[發明專利]一種土壤凝結水自動測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110320568.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113049433B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 賈志峰;陳丹姿;劉鵬程;吳博博;王智
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N15/08;G08C17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

1.一種土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，包括外套管(1)、微滲儀(2)、帶孔環片(3)、環狀底盤(5)、導線(6)、第一單片機(7)、無線傳輸裝置(8)、防風罩支架、防風罩罩體(10)和電源；

微滲儀(2)設置在外套管(1)內部，環狀底盤(5)上設置若干質量傳感器(4)，帶孔環片(3)一面與微滲儀(2)底部接觸，另一面與若干質量傳感器(4)接觸；若干質量傳感器(4)均通過導線(6)與第一單片機(7)一端連接，第一單片機(7)另一端與無線傳輸裝置(8)連接；第一單片機(7)用于采集若干質量傳感器(4)的測量數據并通過無線傳輸裝置(8)存儲和發送；

防風罩支架一端設置定滑輪(11)，另一端上設置繞線輪(12)、電機(13)和第二單片機(14)；防風罩罩體(10)位于外套管(1)上方，且防風罩罩體(10)上設置鋼索，鋼索穿過定滑輪(11)后與繞線輪(12)連接；電機(13)一端連接繞線輪(12)，另一端依次連接第二單片機(14)，第二單片機(14)用于控制電機(13)的運行狀態；第一單片機(7)、無線傳輸裝置(8)、電機(13)以及第二單片機(14)均通過導線(6)與電源連接；

通過電機(13)的正反轉來實現防風罩罩體(10)的上下移動；

所述帶孔環片(3)上設置若干凸點(16)；若干凸點(16)分別與若干質量傳感器(4)的上表面接觸點對應接觸。

2.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述微滲儀(2)包括試桶(18)、尼龍網(19)和提繩(20)；提繩(20)與試桶(18)頂部連接，試桶(18)底部開口，尼龍網(19)與試桶(18)底部連接。

3.根據權利要求2所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述外套管(1)的高度為12cm，直徑為10cm；所述試桶(18)的外徑為7.5cm，高度為10cm，尼龍網(19)為300目，試桶(18)的外壁上設置標簽；所述防風罩罩體(10)為圓柱體，高度為10～20cm，直徑與外套管(1)的直徑相同，防風罩罩體(10)的頂端設置用于連接鋼索的提鈕。

4.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述帶孔環片(3)上的環片鏤空孔的直徑為0.2～0.5cm，所述質量傳感器(4)的數量至少為四個，且在環狀底盤(5)上均勻分布。

5.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述環狀底盤(5)上表面與外套管(1)內壁上均設置用于容納導線(6)的凹槽。

6.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述無線傳輸裝置(8)包括初始化模塊、配對識別模塊、數據讀取模塊、存儲模塊、修正校驗模塊以及信號發送模塊；

其中，初始化模塊用于初始化各模塊的參數，配對識別模塊用于與預設的無線接收裝置配對，數據讀取模塊用于讀取質量傳感器(4)的測量數據，得到凝結水質量數據并將凝結水質量數據轉換為凝結水高度數據；存儲模塊用于存儲凝結水高度數據，修正校驗模塊用于根據預設的修正方法修正凝結水高度數據，信號發送模塊用于將修正后的凝結水高度數據發送至預設的無線接收裝置。

7.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，所述外套管(1)的底部為尖端。

8.根據權利要求1所述的土壤凝結水自動測量裝置，其特征在于，包括防護箱，所述第一單片機(7)、無線傳輸裝置(8)、第二單片機(14)和電源均設置在防護箱內部。

9.一種基于權利要求1至8任一項所述土壤凝結水自動測量裝置的土壤凝結水自動測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在待測量區域開設取土孔，通過取土孔將土壤凝結水自動測量裝置安裝在待測量區域；

S2：通過第二單片機(14)控制防風罩罩體(10)下降至外套管(1)上方，在預設時間后通過第一單片機(7)獲取若干質量傳感器(4)的測量數據，得到凝結水質量數據，將凝結水質量數據轉換為凝結水高度數據并發送至無線傳輸裝置(8)存儲，通過第二單片機(14)控制防風罩罩體(10)提升至預設高度；

其中，電機(13)受第二單片機(14)控制，防風罩罩體(10)的第二單片機(14)閉合時間的設置早于測量時間，預設定第二單片機(14)控制防風罩罩體(10)閉合時間早100s，測量時間為5s；一次測量過程進行三次，得到三次數據；測量后，防風罩罩體(10)在電機(13)的控制下上升至距離地面2m處；

S3：周期性的重復S2，得到若干凝結水高度數據，并通過無線傳輸裝置(8)將若干凝結水高度數據發送至預設的無線接收裝置。