CN104820067B

CN104820067B - 野外全自动增减雨装置

Info

Publication number: CN104820067B
Application number: CN201510186556.9A
Authority: CN
Inventors: 王增如; 李新荣; 杨昊天; 高艳红
Original assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Current assignee: Xizan Manor Wolfberry Co., Ltd.
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: CN104820067A

Abstract

本发明涉及野外检测仪器领域，尤其涉及一种野外全自动增减雨装置。本发明在野外作业时，通过V型遮雨槽截留降雨，以实现减少降雨的控制，V型遮雨槽截留的雨水通过引流器和集雨槽汇入雨量采集器后，被截留的雨水通过增雨管以滴灌的方式渗入土壤，以实现增雨的目的，上述过程利用雨水在自然重力作用下从高向低流动的原理，实现对自然降雨的增加和减少自动控制。本发明具有数据自动采集和无线传输功能，可以远程对数据收集和实时监控装置控制降雨状况和植物生长动态，该装置为研究降雨变化对生态系统植物个体、种群动态等，以及其它生物过程和非生物过程影响提供了一种装置，可广泛应用于生态学、生物学、农业科学等相关学科领域。

Description

野外全自动增减雨装置

技术领域

本发明涉及野外检测仪器领域，具体说是一种野外全自动增减雨装置。

背景技术

野外控制自然降雨的增加或减少，是全球气候变化背景下研究生态系统生物过程和非生物过程对降雨变化响应与适应的主要途径。通过人工添加水量或简单遮拦降雨的手段在相关实验中被大量采用，然而，由于自然降雨特征具有人工几乎不可模拟的特点，且野外环境难以获取能源动力和自然环境恶劣多变的客观现实，加之需要繁重的人力等局限性，使这一手段在相关实验中难以大面积或长期有效控降雨变化。

因此，如何在野外条件下有效控制自然降雨变化，是相关领域实验开展亟待解决的重要技术难题。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供一种野外全自动增减雨装置。

本发明的目的是通过以下技术来实现的：

一种野外全自动增减雨装置，包括三角固定槽、连接角爪、V型遮雨槽、托杆、连接杆、托架、稳定基座、雨量控制区、引流器、集雨槽、雨水转移管、雨量采集器及其固定架、增雨管和U型托架，还包括植物高度采集器、数据采集仪、数据处理器、雨量采集单元，所述的三角固定槽与稳定基座通过4个连接杆连接；连接杆与三角固定槽之间通过连接角爪连接；三角固定槽上设有V型遮雨槽；V型遮雨槽的一端与引流器连接；引流器的出水口设置于集雨槽上方；集雨槽置于连接杆上端的托架上；集雨槽与雨水转移管连接；雨水转移管与雨量采集器连接；雨量采集器与增雨管连接；增雨管置于U型托架上；雨量采集器置于固定架上；所述的植物高度采集器包括拍照单元、高度测量单元和位置调节单元；所述雨量采集器内壁设有雨量采集单元；高度测量单元与数据采集仪连接；雨量采集单元与数据采集仪连接；数据采集仪与数据处理器之间无线连接。

上述的增雨管两侧设有细小孔。

上述的雨量控制区的边界设有隔板，该隔板垂直插入地下45cm，露出地表5cm。

上述的引流器的开口为漏斗状。

上述的V型遮雨槽和集雨槽均与水平面呈15°的夹角。

上述的雨量采集单元用于测量汇入雨量采集器中的水量，可换算成雨量控制区的实际降雨量；数据采集仪汇总雨量采集器和植物高度采集器所采集的实时数据，数据以时间为数据节点进行汇总，一个时间点或时间段的数据存储在一个数据节点，一个数据节点就是一个表格，最后通过无线网络传输给数据处理器。

上述的拍照单元用于在水平方向上对植物进行拍照；高度测量单元用于测量拍照单元同地表之间的距离；位置调节单元用于调节所述植物高度采集器在升降杆上位置。

上述雨量采集器和植物高度采集器将实时采集的数据分别通过雨量采集单元和高度测量单元发送给数据采集仪，再由数据采集仪通过无线网络传输给数据处理器。

上述位置调节单元对拍照中的植物的顶端位置进行识别，并通过拍照图片中的植物顶端位置同设定的标准位置进行比较，来确定位置调节单元的调节幅度。

本发明的优点及有益效果：

1、本发明的在野外作业时，通过V型遮雨槽截留降雨，以实现减少降雨的控制，V型遮雨槽截留的雨水通过引流器和集雨槽汇入雨量采集器后，被截留的雨水通过增雨管以滴灌的方式渗入土壤，以实现增雨的目的，上述过程利用雨水在自然重力作用下从高向低流动的原理，实现对自然降雨的增加和减少自动控制。

2、本发明采用U型托架用以确保增雨管处于水平状态，使雨量采集器收集的雨水通过增雨管两侧的细小孔均匀入渗土壤，提高了增减降雨控制的均匀性和准确性。

3、本发明在相邻的雨量控制区边界垂直插入隔板，降雨时发生时以防止土壤水分侧渗和径流对控制区的影响。

4、本发明中的连接杆、连接角爪和稳定基座的材料均采用中空的不锈方钢，连接杆外径与连接角爪和稳定基座的内径大小一致，连接杆可插入连接角爪和稳定基座中，并用固定螺栓加固，这种设计使装置在野外组装时无需焊接即可完成，并确保了主支架的稳定性和牢固性，这使本发明装置具有运输、安装和拆卸简便的特点。

5、本发明具有数据自动采集和无线传输功能，可以远程对数据收集和实时监控装置控制降雨状况和植物生长动态。

6、本发明装置为研究降雨变化对生态系统植物个体、种群动态等，以及其它生物过程和非生物过程影响提供了一种技术手段，可广泛应用于生态学、生物学、农业科学等相关学科领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中雨量采集器的放大示意图。

图中：1-三角固定槽、2-连接角爪、3-V型遮雨槽、4-托杆、5-连接杆、6-托架、7-稳定基座、8-雨量控制区、9-引流器、10-集雨槽、11-雨水转移管、12雨量采集器、13-固定架、14-增雨管、15-U型架托、16-植物高度采集器、17-数据采集仪、18-数据处理器、19-雨量采集单元。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供一种能够应用于野外无能源动力条件下，自动实现对自然降雨增加和减少有效同步控制，具有数据自动采集和无线传输功能的控雨装置，本发明的野外全自动增减雨装置如图1、2所示：一种野外全自动增减雨装置，包括三角固定槽1、连接角爪2、V型遮雨槽3、托杆4、连接杆5、托架6、稳定基座7、雨量控制区8、引流器9、集雨槽10、雨水转移管11、雨量采集器12及其固定架13、增雨管14、U型托架15、其特征在于：还包括植物高度采集器16、数据采集仪17、数据处理器18、雨量采集单元19，所述的三角固定槽1与稳定基座7通过4个连接杆5连接；连接杆5与三角固定槽1之间通过连接角爪2连接；三角固定槽1上设有V型遮雨槽3；V型遮雨槽3的一端与引流器9连接；引流器9的出水口设置于集雨槽10上方；集雨槽10置于连接杆5上端的托架6上；集雨槽10与雨水转移管11连接；雨水转移管11与雨量采集器12连接；雨量采集器12与增雨管14连接；增雨管14置于U型托架15上；雨量采集器12置于固定架13上；所述的植物高度采集器16包括拍照单元、高度测量单元和位置调节单元；所述雨量采集器12内壁设有雨量采集单元19；高度测量单元与数据采集仪17连接；雨量采集单元19与数据采集仪17连接；数据采集仪17与数据处理器18之间无线连接；增雨管14两侧设有细小孔；控制区8的边界设有隔板，该隔板垂直插入地下45cm，露出地表5cm；引流器9的开口为漏斗状；V型遮雨槽3与水平面呈15°的夹角；所述的集雨槽10与地面呈15°的夹角。

雨量采集单元19用于测量汇入雨量采集器12中的水量；拍照单元用于在水平方向上对植物进行拍照；高度测量单元用于测量拍照单元同地表之间的距离；位置调节单元用于调节所述植物高度采集器在升降杆上位置；雨量采集器和植物高度采集器将实时采集的数据分别通过雨量采集单元19和高度测量单元发送给数据采集仪17，再由数据采集仪17通过无线网络传输给数据处理器18；位置调节单元对拍照中的植物的顶端位置进行识别，并通过拍照图片中的植物顶端位置同设定的标准位置进行比较，来确定位置调节单元的调节幅度。

本发明的野外全自动增减雨装置在降雨发生时，通过三角固定槽1上的V型遮雨槽3截留降雨，以实现减少降雨的控制，V型遮雨槽3截留的雨水通过引流器9和集雨槽10汇入雨量采集器12后，被截留的雨水通过增雨管14以滴灌的方式渗入土壤，以实现增雨的目的。

本本发明的野外全自动增减雨装置为保证增减降雨的控制均匀，V型截留条板上截面宽度为5cm，在主支架上等间距均匀布置；此外，U型架托15使增雨管14控制在水平的平面，其U型架托15开口直径与增雨管14直径一致，增雨管14在使用时可牢固嵌入已调节好高度的U型托架15上，以确保增雨管处于水平状态，使集雨器收集的雨水通过增雨管两侧细小孔（每间距10cm其滴管两侧开有直径大小约为0.1-0.15mm的细孔）均匀入渗土壤，提高了增减降雨控制的均匀性和准确性。

本发明在相邻的控制区边界垂直插入隔板，降雨时发生时以防止土壤水分侧渗和径流产生对控制区的影响。隔板为不透钢材料，厚5mm，插入深度为45cm，高出地表约5cm。

本发明中的连接杆5、连接角爪2和稳定基座7的材料均采用中空的不锈方钢，连接杆5外径与连接角爪2和稳定基座7的内径大小一致，连接杆5可插入连接角爪2和稳定基座7中，并用固定螺栓加固，这种设计使装置在野外组装时无需焊接即可完成，并确保了主支架的稳定性和牢固性，这使本发明装置具有运输、安装和拆卸简便的特点。

所述拍照单元包括图像识别模块，所述图像识别模块对拍照中的植物顶端位置进行识别，并通过拍照图片中的植物顶端位置同设定的标准位置进行比较，来确定位置调节单元的调节幅度。假设所述顶端位置和所述标准位置之间的差为r，如果顶端位置小于标准位置，就将所述位置调剂单元下调r的距离；如果顶端位置高于标准位置，就将所述位置调剂单元上调r的距离。

所述雨量采集器包括雨量采集单元和数据处理器，其中雨量采集单元用于检测汇入雨量采集器中的水量，即减雨器对自然降雨的减少量，可换算为减少降雨控制区或增加降雨控制区实际降雨量。

数据处理器汇总雨量采集单元和植被高度处理器所采集的实时数据，数据以时间为数据节点进行汇总，一个时间点或时间段的数据存储在一个数据节点，一个数据节点就是一个表格。

以上内容是对本发明的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明的技术方案，但这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。

Claims

1.一种野外全自动增减雨装置，包括三角固定槽（1）、连接角爪（2）、V型遮雨槽（3）、托杆（4）、连接杆（5）、托架（6）、稳定基座（7）、雨量控制区（8）、引流器（9）、集雨槽（10）、雨水转移管（11）、雨量采集器（12）及其固定架（13）、增雨管（14）、U型托架（15）、其特征在于：还包括植物高度采集器（16）、数据采集仪（17）、数据处理器（18）和雨量采集单元（19），所述的三角固定槽（1）与稳定基座（7）通过4个连接杆（5）连接；连接杆（5）与三角固定槽（1）之间通过连接角爪（2）连接；三角固定槽（1）上设有V型遮雨槽（3）；V型遮雨槽（3）的一端与引流器（9）连接；引流器（9）的出水口设置于集雨槽（10）上方；集雨槽（10）置于连接杆（5）上端的托架（6）上；集雨槽（10）与雨水转移管（11）连接；雨水转移管（11）与雨量采集器（12）连接；雨量采集器（12）与增雨管（14）连接；增雨管（14）置于U型托架（15）上；雨量采集器（12）置于固定架（13）上；所述的植物高度采集器（16）包括拍照单元、高度测量单元和位置调节单元；所述雨量采集器（12）内壁设有雨量采集单元（19）；高度测量单元与数据采集仪（17）连接；雨量采集单元（19）与数据采集仪（17）连接；数据采集仪（17）与数据处理器（18）之间无线连接。

2.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的增雨管（14）两侧设有细小孔。

3.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的雨量控制区（8）的边界设有隔板，该隔板垂直插入地下45cm，露出地表5cm。

4.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的引流器（9）的开口为漏斗状。

5.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的V型遮雨槽（3）与水平面呈15°的夹角；所述的集雨槽（10）与地面呈15°的夹角。

6.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的雨量采集单元（19）用于测量汇入雨量采集器（12）中的水量。

7.如权利要求1所述的一种野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述的拍照单元用于在水平方向上对植物进行拍照；高度测量单元用于测量拍照单元同地表之间的距离；位置调节单元用于调节所述植物高度采集器在升降杆上位置。

8.根据权利要求1所述的野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述雨量采集器和植物高度采集器将实时采集的数据分别通过雨量采集单元（19）和高度测量单元发送给数据采集仪（17），再由数据采集仪（17）通过无线网络传输给数据处理器（18）。

9.根据权利要求1所述的野外全自动增减雨装置，其特征在于：所述位置调节单元对拍照中的植物的顶端位置进行识别，并通过拍照图片中的植物顶端位置同设定的标准位置进行比较，来确定位置调节单元的调节幅度。