CN107271141A - 灌溉用水流动过程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种灌溉用水流动过程监测系统，用于监测灌溉用水在农田中的水流推进和消退过程，主要包括连接杆、多个标尺、多个支撑件、传感器和控制器。标尺间隔分布于连接杆上；标尺上设置有支撑件，用于将植株撑开，避免植株遮挡标尺。在支撑件上还设置有摄像头，用于实时拍摄标尺位置的水位。灌溉用水流动到连接杆上的传感器位置时；传感器发送信号给控制器开始计时，并且控制器启动摄像头开始录像，并记录流水到达每个测点的时间及不同时间每个测点的水位。上述系统及装置监测水流推进和水流消退的全过程并记录相关试验数据，从而为科学研究提供了比较重要的试验数据。

Description

灌溉用水流动过程监测系统

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，具体而言，涉及一种灌溉用水流动过程监测系统。

背景技术

在我国干旱和半干旱地区，农田灌溉方式主要采用地面灌溉，然而，现实生产中田间灌溉工程设施不完善、畦(沟)规格和入田流量不合理、灌水技术参数不合理等问题造成灌溉水利用效率和灌水质量不高。针对地面灌溉普遍存在的问题，研究不同地面灌水方式的水流运动过程是为推求合理的灌水技术参数和地面灌溉运行指标提供技术支撑。因此，有必要观测灌溉水流推进过程和水流消退过程。水流推进过程，即观测灌水开始至停水时间段内沿田块方向每个观测点的水流推进前锋到达各点的时间及不同时间段每个测点的田面水深。水流消退过程，即灌水停止后至积水消退的过程观测不同时间段每个测点的田面水深。

观测水流推进过程和消退过程，目前是采用沿田块长度方向插一具有刻度的木桩或直尺以及秒表来观测水流推进和消退的时间和田面水深。这些装置虽可以测定水流推进和消退过程，但对于麦田来说，苗期植株较低情况下观测比较简单直观，拔节期是冬小麦的需水关键期，此时植株稍高，植株遮挡了插在田间的木桩或直尺的刻度，观测时需要人为的拨开植株，人为的踩踏不仅破坏了观测点周围的田间土壤状态，亦使观测值产生一定的误差。并且，直尺比较轻薄，来水量较大时，插在田间的直尺容易倾斜或者倒掉。

因此，提供一种灌溉用水流动过程监测系统，利用上述系统可以比较方便地监测水流推进及水流消退过程；这对于农田灌溉技术的研究具有比较重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种灌溉用水流动过程监测系统，利用上述系统可以比较方便地监测水流推进及水流消退过程，从而为农田灌溉技术的研究提供比较重要的试验数据。

本发明是这样实现的：

一种灌溉用水流动过程监测系统，包括：

连接杆，所述连接杆呈条状结构，所述连接杆上设置有刻度；

多个标尺，所述标尺垂直连接于所述连接杆，多个所述标尺间隔分布在所述连接杆上，所述标尺上设置有刻度；

多个支撑件，所述支撑件为圆环状，所述支撑件的中部连接于所述标尺上，所述支撑件上设置有摄像头，用于拍摄所述标尺位置的水位；

传感器，所述传感器设置于所述连接杆的端部，用于监测灌溉用水的到达；

控制器，所述控制器包括处理器和计时器，所述控制器与所述摄像头及所述传感器连接。

进一步，

所述标尺为圆柱状，所述支撑件的中部包括圆形的连接孔，所述标尺通过所述连接孔与所述标尺滑动连接；

所述连接孔的两端分别设置有环形的挡板，所述挡板与所述连接孔同心，两个所述挡板、所述标尺及所述连接孔的孔壁之间形成了容置空间；

所述容置空间内包括至少两个夹持件，所述夹持件为弧形片状结构；所述夹持件的外弧面通过压缩弹簧与所述支撑件连接，所述压缩弹簧的弹力使得所述夹持件的内弧面与所述标尺的外圆周面配合；所述夹持件沿所述标尺的外圆周方向均匀分布；

所述挡板通孔的孔壁与所述标尺外表面的间隙小于所述夹持件的厚度。

进一步，

所述夹持件的内圆弧面上设置有多个凹坑和滚动体，所述滚动体的一部分嵌入凹坑，另一部分与所述夹持件的外圆周面配合；所述滚动体能够在所述凹坑内自由滚动。

进一步，

所述支撑件上设置有三个T型的滑槽，所述滑槽沿所述支撑件的半径方向延伸；所述滑槽与三个所述夹持件的在所述支撑件上对应分布；所述滑槽内设置有T型螺栓，所述T型螺栓的螺栓杆露出所述支撑件的表面，所述螺丝杆上设置有蝶形螺母；

所述压缩弹簧的一部分位于所述滑槽中，所述压缩弹簧的一端与所述夹持件连接，另一端与所述T型螺栓的螺栓头连接。

进一步，

所述标尺上设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述标尺的外圆周方向延伸；多个所述凹槽沿所述标尺的长度方向均匀间隔分布。

进一步，

所述滚动体为不锈钢钢球。

进一步，

所述凹坑内设置有润滑剂。

进一步，

所述连接杆上设置有多个固定孔，多个所述固定孔均匀间隔设置，所述标尺通过所述固定孔与所述连接杆可拆卸连接。

进一步，

所述标尺为圆柱状，所述标尺的端部包括螺纹段，所述螺纹段上设置有蝶形螺母。

进一步，

所述连接杆及所述标尺为不锈钢材料。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的灌溉用水流动过程监测系统，使用时，将连接杆沿水流方向设置，标尺上的支撑件将植株撑开，从而防止植株遮挡标尺上的刻度。开启阀门，灌溉用水便开始流动，当流动到连接杆上的传感器位置时；传感器发送信号给控制器开始计时，并且控制器启动摄像头开始录像，并记录流水到达每个测点的时间及不同时间每个测点的水位。关闭阀门后，同样记录灌水停止后至积水消退的过程观测不同时间段每个测点的田面水深。

上述系统监测水流推进和水流消退的全过程并记录相关试验数据，从而为科学研究提供了比较重要的试验数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的灌溉用水流动过程监测系统结构示意图；

图2是本发明实施例1提供图1的俯视图；

图3是本发明实施例1提供的标尺与支撑件的装配示意图；

图4是本发明实施例1提供的图3的剖视图；

图5是本发明实施例1提供的图4中Ⅴ-Ⅴ的剖视图；

图6是本发明实施例1提供图4的俯视图；

图7是本发明实施例1提供的图6中Ⅶ-Ⅶ的剖视图。

图标：100-灌溉用水流动过程监测系统；110-连接杆；120-标尺；130-支撑件；132-连接孔；134-挡板；136-夹持件；137-摄像头；138-压缩弹簧；139-滑槽；140-T型螺栓；150-蝶形螺母。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

如图1、图2和图3，本实施例提供了一种灌溉用水流动过程监测系统100，用于监测灌溉用水在农田中的水流推进和消退过程，主要包括连接杆110、多个标尺120、多个支撑件130、传感器(图中未示出)和控制器(图中未示出)。标尺120间隔分布于连接杆110上；标尺120上设置有支撑件130，用于将植株撑开，避免植株遮挡标尺120。在支撑件130上还设置有摄像头137，用于实时拍摄标尺120位置的水位。连接杆110的端部设置有传感器，用于监测灌溉用水到达。控制器分别与传感器及摄像头137连接。

具体地，连接杆110为不锈钢材料制作的条状结构，并且连接杆110上设置有刻度。在连接杆110上均匀设置有多个固定孔，用于连接标尺120。标尺120为不锈钢制作而成的圆柱状结构，标尺120上设置有刻度。标尺120的端部设置有螺纹端，螺纹段上设置有蝶形螺母。标尺120通过固定孔及蝶形螺母与连接杆110垂直连接，每个标尺120对应农田里的一个测点位置。

支撑件130整体上为圆形板状结构，支撑件130的中部与标尺连接。当植株比较高的时候，植株容易对标尺进行遮挡，不容易测量水位。本实施例设置了上述支撑件130后，支撑件130能够将植株支撑到周边位置，使得植株不会将标尺遮挡；并且支撑件130为摄像头提供了固定位置。

进一步，如图4和图5，支撑件130的中部包括圆形的连接孔132，支撑件130通过连接孔132与标尺120滑动连接。由于支撑件130能够相对于标尺120滑动，因此灌溉用水流动过程监测系统100能够适应不同高度的植株及不同的水位。

连接孔132的两端分别设置有环形的挡板134，挡板134与连接孔132同心布置。两个挡板134、标尺120及连接孔132的孔壁共同形成了容置空间。

容置空间内包括至少两个夹持件136，夹持件136为弧形片状结构。并且，夹持件136的外弧面通过压缩弹簧138与连接孔132的孔壁连接，夹持件136的内弧面与标尺120的外圆周面配合；夹持件136沿标尺120的外圆周方向均匀分布。

如图4，挡板134通孔的孔壁与标尺120外表面的间隙小于夹持件136的厚度；因此，当将支撑件130及夹持件136沿标尺120的长度方向移动时，夹持件136能够被挡板134限定在容置空间内。

进一步，在夹持件136的内弧面上还设置有多个凹坑(图中未示出)，凹坑内设置有滚动体，滚动体能够在凹坑内自由转动。滚动体的一部分露在凹坑外面与标尺120的外表面配合。并且，为了便于滚动体的转动，凹坑内设置了润滑剂。为了便于支撑件130在标尺120上定位，在标尺120上设置有多个凹槽(图中未示出)，凹槽沿圆柱状标尺120的圆周方向延伸；多个凹槽沿标尺120的长度方向均匀间隔分布。

如图5，本实施例中，容置空间内的夹持件136为三个，三个夹持件136沿标尺120的圆周方向均匀分布；三个压缩弹簧138相互间隔120°布置。本实施例中，滚动体采用了不锈钢钢球；控制器采用了单片机。

进一步，如图6和图7，支撑件130上设置有三个T型的滑槽139，滑槽139沿支撑件130的半径方向延伸；滑槽139与三个夹持件136在支撑件130上的位置对应；滑槽139内设置有T型螺栓140，T型螺栓140的螺栓杆露出支撑件130的表面，螺栓杆上设置有蝶形螺母150；压缩弹簧138的一部分位于滑槽139中，压缩弹簧138的一端与夹持件136连接，另一端与T型螺栓140的螺栓头连接。

当夹持件136与标尺120之间的夹持力过大时，不容易将支撑件130相对于标尺120移动；当夹持力过小时，支撑件130不能可靠地固定在标尺120上。由于设置了上述滑槽结构，当需要对夹持件136与标尺120直接的夹持力进行调整时，松开蝶形螺母150，将T型螺栓140沿滑槽139的方向移动，从而调整压缩弹簧138的变形量，进而便可以夹持件136与标尺120之间的夹持力。

本实施例中灌溉用水流动过程监测系统100的工作原理如下：

当需要对某一块农田灌溉用水流动过程进行监控时，将连接杆110沿水流的方向布置，并且选多个监测点，每个监测点对应了连接杆110上的一个固定孔。然后将带有支撑件130的标尺120与监测点对应的固定孔进行连接，通过预定的水位来调节支撑件130在标尺120上的位置。当灌溉水的水位比较高时，将支撑件130向上推动；此时，滚动体转动，支撑件130能够被推动到合适的位置。由于压缩弹簧138的作用，夹持件136与标尺120之间保持一定的摩擦力，支撑件130能够固定在标尺120上。

调整好连接杆110与支撑件130的位置后，打开阀门，灌溉用水流动到农田中。当水流流过连接杆110上的传感器时，传感器发送信号给控制器开始计时，并且控制器启动摄像头137开始录像，并记录流水到达每个测点的时间及不同时间每个测点的水位。关闭阀门后，同样记录灌水停止后至积水消退的过程观测不同时间段每个测点的田面水深。通过上述过程监测水流推进和水流消退的全过程并记录相关试验数据，由于不同测点之间的距离可以通过连接杆进行测量，从而能够计算水流推进速度或消退速度等数据，并为进一步科学研究提供了比较重要的试验数据。

需要说明的是，本实施例为较佳实施例，在其它实施例中，夹持件不限制为三个，可以是两个或其它数量；这并不影响技术方案的实现和技术效果。

实施例2：

本实施例提供了一种水流过程监测装置，包括实施例1中的标尺120和实施例1中的支撑件130。进一步，支撑件130还采用了伞状结构，支撑件130能够相对于标尺120打开收拢。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，包括：

连接杆，所述连接杆呈条状结构，所述连接杆上设置有刻度；

多个标尺，所述标尺垂直连接于所述连接杆，多个所述标尺间隔分布在所述连接杆上，所述标尺上设置有刻度；

多个支撑件，所述支撑件为圆环状，所述支撑件的中部连接于所述标尺上，所述支撑件上设置有摄像头，用于拍摄所述标尺位置的水位；

传感器，所述传感器设置于所述连接杆的端部，用于监测灌溉用水的到达；

控制器，所述控制器包括处理器和计时器，所述控制器与所述摄像头及所述传感器连接。

2.根据权利要求1所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，

所述标尺为圆柱状，所述支撑件的中部包括圆形的连接孔，所述标尺通过所述连接孔与所述标尺滑动连接；

所述连接孔的两端分别设置有环形的挡板，所述挡板与所述连接孔同心，两个所述挡板、所述标尺及所述连接孔的孔壁之间形成了容置空间；

所述容置空间内包括至少两个夹持件，所述夹持件为弧形片状结构；所述夹持件的外弧面通过压缩弹簧与所述支撑件连接，所述压缩弹簧的弹力使得所述夹持件的内弧面与所述标尺的外圆周面配合；所述夹持件沿所述标尺的外圆周方向均匀分布；

所述挡板通孔的孔壁与所述标尺外表面的间隙小于所述夹持件的厚度。

3.根据权利要求2所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述夹持件的内圆弧面上设置有多个凹坑和滚动体，所述滚动体的一部分嵌入凹坑，另一部分与所述夹持件的外圆周面配合；所述滚动体能够在所述凹坑内自由滚动。

4.根据权利要求2所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，

所述支撑件上设置有三个T型的滑槽，所述滑槽沿所述支撑件的半径方向延伸；所述滑槽与三个所述夹持件的在所述支撑件上对应分布；所述滑槽内设置有T型螺栓，所述T型螺栓的螺栓杆露出所述支撑件的表面，所述螺栓杆上设置有蝶形螺母；

所述压缩弹簧的一部分位于所述滑槽中，所述压缩弹簧的一端与所述夹持件连接，另一端与所述T型螺栓的螺栓头连接。

5.根据权利要求3所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述标尺上设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述标尺的外圆周方向延伸；多个所述凹槽沿所述标尺的长度方向均匀间隔分布。

6.根据权利要求3所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述滚动体为不锈钢钢球。

7.根据权利要求3所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述凹坑内设置有润滑剂。

8.根据权利要求1所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述连接杆上设置有多个固定孔，多个所述固定孔均匀间隔设置，所述标尺通过所述固定孔与所述连接杆可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述标尺为圆柱状，所述标尺的端部包括螺纹段，所述螺纹段上设置有蝶形螺母。

10.根据权利要求1所述的灌溉用水流动过程监测系统，其特征在于，所述连接杆及所述标尺为不锈钢材料。