CN104748888A - 一种冻土区域土壤温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冻土区域土壤温度监测系统，包括若干埋于土壤中的温度传感总线，所述温度传感总线内封装有若干数字式温度传感器，并且，所述温度传感总线与设置于所述土壤外侧的数据采集器连接，该数据采集器通过无线短传技术与设置于所述土壤外侧的数据采集仪连接，所述数据采集仪通过无线网络与后台数据中心进行数据传输。本发明的有益效果：避免了数据线缆在地下敷设容易扯断的情况；减少了布线对测量精度的影响；避免了传感器间的温度对流，影响数据的准确性；防止了冻拔破坏测温系统。

Description

一种冻土区域土壤温度监测系统

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体来说，涉及一种冻土区域土壤温度监测系统。

背景技术

冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土。目前，针对冻土的温度的监测和研究，主要是关注冻土区温度的变化情况，采用拉线方式进行数据采集、数据通过无线传输的模式进行监测，此监测方式在冻土灾害的作用下，数据采集线缆极易在冻土的冻拔下被扯断，监测设备在冻土区容易被拔起，设备的耐候性、温度传感器的精度等容易受气候的影响，造成数据不连贯甚至设备的损坏。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明目的在于提出一种冻土区域土壤温度监测系统，以克服现有相关技术中上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种冻土区域土壤温度监测系统，包括若干埋于土壤中的温度传感总线，所述温度传感总线内封装有若干数字式温度传感器，并且，所述温度传感总线与设置于所述土壤外侧的数据采集器连接，该数据采集器通过无线短传技术与设置于所述土壤外侧的数据采集仪连接，所述数据采集仪通过无线网络与后台数据中心进行数据传输。

其中，每根温度传感总线上均套有耐候性护管。

其中，所述耐候性护管的底端设置有锚钩。

其中，所述数字式温度传感器均匀分布于所述温度传感总线内。

其中，相邻两数字式温度传感器之间填充有隔温材料。

其中，所述数据采集仪位于设置于所述土壤外侧的机箱内，所述机箱的顶端设置有百叶箱，所述机箱的底端设置有机箱支架。

其中，所述机箱支架通过防冻拔基座与所述土壤连接。

本发明的有益效果：使用自组网无线采集数据，避免数据线缆在地下敷设容易扯断的情况；选用数字式温度传感器，减少布线对测量精度的影响；在每两支传感器间采用隔温材料填充，避免传感器间的温度对流，影响数据的准确性；每条测温链底部安装张紧固定用特制锚钩，加护耐候性密封保护装置，基座采用防冻拔基座，防止冻拔破坏测温系统，此外，本系统还具有低功耗、野外适应性强等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种冻土区域土壤温度监测系统的结构示意图。

图中：1、锚钩；2、数字式温度传感器；3、隔温材料；4、耐候性护管；5、数据采集器；6、数据采集仪；7、防冻拔基座；8、百叶箱；9、机箱；10、机箱支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种冻土区域土壤温度监测系统。

如图1所示，根据本发明实施例的一种冻土区域土壤温度监测系统包括若干埋于土壤中的温度传感总线，所述温度传感总线内封装有若干数字式温度传感器2，并且，所述温度传感总线与设置于所述土壤外侧的数据采集器5连接，该数据采集器5通过无线短传技术与设置于所述土壤外侧的数据采集仪6连接，所述数据采集仪6通过无线网络与后台数据中心进行数据传输。

其中，每根温度传感总线上均套有耐候性护管4。

其中，所述耐候性护管4的底端设置有锚钩1。

其中，所述数字式温度传感器2均匀分布于所述温度传感总线内。

其中，相邻两数字式温度传感器2之间填充有隔温材料3。

其中，所述数据采集仪6位于设置于所述土壤外侧的机箱9内，所述机箱9的顶端设置有百叶箱8，所述机箱9的底端设置有机箱支架10。

其中，所述机箱支架10通过防冻拔基座7与所述土壤连接。

为更好的理解本发明的上述技术方案，以下通过技术原理的角度对本发明的上述方案进行详细描述。

在实际监测过程中，冻土的主要危害表现为冻胀和融沉作用，即在冻结状态时，虽然压缩性变小并具有较高强度，但在冻结过程中产生体积膨胀，形成地面隆起和地基鼓胀；冻土融化后，岩土中冰屑的骨架支撑作用消失，导致体积缩小，地基承载能力降低，压缩性增大，岩土体下沉陷落。由于冻胀、融沉的反复活动，可使冻土附近的房屋、桥梁、涵洞等设施沉陷、开裂、倾倒等，严重威胁生活生产安全。所以，关注冻土易发区的温度分布情况，能够初步判断冻土层的分布位置和影响范围，为穿越冻土区的工程提供技术指导，提前做好避让措施或预防工作。

本发明实施例所述的冻土区域土壤温度监测系统主要测量冻土区不同深度的温度情况，主要包括自组网温度采集系统、无线数据传输系统、数据中心三大部分，其中，自组网温度采集系统包括温度测线(由若干数字式温度传感器构成的温度传感链)、数据采集器(含无线短传设备)、温度采集仪(含GPRS无线传输设备)。

温度测线组成：由数字式温度传感器2并联连接，密封于特制线缆中，防止传感器进水造成短路；组成串的温度传感链(Ln)密封于耐候性护管4中，防止冻土的扯拽造成传感链损坏；每两个温度传感器之间填充隔温材料3，防止传感器之间的温度对流；耐候性护管底部安装特制锚钩1，防止冻拔将传感链拔出地面，影响测量数据。

每条温度测线(Ln)与数据采集器5连接，该采集器采用免充锂电池供电，采集该传感链上每支传感器的温度值，通过自身的短传设备将数据传输给数据采集仪6。数据采集仪采用免充锂电池供电，放置在机箱9内，机箱支架10采用防冻拔基座7安放。数据采集仪6的数据有两条路线：各数据采集器通过短传传输的数据和数据采集仪物理通道采集的温度数据(机箱和百叶箱(8)(气温))。数据采集仪6将采集到的温度数据通过自带的无线传输模块发送到数据中心的接收端，接收端软件根据接收到的数据换算出各支传感器的温度值，并判断是否超出阈值，若超出则报警；同时接收端根据温度数值绘制温度场模拟图，完整了解冻土区温度的分布及受环境影响的温度分布变化。

本系统可根据现场情况选择温度测线的数量，以及各测线的间距，测线可选择等间距或者非等间距分布形式。每条温度测线(数字式温度传感链)采用数字式温度传感器进行总线封装，嵌入加强钢筋及外被，避免传感链受扯拽而损坏，同时传感链本身采用密封防水封装工艺。其中，每条传感链内的传感器排布方式可根据现场情况来选择等间距分布或者非等间距分布形式。每两支数字温度传感器间添加隔温材料，防止空气对流影响系统采集的温度数值。传感链整体密封在耐候性护管内，护管底部安装特制锚钩，防止在冻拔的影响下测线被拔出地面。每条测线与一台数据采集器连接，该采集器采集整条测线传感器数据，通过无线短传设备与数据采集仪通信，完成数据传输，具有低功耗的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，包括若干埋于土壤中的温度传感总线，所述温度传感总线内封装有若干数字式温度传感器，并且，所述温度传感总线与设置于所述土壤外侧的数据采集器连接，该数据采集器通过无线短传技术与设置于所述土壤外侧的数据采集仪连接，所述数据采集仪通过无线网络与后台数据中心进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，每根温度传感总线上均套有耐候性护管。

3.根据权利要求2所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，所述耐候性护管的底端设置有锚钩。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，所述数字式温度传感器均匀分布于所述温度传感总线内。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，相邻两数字式温度传感器之间填充有隔温材料。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，所述数据采集仪位于设置于所述土壤外侧的机箱内，所述机箱的顶端设置有百叶箱，所述机箱的底端设置有机箱支架。

7.根据权利要求6所述的冻土区域土壤温度监测系统，其特征在于，所述机箱支架通过防冻拔基座与所述土壤连接。