CN109661945A - 实时调控增减天然降水及透光性系统 - Google Patents

实时调控增减天然降水及透光性系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实时调控增减天然降水及透光性系统，太阳能板与蓄电池相连，蓄电池与红外监控摄像头和水泵供电连接，PC板折弯成W型且从中间分离为两个V型，分别通过圆形空心管与减雨架相连，PC板通过钢丝与滑轮相连，滑轮与手摇器相连，高精度水尺垂直固定在雨水收集桶中央，红外监控摄像头放置在雨水收集桶外面，悬挂式喷头均匀挂在增雨架上，悬挂式喷头与水泵相连。本发明在无电区通过改变天然降水及透光性系统，实现收集不同的减水量，对植被光照强度的调节，全自动监控增减天然降水，对增减的降水量数据及时读取并记录，使改变降水的草地水文土壤植被研究更具多样性、创新性、可靠性。

Description

实时调控增减天然降水及透光性系统
技术领域
本发明涉及的是天然降水的减水性及透光性技术领域，具体涉及一种实时调控增减天然降水及透光性系统。
背景技术
无电区实时调控减水量及透光性，调节遮雨板张口大小达到控制减少的天然降水量，改变遮雨板透光性可改变植被光照强度与不同光照强度的光照时长、全自动实时增减天然降水、将减少的降水及时转换为增加的降水、全自动模拟天然降水、手机远程监控减少的具体降水量。其关键技术：运用滑轮及手摇器调控遮雨板张口大小，无降水时可将遮雨板完全张开，使遮雨板下方植被达到天然状态下的光照强度，可减小一定的实验误差。有降水时可根据实验研究需要调节遮雨板张口大小，张口越大收集到的降水量就越少，也可根据降水大小收集不同的降水量。运用带有水位传感器的水泵，根据实验要求，将收集到减少的雨水，通过均匀悬挂的倒挂式喷头自动喷到增水部分，即能够将减少的降水及时等量转换为增加的天然降水。同时，在手机上可远程监控读取收集到的降水量。
上述现有技术缺点：核心技术在于遮雨板张口大小的控制，张口大小决定收集减水量的多少。其次在于红外监控摄像头与高精度水尺角度的调试，角度不同，降水量读数存在一定误差。水泵在降水量较少或泥沙较多的地区，水泵不能很好运转，即不能实现减增降水等量转换，存在一定误差。
在研究改变降水对草地水文土壤植被影响机制的科研领域内，其关键点在于如何实时调控天然降水减少量及透光性，如何实时将不同程度的减水量转换为增水量，以便更好开展多方面研究，但是环境恶劣的条件下，很多减水系统无法调控天然降水减少量及水量数据的读取、无法实时改变透光性，无法在固定时间段内收集到不同程度减少的降水量，无法将减少的降水量自动转换为增加的雨水量，无法及时改变植被作物的光照强度，造成数据的单一化、不精确、不连贯，甚至无法开展多方向多方面创新性研究，出现较大误差。本发明是基于在恶劣的环境条件下实时调控天然降水减少量及透光性，实时进行水量数据的读取，实时将不同程度减少的雨水量自动转换为增加的雨量，满足雷雨暴风天气、满足丛林、草原深处的实时调控天然降水减少量及透光性系统。是一种既能调控天然降水减少量，又能全自动及时减增雨转换，又能对抗恶劣条件，还能根据降水情况实时改变植被光照强度的调控减水量及透光性的增减天然降水系统设计。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种实时调控增减天然降水及透光性系统，在无电区通过改变天然降水及透光性系统，实现收集不同的减水量，对植被光照强度的调节，全自动监控增减天然降水，对增减的降水量数据及时读取并记录，使改变降水的草地水文土壤植被研究更具多样性、创新性、可靠性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：实时调控增减天然降水及透光性系统，包括手摇器、减雨架、滑轮、雨水收集桶、红外监控摄像头、高精度水尺、水泵、悬挂式喷头、增雨架、手机、蓄电池和太阳能板，太阳能板与蓄电池相连，蓄电池与红外监控摄像头和水泵供电连接，红外监控摄像头与手机相连，PC板折弯成W型且从中间分离为两个V型，分别通过圆形空心管与减雨架相连，PC板通过钢丝与滑轮相连，滑轮与手摇器相连，高精度水尺垂直固定在雨水收集桶中央，红外监控摄像头放置在雨水收集桶外面，悬挂式喷头均匀挂在增雨架上，悬挂式喷头与水泵相连。
作为优选，所述的减雨架倾斜设置，减雨架的低端设置有接雨管，接雨管与雨水收集桶相连。
作为优选，所述的红外监控摄像头与高精度水尺平行设置。
作为优选，所述的水泵外部包裹有挡沙布。
本发明通过太阳能板获取电能，保证蓄电池为可工作状态，蓄电池为红外监控摄像头和水泵运行提供电源，PC板折成W形且从中间可分离为两个V形，分别用圆形空心管与减雨架连接，并可调节两V形的张口大小，高精度水尺垂直固定到雨水收集桶中央，红外监控摄像头放置桶外，实施远程监控读数。将减少的降水搜集到雨水收集桶内，悬挂式喷头均匀挂到增雨架上，用水泵抽取桶内搜集的降水，通过喷头均匀喷洒到增雨架下。完成实时调控增减天然降水及透光性、全自动监控增减天然降水系统。
本发明具有以下有益效果：
1、成本低：红外监控摄像头、铁架、PC板价格低廉；
2、方案设计简单，容易入手；
3、配件结构简单、安装容易；
4、能够实时调控研究所需的减少的天然降水量；
5、能够根据天气状况及现实需求改变PC板的遮光面积；
5、能够完成对天然降水收集量的实时控制；
7、调节减雨棚底下植被等的光照强度；
8、能够完成对增减降水量数据的远程监控读取。
9、能够远程控制红外监控摄像头的录像拍照，可及时对此系统进行维护。
10、能够完成对减增天然降水的实时转换。
11、能够远程监控水泵工作状态，可及时进行维护。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例的减雨架的结构示意图；
图3为本发明实施例的增雨架的结构示意图；
图4为本发明实施例的W型PV板结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：实时调控增减天然降水及透光性系统，包括手摇器1、减雨架2、滑轮3、雨水收集桶4、红外监控摄像头5、高精度水尺6、水泵7、悬挂式喷头8、增雨架9、手机10、蓄电池11和太阳能板12，太阳能板12与蓄电池11相连，蓄电池11与红外监控摄像头5和水泵7供电连接，红外监控摄像头5与手机10相连，PC板折弯成W型且从中间分离为两个V型，分别通过圆形空心管与减雨架2相连，PC板通过钢丝与滑轮3相连，滑轮3与手摇器1相连，高精度水尺6垂直固定在雨水收集桶4中央，红外监控摄像头5放置在雨水收集桶4外面，悬挂式喷头8均匀挂在增雨架9上，悬挂式喷头8与水泵7相连。
值得注意的是，所述的减雨架2倾斜设置，减雨架2的低端设置有接雨管，接雨管与雨水收集桶4相连。
值得注意的是，所述的红外监控摄像头5与高精度水尺6平行设置。
此外，所述的水泵7外部包裹有挡沙布。
本具体实施方式的减雨架设计为倾斜式，将PC板折成W形，从中间分为两个V形，且通过空心管嵌套在减雨架上，左侧V形斜下方无缝连接钢丝，每个左侧V形PC板均与钢丝连接，钢丝与滑轮连接，滑轮与手摇器连接；右侧V形同样如此，与另一个滑轮和手摇器连接。每个W形PC板均匀等距固定在减雨架上，用于遮雨且能同时调节左右侧V形PC板。减雨架较低的一侧设置倾斜式接雨管，将两V形PC板遮挡的降水通过倾斜式接雨管集中到封闭式雨水收集桶内，作为减雨棚减少的水量。
本具体实施方式将夜光高精度水尺垂直固定到雨水收集桶中央，红外监控摄像头固定到桶外与水尺平行，通过手机软件（软件名称：有看头）实现白天晚上实时远程监控桶内降水量并读取数据。
这样，当降水时，减雨架通过手摇器调节左右侧V形的张口大小，将遮挡部分降水集中到雨水收集桶，收集不同的减水量，实现调控天然降水减少量，同时也可实时改变减雨棚下方植被等的光照强度，除此之外，红外监控摄像头可实时监控桶内降水量，读取降水量数据。
本具体实施方式增雨架设计为平行式，此方案选用的悬挂式喷头有效工作距离为1m，将喷头等距倒挂在增雨架下，距离地面1m处，且增雨架四周的喷头距铁架为1m，中间喷头间隔为2m，保证均匀喷洒。
本具体实施方式将包裹挡沙布的水泵放入封闭式雨水收集桶内，封闭式雨水收集桶的底部与水泵底部形状相同，保证桶内有一定的水量（液面位置为L），可维持水泵正常工作。水位传感器与水泵结合，当高出L时，水泵开始工作。即减雨棚拦截到的降水收集到桶内，这时水位高出L，水泵将收集到的降水实时喷洒到增雨棚下，实现减增降水实时转换。
本具体实施方式的安装情况：在设计安装过程中，可根据观测样地的实际情况，调整红外摄像头角度及雨水收集桶容量、减雨架W形PC板的大小及数目、两V形的张角、每个左侧V形PC板用钢丝连接，将每个钢丝固定到一根钢丝上，手摇器通过滑轮移动钢丝，从而同时移动每个左侧V形PC板，右侧V形PC板同样如此，用另外一个手摇器控制，这样可同时控制左右侧V形板，调节张角大小。减雨棚接雨管为倾斜式，每个接雨管上端与最低处每个V形PC板端口对接，且距离雨水收集桶最远的接雨管长度最短，使每个V形PC板端口中每个接雨管长短不同，保证距离雨水收集桶最近的接雨管长度最长，这样，将每个接雨管下端通过一根长接雨管统一收集到雨水收集桶内，以达到最佳实验效果。
实施例1：内蒙古农业大学关于对锡林郭勒盟正镶白旗改变降水对草地水文土壤植被影响机制研究的实施。
如图2-4所示，本实施例的减雨架A、B应留出等间距固定距离再铺设V形PV遮雨板，减少外界环境带来的相对误差，C为倾斜式接雨管，应根据减雨架大小调整接雨管长短。增雨架D距离应为E距离的二倍，且E距离为悬挂式喷头有效喷洒半径决定（此方案为1m），保证增雨架下喷洒均匀水量。W形PV板F为左侧V形板G为右侧V形板，H为固定两侧V形板的钢丝，左侧V形板的钢丝最终固定到一根较长的钢丝上，钢丝与滑轮连接，滑轮与手摇器连接，手摇器通过控制较长的钢丝来同时控制与V形板连接的钢丝。手机连接红外监控摄像头需通过手机软件，需进行蓝牙匹配调试将红外摄像头与手机连接，此软件可远程对红外摄像头拍摄内容进行拍照录像，画面清晰度较强。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.实时调控增减天然降水及透光性系统，其特征在于，包括手摇器(1)、减雨架(2)、滑轮(3)、雨水收集桶(4)、红外监控摄像头(5)、高精度水尺(6)、水泵(7)、悬挂式喷头(8)、增雨架(9)、手机(10)、蓄电池(11)和太阳能板(12)，太阳能板(12)与蓄电池(11)相连，蓄电池(11)与红外监控摄像头(5)和水泵(7)供电连接，红外监控摄像头(5)与手机(10)相连，PC板折弯成W型且从中间分离为两个V型，分别通过圆形空心管与减雨架(2)相连，PC板通过钢丝与滑轮(3)相连，滑轮(3)与手摇器(1)相连，高精度水尺(6)垂直固定在雨水收集桶(4)中央，红外监控摄像头(5)放置在雨水收集桶(4)外面，悬挂式喷头(8)均匀挂在增雨架(9)上，悬挂式喷头(8)与水泵(7)相连。
2.根据权利要求1所述的实时调控增减天然降水及透光性系统，其特征在于，所述的减雨架(2)倾斜设置，减雨架(2)的低端设置有接雨管，接雨管与雨水收集桶(4)相连。
3.根据权利要求1所述的实时调控增减天然降水及透光性系统，其特征在于，所述的红外监控摄像头(5)与高精度水尺(6)平行设置。
4.根据权利要求1所述的实时调控增减天然降水及透光性系统，其特征在于，所述的水泵(7)外部包裹有挡沙布。
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