[發(fā)明專利]一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110993316.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN113804858B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉安;湯崇軍;謝頌華;徐愛珍;張龍;王農(nóng);馮陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西省水利科學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 南昌豐擇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36137
• 代理人: 張榮

1.一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括徑流小區(qū)、監(jiān)測(cè)廊道、土壤水分測(cè)量裝置、土壤水勢(shì)測(cè)量裝置、土壤溫度測(cè)量裝置、土壤水位測(cè)量裝置、土壤溶質(zhì)取樣裝置；其特征在于：

監(jiān)測(cè)廊道建設(shè)于2個(gè)徑流小區(qū)中間的地下，每個(gè)徑流小區(qū)土體中均埋設(shè)若干個(gè)水分傳感器、水勢(shì)傳感器、溫度傳感器、水位傳感器、水樣取樣器，若干個(gè)傳感器輸出端口位于監(jiān)測(cè)廊道中與相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器連接；

其中徑流小區(qū)為水平投影長(zhǎng)20m、寬5m、深280cm的長(zhǎng)方體坡耕地小區(qū)，左、右二端、上端設(shè)置圍埂，下端設(shè)置擋土墻，土壤底層設(shè)置底板；在徑流小區(qū)距坡頂1.25m處設(shè)置為1號(hào)坡位，順坡而下每隔2.5m，分別劃分為1號(hào)坡位、2號(hào)坡位、3號(hào)坡位、4號(hào)坡位、5號(hào)坡位、6號(hào)坡位、7號(hào)坡位、8號(hào)坡位，每個(gè)坡位在距離地表土壤下20,40,60,80,130,180,230cm的深度埋設(shè)水分傳感器、水勢(shì)傳感器和溫度傳感器，在每個(gè)坡位埋設(shè)水位傳感器，以完成對(duì)坡地土體不同坡位和不同深度的土壤水分、土壤水勢(shì)、土壤溫度監(jiān)測(cè)，完成對(duì)坡地土體不同坡位土壤水位監(jiān)測(cè)；

監(jiān)測(cè)廊道寬3m、長(zhǎng)22m，作為觀測(cè)通道和相關(guān)儀器的連接安放處；

土壤水分測(cè)量裝置由同軸多路器擴(kuò)展板、時(shí)域反射計(jì)、數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成；同軸多路器擴(kuò)展板、時(shí)域反射計(jì)、數(shù)據(jù)采集器安裝在監(jiān)測(cè)廊道內(nèi)，水分傳感器輸出端口和土壤水分測(cè)量裝置的同軸多路器擴(kuò)展板連接，同軸多路器擴(kuò)展板與時(shí)域反射計(jì)連接，時(shí)域反射計(jì)與數(shù)據(jù)采集器連接；

同軸多路器擴(kuò)展板通過同軸電纜連接構(gòu)成三級(jí)擴(kuò)展系統(tǒng)，分為第一級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板、第二級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板、第三級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板；第三級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板分別與徑流小區(qū)同一個(gè)坡位的7個(gè)深度的水分傳感器連接；第二級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板與該徑流小區(qū)8個(gè)坡位的第三級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板連接；第一級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板是將監(jiān)測(cè)廊道兩邊的兩個(gè)小區(qū)的第二級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板連接；時(shí)域反射計(jì)與第一級(jí)同軸多路器擴(kuò)展板連接；

土壤溶質(zhì)取樣裝置由土壤溶質(zhì)取樣器、導(dǎo)管、抽負(fù)壓裝置、負(fù)壓真空泵、存樣管組成；土壤溶質(zhì)取樣器埋設(shè)于每個(gè)徑流小區(qū)八個(gè)坡位的7個(gè)深度處，土壤溶質(zhì)取樣器通過導(dǎo)管與抽負(fù)壓裝置連接，抽負(fù)壓裝置與負(fù)壓真空泵連接，下部配有存樣管，其中導(dǎo)管、抽負(fù)壓裝置、負(fù)壓真空泵、存樣管安裝在監(jiān)測(cè)廊道內(nèi)；

監(jiān)控系統(tǒng)還在土壤內(nèi)部安裝壤中流收集管，壤中流收集管口連接壤中流組合式流量計(jì)，壤中流組合式流量計(jì)設(shè)置在監(jiān)測(cè)廊道內(nèi)面；所述壤中流組合式流量計(jì)由水表后接一個(gè)翻斗式流量計(jì)組成，當(dāng)水量足夠大時(shí)，水表能準(zhǔn)確記錄壤中流流量；當(dāng)水量較小，不易觸動(dòng)水表時(shí)，翻斗式流量計(jì)能準(zhǔn)確記錄壤中流流量，兩相結(jié)合能都得到更為精準(zhǔn)的壤中流數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器模板傳輸至數(shù)據(jù)控制中心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：土壤水勢(shì)測(cè)量裝置由水勢(shì)傳感器、水勢(shì)接線盒、數(shù)據(jù)采集器組成；每個(gè)坡位處的水勢(shì)接線盒與該坡位剖面的7個(gè)不同深度的土壤水勢(shì)傳感器輸出端連接，8個(gè)坡位的水勢(shì)接線盒安裝在監(jiān)測(cè)廊道一側(cè)，監(jiān)測(cè)廊道二側(cè)共計(jì)16個(gè)水勢(shì)接線盒與數(shù)據(jù)采集器連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：土壤溫度測(cè)量裝置由溫度傳感器、溫度監(jiān)測(cè)采集器構(gòu)成；每個(gè)坡位處的溫度監(jiān)測(cè)采集器與該坡位剖面的7個(gè)不同深度的溫度傳感器輸出端連接，8個(gè)坡位的溫度監(jiān)測(cè)采集器安裝在監(jiān)測(cè)廊道一側(cè)，監(jiān)測(cè)廊道二側(cè)共計(jì)16個(gè)溫度監(jiān)測(cè)采集器通過數(shù)據(jù)線直接與數(shù)據(jù)控制中心的工控機(jī)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：土壤水位測(cè)量裝置由水位傳感器，水位數(shù)顯儀構(gòu)成，水位數(shù)顯儀與水位傳感器輸出端連接，水位數(shù)顯儀安裝在監(jiān)測(cè)廊道內(nèi)，并通過數(shù)據(jù)線直接與數(shù)據(jù)控制中心的工控機(jī)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還設(shè)有供電裝置，供電裝置采用UPS電源，具有交流轉(zhuǎn)直流和蓄電池供電2種供電模式，保證系統(tǒng)有不間斷的電源供給，監(jiān)測(cè)廊道中共有兩臺(tái)UPS電源，一臺(tái)UPS電源與時(shí)域反射計(jì)、數(shù)據(jù)采集器、水勢(shì)接線盒分別連接，另一臺(tái)UPS電源與溫度監(jiān)測(cè)采集器、負(fù)壓真空泵、水位數(shù)顯儀分別連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡地土壤多指標(biāo)的多維自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還設(shè)有數(shù)據(jù)控制中心，數(shù)據(jù)控制中心內(nèi)有工控機(jī)，負(fù)責(zé)接收和處理各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)控制中心工控機(jī)通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集器、溫度監(jiān)測(cè)采集器、水位數(shù)顯儀連接，能對(duì)采集的水分、水勢(shì)、溫度、水位數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與分析，并能實(shí)時(shí)調(diào)控采集方案以供需求。