瓶的出水口與所述土柱的入水口之間通過(guò)橡皮軟管相連。

優(yōu)選地，所述土柱包括用于裝填土壤的有機(jī)玻璃柱體和透氣底板，所述土柱的入水口設(shè)置在所述有機(jī)玻璃柱體的上部，所述透氣底板上設(shè)置有多個(gè)透氣孔，所述有機(jī)玻璃柱體的一側(cè)按照預(yù)設(shè)間距設(shè)置有多個(gè)通孔，每個(gè)所述通孔中均插入一個(gè)所述水分傳感器的探頭。

優(yōu)選地，每個(gè)所述通孔中還設(shè)置有一個(gè)密封圈，所述通孔與所述探頭之間通過(guò)所述密封圈進(jìn)行密封，制作所述密封圈的材料包括有機(jī)硅酮硅膠。

優(yōu)選地，所述升降機(jī)為渦輪絲桿升降機(jī)，所述渦輪絲桿升降機(jī)的底部設(shè)置有固定板，所述渦輪絲桿升降機(jī)的頂部設(shè)置有升降臺(tái)，所述升降臺(tái)用于放置所述馬氏瓶，所述渦輪絲桿升降機(jī)的渦輪通過(guò)蝸桿與手輪相連，并由所述手輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集傳輸裝置包括信號(hào)采集器、數(shù)據(jù)記錄儀和信號(hào)發(fā)送設(shè)備，所述信號(hào)采集器用于接收所述重力傳感器及所述水分傳感器測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)記錄儀用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到土壤水分入滲率數(shù)據(jù)，所述信號(hào)發(fā)送設(shè)備包括無(wú)線信號(hào)發(fā)射器和/或移動(dòng)存儲(chǔ)器，用于將所述土壤水分入滲率數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

優(yōu)選地，所述終端設(shè)備包括電腦終端、手機(jī)終端和打印機(jī)，所述電腦終端及所述手機(jī)終端上安裝有應(yīng)用軟件，用于將所述土壤水分入滲率數(shù)據(jù)以列表或曲線的形式展示給用戶(hù)查詢(xún)，所述打印機(jī)與所述電腦終端及所述手機(jī)終端相連，用于以紙質(zhì)文件的形式輸出數(shù)據(jù)。