[發明專利]一種基于互聯網的包氣帶土壤水-氣-熱數據采集系統

有效

• 申請號: 202110878265.1
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113325162B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 賀軍奇;劉秀花;賀屹;胡安焱;鄭策;高萬德;陳云飛
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N33/00;G01N27/04;G01N25/20;G01K13/00;G01W1/00;G01V9/00;G01D21/02;E21B49/00
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 傅曉

本發明公開了一種基于互聯網的包氣帶土壤水?氣?熱數據采集系統，涉及土壤勘測技術領域。本發明包括沿垂直方向依次設置在包氣帶土壤內的若干傳感器組；若干組傳感器組均連接一處理器，處理器連接一云數據平臺和數據查詢終端、還包括一挖設在地面且貫穿整個包氣帶的監測井，監測井的內側壁上沿垂直方向依次設置有若干個用于安裝任意一傳感器組的安裝腔。本發明采用原位建立監測井的方式解決傳統方法每次開挖的麻煩，加強采集數據的穩定性，加強實驗布置的靈活性；同時基于云數據平臺完成數據自動采集和保存。

技術領域

本發明屬于土壤勘測技術領域，特別是涉及一種基于互聯網的包氣帶土壤水-氣-熱數據采集系統。

背景技術

包氣帶是地面以下潛水面以上的地帶。也稱非飽和帶，是大氣水和地表水同地下水發生聯系并進行水分交換的地帶，它是巖土顆粒、水、空氣三者同時存在的一個復雜系統。包氣帶具有吸收水分、保持水分和傳遞水分的能力。

現有技術一般在野外人工開挖一個土壤剖面將傳感器埋在相應位置，然后回填，通過數據采集器采集數據并存儲，人工定期收集維護。這種傳統方法的缺點在于對傳感器的維護和實驗的后期變更每次都要重新開挖，費時費力、靈活性很差。而且，土壤剖面的每次開挖都會產生較大擾動，造成數據的不穩定、不連續、不可靠等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于互聯網的包氣帶土壤水-氣-熱數據采集系統，以解決上述提出的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種基于互聯網的包氣帶土壤水-氣-熱數據采集系統，包括沿垂直方向依次設置在包氣帶土壤內的若干傳感器組；若干組所述傳感器組均連接一處理器，所述處理器連接一云數據平臺和數據查詢終端。

當所述包氣帶土壤的厚度為10L時，則相鄰所述傳感器組之間的距離為L或2L；或當所述包氣帶土壤的厚度為10L時，則由上至下依次設置有5個傳感器組，由上至下設置的5個傳感器組之間的距離依次為L、2L、3L和4L。

進一步地，還包括一用于為傳感器組、處理器進行供電的電源系統；所述電源系統包括蓄電池以及與所述蓄電池連接的太陽能電池板；采用太陽能電池板對蓄電池充電，為更多的傳感器供電，省去傳統使用干電池定期更換的麻煩和更換不及時產生的數據間斷等問題。

進一步地，還包括布置在地面的氣象數據傳感器，且所述氣象數據傳感器連接所述處理器。

進一步地，任意一所述傳感器組均包括用于測量土壤含水率、溫度和電導率的土壤傳感器、用于測量相應深度的土壤基質勢的土壤水勢傳感器、以及用于測量各深度的土壤空氣溫度、相對濕度、水汽壓和氣壓的空氣傳感器；其中所述土壤傳感器為Hydra ProbeII，所述土壤水勢傳感器為TensioMark，所述空氣傳感器為VP-4。

進一步地，還包括一挖設在地面且貫穿整個包氣帶的監測井，所述監測井的內側壁上沿垂直方向依次設置有若干個用于安裝任意一所述傳感器組的安裝腔。

進一步地，所述監測井內設置井體，所述井體由若干依次堆疊的井管組成，任意一所述井管上均設置有與相應安裝腔連通的開孔；所述井管的頂端和底端分別設置有相互套接配合的凸沿和凸環。

進一步地，所述井管為一水泥管，所述井管的外側包裹有一層聚乙烯泡沫層；所述水泥管的外徑為140-160cm，所述聚乙烯泡沫層的厚度為14-17cm；通過井管組成的井體，防止了監測井內土壤井壁的塌落，且在井管的外側設置聚乙烯泡沫層，減少了土壤內部和井中空氣間的水熱傳遞，最終減少土壤剖面水熱損失。