CN111693115A - 一种生态农田用分布式多点监测装置及方法 - Google Patents

一种生态农田用分布式多点监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生态农田用分布式多点监测装置及方法，属于生态农田技术领域，一种生态农田用分布式多点监测装置，包括装置底座，装置底座的顶部固定安装有两个竖板，其中一个竖板的一侧转动连接有第一转轴，第一转轴的外壁上固定连接有第一线筒，第一线筒的外壁上缠绕有吊绳，第一转轴贯穿另一个竖板并固定连接有第一蜗轮，第一转轴的上方转动连接有第二转轴，第二转轴的外壁上固定连接有第二线筒。可以实现结构简单、操作方便，监测效果好，能够实时监测地下水位，在地下水位过低时，自动触发示警，从而及时治理，且采用分布式多点监测的方法，能够同时监测多处地下水位，适合推广使用。

Description

一种生态农田用分布式多点监测装置及方法
技术领域
本发明涉及生态农田领域，更具体地说，涉及一种生态农田用分布式多点监测装置及方法。
背景技术
农田生态系统是指人类在以作物为中心的农田中，利用生物和非生物环境之间以及生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效生态机能，进行能量转化和物质循环，并按人类社会需要进行物质生产的综合体。它是农业生态系统中的一个主要亚系统，是一种被人类驯化了的生态系统。农田生态系统不仅受自然规律的制约，还受人类活动的影响；不仅受自然生态规律的支配，还受社会经济规律的支配。
生态农田的监测包含微生物、土壤、地下水、植物等等多个方面的监测，其中地下监测又包含地下水质和地下水位等方面的监测，地下水位的高低对于农田十分重要，当地下水位下降到一定地步后，会使得农田土壤干旱，需要及时灌溉，否则会影响农作物的生长，因此，对于地下水位的监测十分重要。
现有技术中，对于地下水位的监测，一般是利用水位管和钢尺水位计，配合水准测量，来确定地下水位高程，过程繁琐，操作麻烦，且在地下水位过低时，无法自动触发示警。因此，我们提出一种生态农田用分布式多点监测装置。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种生态农田用分布式多点监测装置及方法，它可以实现结构简单、操作方便，监测效果好，能够实时监测地下水位，在地下水位过低时，自动触发示警，从而及时治理，且采用分布式多点监测的方法，能够同时监测多处地下水位，适合推广使用。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种生态农田用分布式多点监测装置，包括装置底座，所述装置底座的顶部固定安装有两个竖板，其中一个所述竖板的一侧转动连接有第一转轴，所述第一转轴的外壁上固定连接有第一线筒，所述第一线筒的外壁上缠绕有吊绳，所述第一转轴贯穿另一个竖板并固定连接有第一蜗轮，所述第一转轴的上方转动连接有第二转轴，所述第二转轴的外壁上固定连接有第二线筒，所述第二线筒贯穿另一个竖板并固定连接有第二蜗轮，所述第二线筒的外壁上缠绕有电缆，所述装置底座的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端上固定连接有蜗杆，所述蜗杆与第一蜗轮和第二蜗轮均啮合，所述竖板的顶端固定安装有横板，所述横板的顶部固定安装有竖杆，所述竖杆的顶端固定安装有信号灯，所述信号灯包括透明灯罩，所述透明灯罩的底部固定安装有灯座，所述灯座的底端设置有灯珠，所述竖杆的一侧固定安装有电源，所述吊绳远离第一线筒的一端贯穿装置底座并固定连接有调节箱。
所述调节箱的内部活动安装有调节杆，所述调节箱的内壁上固定安装有支撑环，所述调节箱一侧的内壁上且位于支撑环的上方固定安装有支撑块，所述支撑块的顶部固定安装有触发开关，所述电缆的两端分别与灯座、触发开关电连接，所述调节杆的顶端固定连接有触发杆，所述调节杆贯穿调节箱的底端并固定连接有浮球，所述浮球包括实心球体，所述实心球体的外壁上套设有防水层，所述调节箱的内部填充有若干个吸水球，所述调节箱的两侧均固定连接有多个对称设置的连接杆，所述连接杆的另一端固定连接有滚轮。
进一步的，所述触发开关为自复位按钮开关，触发开关受到向下的按压会开启，按压解除后，可自动进行复位并关闭。
进一步的，所述信号灯、电源、触发开关、电缆串联成闭合回路，使得触发开关开启可点亮信号灯，触发开关关闭，可熄灭信号灯。
进一步的，所述触发杆设置为L字形，且触发杆远离调节杆的一端相贴，所述触发开关为开启状态，浮球未进入地下水前，触发杆在重力的作用下，向下按压触发开关，使触发开关开启，浮球进入地下水后，受地下水浮力的影响，可带动触发杆与触发开关脱离，使触发开关关闭，当地下水位降低时，使浮球向下移动，带动触发杆再次按压触发开关，进而点亮信号灯，从而可自动示警，及时对地下水进行治理。
进一步的，所述支撑环的内壁上固定安装有多个成环形均匀分布的滑轮，所述滑轮与调节杆的外壁滑动连接，支撑环的设置，可防止调节杆偏移，且滑轮的设置，降低了支撑环与调节杆的摩擦力。
进一步的，所述防水层的材质为疏水透气膜，防水层的设置，可防止实心球体吸水变重，从而防止监测有误差。
进一步的，所述吸水球的材质吸水性树脂，吸水球的设置，可吸收调节箱内水分子，防止触发开关受潮损坏。
进一步的，所述调节箱正面和背面一侧均固定安装有配重块，所述配重块对称设置，配重块的设置，可加重调节箱的重量，保证调节箱可配合吊绳和电缆松放向下移动。
一种生态农田用分布式多点监测方法，包括以下步骤：
S1、挖设多个贯穿土壤层的监测坑，且监测坑的直径与生态农田用分布式多点监测装置相匹配；
S2、移动生态农田用分布式多点监测装置，使装置底座移动至其中一个监测坑的顶部，将调节箱伸入监测坑内，使两侧的滚轮分别与监测坑两侧的内壁相贴；
S3、启动驱动电机，松放吊绳和电缆，使调节箱向下移动，直至浮球落入地下水内，并依靠地下水的浮力，悬浮在地下水中，带动触发杆脱离触发开关，触发开关复位并关闭，从而熄灭信号灯；
S4、重复步骤S2、S3，直至所有监测坑上均架设有生态农田用分布式多点监测装置，同时完成对多出地下水位的监测；
S5、当地下水位过低时，因水位的下降，导致浮球向下移动，带动触发杆向下移动并按压触发开关，使触发开关开启，从而点亮信号灯进行示警。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过信号灯、电源、触发开关、触发杆、调节杆、浮球的联合设置，能够实时监测地下水位，在地下水位过低时，自动触发示警，从而及时治理，且结构简单、操作方便，监测效果好，并采用分布式多点监测的方法，能够同时监测多处地下水位，适合推广使用。
(2)触发杆设置为L字形，且触发杆远离调节杆的一端相贴，触发开关为开启状态，浮球未进入地下水前，触发杆在重力的作用下，向下按压触发开关，使触发开关开启，浮球进入地下水后，受地下水浮力的影响，可带动触发杆与触发开关脱离，使触发开关关闭，当地下水位降低时，使浮球向下移动，带动触发杆再次按压触发开关，进而点亮信号灯，从而可自动示警，及时对地下水进行治理。
(3)蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮的设置，启动驱动电机，可带动第一线筒和第二线筒同步转动，进而同步松放吊绳和电缆，且蜗杆和第一蜗轮、第二蜗轮间的配合具有自锁功能，稳定性高。
(4)连接杆、滚轮的设置，可防止调节箱在沿着监测坑向下移动以及静止在监测坑内时发生偏移，进而防止调节杆发生偏移。
(5)支撑环的设置，可防止调节杆偏移，且滑轮的设置，降低了支撑环与调节杆的摩擦力。
(6)防水层的设置，可防止实心球体吸水变重，从而防止监测有误差。
(7)吸水球的设置，可吸收调节箱内水分子，防止触发开关受潮损坏。
(8)配重块的设置，可加重调节箱的重量，保证调节箱可配合吊绳和电缆松放向下移动。
附图说明
图1为本发明生态农田用分布式多点监测装置的结构示意图；
图2为本发明图1中A处的放大图；
图3为本发明蜗杆处的侧视图；
图4为本发明调节箱内的剖视图；
图5为本发明浮球的结构示意图；
图6为本发明支撑环处的俯视图；
图7为本发明生态农田用分布式多点监测装置的工作状态图；
图8为本发明调节箱内工作状态下的剖视图。
图中标号说明：
1、装置底座；2、竖板；3、第一转轴；4、第一线筒；5、吊绳；6、第一蜗轮；7、第二转轴；8、第二线筒；9、第二蜗轮；10、驱动电机；11、蜗杆；12、电缆；13、横板；14、竖杆；15、信号灯；151、透明灯罩；152、灯座；153、灯珠；16、电源；17、调节箱；18、调节杆；19、支撑环；20、支撑块；21、触发开关；22、触发杆；23、浮球23；231、实心球体；232、防水层；24、吸水球；25、连接杆；26、滚轮；27、配重块；28、滑轮。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1和图3，一种生态农田用分布式多点监测装置，包括装置底座1，装置底座1的顶部固定安装有两个竖板2，其中一个竖板2的一侧转动连接有第一转轴3，第一转轴3的外壁上固定连接有第一线筒4，第一线筒4的外壁上缠绕有吊绳5，第一转轴3贯穿另一个竖板2并固定连接有第一蜗轮6，第一转轴3的上方转动连接有第二转轴7，第二转轴7的外壁上固定连接有第二线筒8，第二线筒8贯穿另一个竖板2并固定连接有第二蜗轮9，第二线筒8的外壁上缠绕有电缆12，装置底座1的顶部固定安装有驱动电机10，驱动电机10的输出端上固定连接有蜗杆11，蜗杆11与第一蜗轮6和第二蜗轮9均啮合，蜗杆11、第一蜗轮6、第二蜗轮9的设置，启动驱动电机10，可带动第一线筒4和第二线筒8同步转动，进而同步松放吊绳5和电缆12，且蜗杆11和第一蜗轮6、第二蜗轮9间的配合具有自锁功能，稳定性高，竖板2的顶端固定安装有横板13，横板13的顶部固定安装有竖杆14，竖杆14的顶端固定安装有信号灯15，信号灯15包括透明灯罩151，透明灯罩151的底部固定安装有灯座152，灯座152的底端设置有灯珠153，竖杆14的一侧固定安装有电源16，吊绳5远离第一线筒4的一端贯穿装置底座1并固定连接有调节箱17。
请参阅图1和图4-8，调节箱17的内部活动安装有调节杆18，调节箱17的内壁上固定安装有支撑环19，支撑环19的内壁上固定安装有多个成环形均匀分布的滑轮28，滑轮28与调节杆18的外壁滑动连接，支撑环19的设置，可防止调节杆18偏移，且滑轮28的设置，降低了支撑环19与调节杆18的摩擦力，调节箱17一侧的内壁上且位于支撑环19的上方固定安装有支撑块20，支撑块20的顶部固定安装有触发开关21，电缆12的两端分别与灯座152、触发开关21电连接，信号灯15、电源16、触发开关21、电缆12串联成闭合回路，使得触发开关21开启可点亮信号灯15，触发开关21关闭，可熄灭信号灯15，调节杆18的顶端固定连接有触发杆22，调节杆18贯穿调节箱17的底端并固定连接有浮球23，触发杆22设置为L字形，且触发杆22远离调节杆18的一端相贴，触发开关21为开启状态，浮球23未进入地下水前，触发杆22在重力的作用下，向下按压触发开关21，使触发开关21开启，浮球23进入地下水后，受地下水浮力的影响，可带动触发杆22与触发开关21脱离，使触发开关21关闭，当地下水位降低时，使浮球23向下移动，带动触发杆22再次按压触发开关21，进而点亮信号灯15，从而可自动示警，及时对地下水进行治理，浮球23包括实心球体231，实心球体231的外壁上套设有防水层232，防水层232的材质为疏水透气膜，防水层232的设置，可防止实心球体231吸水变重，从而防止监测有误差，调节箱17的内部填充有若干个吸水球24，吸水球24的材质吸水性树脂，吸水球24的设置，可吸收调节箱17内水分子，防止触发开关21受潮损坏，调节箱17的两侧均固定连接有多个对称设置的连接杆25，连接杆25的另一端固定连接有滚轮26，连接杆25、滚轮26的设置，可防止调节箱17在沿着监测坑向下移动以及静止在监测坑内时发生偏移，进而防止调节杆18发生偏移，且调节箱17正面和背面一侧均固定安装有配重块27，配重块27对称设置，配重块27的设置，可加重调节箱17的重量，保证调节箱17可配合吊绳5和电缆12松放向下移动。
请参阅图1-8，一种生态农田用分布式多点监测方法，包括以下步骤：
S1、挖设多个贯穿土壤层的监测坑，且监测坑的直径与生态农田用分布式多点监测装置相匹配；
S2、移动生态农田用分布式多点监测装置，使装置底座1移动至其中一个监测坑的顶部，将调节箱17伸入监测坑内，使两侧的滚轮26分别与监测坑两侧的内壁相贴；
S3、启动驱动电机10，松放吊绳5和电缆12，使调节箱17向下移动，直至浮球23落入地下水内，并依靠地下水的浮力，悬浮在地下水中，带动触发杆22脱离触发开关21，触发开关21复位并关闭，从而熄灭信号灯15；
S4、重复步骤S2、S3，直至所有监测坑上均架设有生态农田用分布式多点监测装置，同时完成对多出地下水位的监测；
S5、当地下水位过低时，因水位的下降，导致浮球23向下移动，带动触发杆22向下移动并按压触发开关21，使触发开关21开启，从而点亮信号灯15进行示警。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种生态农田用分布式多点监测装置，包括装置底座(1)，其特征在于：所述装置底座(1)的顶部固定安装有两个竖板(2)，其中一个所述竖板(2)的一侧转动连接有第一转轴(3)，所述第一转轴(3)的外壁上固定连接有第一线筒(4)，所述第一线筒(4)的外壁上缠绕有吊绳(5)，所述第一转轴(3)贯穿另一个竖板(2)并固定连接有第一蜗轮(6)，所述第一转轴(3)的上方转动连接有第二转轴(7)，所述第二转轴(7)的外壁上固定连接有第二线筒(8)，所述第二线筒(8)贯穿另一个竖板(2)并固定连接有第二蜗轮(9)，所述第二线筒(8)的外壁上缠绕有电缆(12)，所述装置底座(1)的顶部固定安装有驱动电机(10)，所述驱动电机(10)的输出端上固定连接有蜗杆(11)，所述蜗杆(11)与第一蜗轮(6)和第二蜗轮(9)均啮合，所述竖板(2)的顶端固定安装有横板(13)，所述横板(13)的顶部固定安装有竖杆(14)，所述竖杆(14)的顶端固定安装有信号灯(15)，所述信号灯(15)包括透明灯罩(151)，所述透明灯罩(151)的底部固定安装有灯座(152)，所述灯座(152)的底端设置有灯珠(153)，所述竖杆(14)的一侧固定安装有电源(16)，所述吊绳(5)远离第一线筒(4)的一端贯穿装置底座(1)并固定连接有调节箱(17)；
所述调节箱(17)的内部活动安装有调节杆(18)，所述调节箱(17)的内壁上固定安装有支撑环(19)，所述调节箱(17)一侧的内壁上且位于支撑环(19)的上方固定安装有支撑块(20)，所述支撑块(20)的顶部固定安装有触发开关(21)，所述电缆(12)的两端分别与灯座(152)、触发开关(21)电连接，所述调节杆(18)的顶端固定连接有触发杆(22)，所述调节杆(18)贯穿调节箱(17)的底端并固定连接有浮球(23)，所述浮球(23)包括实心球体(231)，所述实心球体(231)的外壁上套设有防水层(232)，所述调节箱(17)的内部填充有若干个吸水球(24)，所述调节箱(17)的两侧均固定连接有多个对称设置的连接杆(25)，所述连接杆(25)的另一端固定连接有滚轮(26)。
2.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述触发开关(21)为自复位按钮开关。
3.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述信号灯(15)、电源(16)、触发开关(21)、电缆(12)串联成闭合回路。
4.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述支撑环(19)的内壁上固定安装有多个成环形均匀分布的滑轮(28)，所述滑轮(28)与调节杆(18)的外壁滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述防水层(232)的材质为疏水透气膜。
6.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述吸水球(24)的材质吸水性树脂。
7.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述调节箱(17)正面和背面一侧均固定安装有配重块(27)，所述配重块(27)对称设置。
8.根据权利要求1所述的一种生态农田用分布式多点监测装置，其特征在于：所述触发杆(22)设置为L字形，且触发杆(22)远离调节杆(18)的一端相贴，所述触发开关(21)为开启状态。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种生态农田用分布式多点监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、挖设多个贯穿土壤层的监测坑，且监测坑的直径与生态农田用分布式多点监测装置相匹配；
S2、移动生态农田用分布式多点监测装置，使装置底座(1)移动至其中一个监测坑的顶部，将调节箱(17)伸入监测坑内，使两侧的滚轮(26)分别与监测坑两侧的内壁相贴；
S3、启动驱动电机(10)，松放吊绳(5)和电缆(12)，使调节箱(17)向下移动，直至浮球(23)落入地下水内，并依靠地下水的浮力，悬浮在地下水中，带动触发杆(22)脱离触发开关(21)，触发开关(21)复位并关闭，从而熄灭信号灯(15)；
S4、重复步骤S2、S3，直至所有监测坑上均架设有生态农田用分布式多点监测装置，同时完成对多出地下水位的监测；
S5、当地下水位过低时，因水位的下降，导致浮球(23)向下移动，带动触发杆(22)向下移动并按压触发开关(21)，使触发开关(21)开启，从而点亮信号灯(15)进行示警。
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