CN208420639U - 一种建筑土壤风蚀测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种建筑土壤风蚀测定装置，包括中心固定杆，具有预设高度，垂直插设在地面上，其上端设有风速测量仪以及地表植物影像采集装置，机械臂为若干个，其一端以中心固定杆为中心向外对称发散设置，机械臂上等间距设置有若干固定套筒，集沙盒呈楔形结构，铁钎式传感器探针的上端具有用于承接风蚀沙土的集沙腔，集沙腔的底部设称重传感器，集沙腔的下方设置有至少两个用于检测地表土壤的湿度传感器及地下土壤的湿度传感器。本实用新型可获取测量位置的风速、地表植物覆盖信息、预设时间段内风蚀沙土的重量、地表土壤湿度以及地下土壤湿度，便于研究风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系。

Description

一种建筑土壤风蚀测定装置

技术领域

本实用新型涉及建筑土壤技术领域，具体为一种建筑土壤风蚀测定装置。

背景技术

在建筑科学技术领域里，地基基础是十分重要的课题，往往一座建筑在完工后情况正常，若干年后，由于到受到地基土壤变化影像开裂、下沉，或者因一些高层深基施工、挖桩等影像建筑沉降、开裂和倾斜，因此土壤风蚀强度测定是对其研究的一个重要环节，对土壤风蚀强度测定有助于预防建筑或地基的沉陷和延期变化，有助于保证基础稳固，防止建筑坍塌，减少不必要的麻烦事故。

目前，在室外环境中，由于土壤风速、地形、土质的差异性，难以对真空的土壤风蚀问题进行研究，目前，通常在室外采用多点观测不同点的土壤风蚀仪器收集不同位置点的风蚀量，例如在公开号为CN202693257U的专利中，公开了一种野外多点土壤风蚀检测仪，包括主机、超声测距仪、超生测距仪支架、太阳能供电系统、超声风速仪、梯度风速传感器、温湿度传感器、雨量传感器、信号线、固定线和支架组成，该装置通过主机同时连接20个超声测距仪，对土壤风蚀深度进行测量，但该专利中的装置复杂，不具有便携性，需要携带各种测量设备进行风蚀测定，此外，该专利侧重对土壤风蚀深度进行测量，缺少对风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系研究，因此，本领域技术人员亟需提供一种建筑土壤风蚀测定装置，具有较高的便携性，可快速的在室外环境中完成风蚀尘土的测定，阐明风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系，为土壤风蚀研究提供依据。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种建筑土壤风蚀测定装置，具有较高的便携性，可快速的在室外环境中完成风蚀尘土的测定，阐明风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系，为土壤风蚀研究提供依据。

为实现上述目的，提供如下技术方案：一种建筑土壤风蚀测定装置，包括：

中心固定杆，具有预设高度，垂直插设在地面上，其上端设有风速测量仪以及地表植物影像采集装置，所述地表植物影像采集装置为多个，通过安装支架安装在中心固定杆的端部圆周方向上，以采集以中心固定杆为圆心预设半径圈内的地表植物的影像信息，所述风速测量仪用于测量预设时间段内的平均风速；

机械臂，为若干个，其一端以所述中心固定杆为中心向外对称发散设置，所述机械臂上等间距设置有若干固定套筒，各所述机械臂上对应同一位置处的所述固定套筒处于一同心圆上；

集沙盒，呈楔形结构，所述集沙盒可转动的连接在所述固定套筒的顶部以对风蚀沙土进行采样，所述集沙盒具有变窄趋势的一端设有进沙口，具有变宽趋势的一端为封闭端，所述集沙盒的底部设有与所述固定套筒相连通的开孔；

铁钎式传感器探针，包括探针外壳，其纵向设置在所述固定套筒中并向下插入土壤预设距离，所述探针外壳的上端具有用于承接风蚀沙土的集沙腔，所述集沙腔与所述集沙盒的开孔相连通，所述集沙腔的底部设有用于测量风蚀沙土重量的称重传感器，所述集沙腔的下方纵向间隔设置有至少两个用于检测地表土壤的湿度传感器及地下土壤的湿度传感器；以及

控制机构，其分别与风速测量仪、称重传感器、湿度传感器和远程监控设备通讯连接。

优选的，所述湿度传感器为三个，从上往下依次包括上部湿度传感器、中部湿度传感器以及下部湿度传感器，所述上部湿度传感器用于采集地表土壤的湿度信息，所述中部湿度传感器以及下部湿度传感器分别用于采集地下预设深度的土壤湿度信息。

优选的，所述集沙盒的开孔处连接中空的旋转轴，所述固定套筒的顶部设有用于配合所述旋转轴旋转的轴承。

优选的，所述中心固定杆的顶部设有风向检测装置，所述风向检测装置通过旋转轴安装在所述中心固定杆的顶部。

优选的，所述铁钎式传感器探针包括：

探针外壳，其为空腔结构，所述探针外壳上端设有集沙腔，所述探针外壳内依次等间距设置若干所述湿度传感器，每个所述湿度传感器两侧都设置一缓冲绝缘材料，探针外壳侧壁且与所述湿度传感器相应位置处设有若干侠隙，所述侠隙沿所述探针外壳圆周开设，所述侠隙横向贯穿所述探针外壳与所述湿度传感器所处空间接触；

铁钎头，其设置在所述探针外壳底部，所述铁钎头设置成朝向探针底部的锥形；

第一通信模块，设置在所述湿度传感器的下方，所述第一通信模块与湿度传感器以及湿度传感器的输出端连接，所述第一通信模块与所述控制机构通讯连接；

电池，其设置在所述探针外壳的顶部空间，所述电池与所述第一通信模块和湿度传感器以及湿度传感器的电源端连接；以及

定位模块，其与所述电池和第一通信模块连接。

优选的，所述探针外壳以及中心固定杆上设有刻度标识，所述固定套筒与所述中心固定杆平行设置，所述固定套筒为中空结构，其侧端设有用于固定铁钎式传感器探针的紧固螺栓；相邻固定套筒之间通过呈交叉结构的铰链连接。

优选的，所述控制机构包括：

处理模块；

储存器，其与所述处理模块连接；

第二通信模块，其与所述处理模块连接，所述第二通信模块分别与第一通信模块和所述远程监控设备通讯连接；以及

电源，其分别与所述处理模块和第二通信模块连接；

其中，所述第一通信模块和第二通信模块为无线通信模块。

本实用新型提供一种建筑土壤风蚀测定装置的有益效果为：

1、本实用新型中的中心固定杆为中心向外对称发散设置固定套筒，可测量预设半径内的风蚀沙土重量、地表土壤湿度信息、地下土壤湿度信息；

2、各固定套筒之间通过铰链连接，通过拉伸动作即可自由调节各铁钎式传感器探针之间的距离，快速调节各测点的位置；

3、完成测量可收起机械臂，将若干固定套筒收至中心固定杆的圆周方向，占地面积小，便携易带；

4、同时可获取测量位置的风速、地表植物覆盖信息、预设时间段内风蚀沙土的重量、地表土壤湿度以及地下土壤湿度，便于研究风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系；

5、可准确对测量位置进行定位，并将测量信息通过无线通信模块发送至远程监控设备，提高测定效率和自动化水平；

6、通过对土壤风蚀因子进行同步监测，阐明风蚀沙土与地表土壤以及地下土壤湿度之间的关系，为土壤风蚀侵蚀力的评价与确定提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型中建筑土壤风蚀测定装置的结构示意图；

图2为本实用新型中建筑土壤风蚀测定装置的分布俯视图；

图3为本实用新型中铁钎式传感器探针的结构示意图；

图4为本实用新型中建筑土壤风蚀测定装置组成拓扑图；

图5为本实用新型中集沙盒的结构示意图；

图6为本实用新型中建筑土壤风蚀测定流程图；

图7为本实用新型中风蚀沙土与地表土壤的关系图；

图8为本实用新型中风蚀沙土与地下土壤的关系图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内，本实用新型的有益效果将结合实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1至图7所示,本实用新型提供一种建筑土壤风蚀测定装置，包括中心固定杆1、机械臂4、集沙盒6、铁钎式传感器探针7以及控制机构8。

具体的，中心固定杆1具有预设高度，垂直插设在地面上，中心固定杆1的下端设有用于钻入地下土壤的尖部，中心固定杆1的上端设有风速测量仪2以及地表植物影像采集装置3，地表植物影像采集装置3为多个，通过安装支架安装在中心固定杆1的端部圆周方向上，以采集以中心固定杆1为圆心预设半径圈内的地表植物的影像信息，风速测量仪2用于测量预设时间段内的平均风速，本实施例中的预设时间段优选为30min。

其中，风速测量仪2为现有设备，可为热式、差压式、超声波式或风杯式，具体类型可根据需要设定。同时，地表影像采集装置3为普通高清相机，用于采集地表植物影像，并将采集的植物影像存储至存储卡内，本实施例中的地表植物影像采集装置优选为三个，分别背向中心固定杆均布于其圆周方向，以采集预设半径内所有植物影像。此外，本实施例对安装支架的结构不作限定，任何将地表影像采集装置固定在中心固定杆上的安装支架均可，其可类似于盘状结构，将地表影像采集装置放置在安装支架上，安装支架上设有卡扣将地表影像采集装置固定，将盘状结构中间设有供中心固定杆插入的套管。

此外，还可在中心固定杆1的顶部设有风向检测装置，风向检测装置通过旋转轴安装在所述中心固定杆的顶部。

本实用新型中的机械臂4为若干个，其一端以中心固定杆1为中心向外对称发散设置，机械臂4上等间距设置有若干固定套筒5，各机械臂上对应同一位置处的固定套筒5处于一同心圆上。

中心固定杆1作为测量原点，机械臂4第一端与中心固定杆1连接，机械臂4第二段以第二端向外伸缩延伸，以调整测定装置的测量半径，各机械臂4以中心对称的方式设置在中心固定杆1的外周，中心固定杆1上设有刻度标识，相邻固定套筒5之间通过呈交叉结构的铰链连接，铰链由连个个绕中心旋转摆臂组成，从而使得每个连接铰链都可以伸缩，以调节机械臂的长度。

固定套筒5与中心固定杆1平行设置，固定套筒5为中空结构，其侧端设有用于固定铁钎式传感器探针7的紧固螺栓；紧固螺栓以收缩的方式套设在固定套筒的外周，当铁钎式传感器探针7插入固定套筒后，通过紧固螺栓来收缩固定套筒，从而将铁钎式传感器探针7插入在固定套筒中。

如图5所示，为了便于采集预设时间段内的风蚀沙土，在固定套筒5的上端设有集沙盒6，集沙盒6呈楔形结构，楔形结构的集沙盒6在有风的状态下有助于采集风蚀沙土，集沙盒可转动的连接在固定套筒5的顶部以对风蚀沙土进行采样，集沙盒6具有变窄趋势的一端设有进沙口，具有变宽趋势的一端为封闭端62，集沙盒6的底部设有与固定套筒相连通的开孔63，集沙盒的开孔63处连接中空的旋转轴，固定套筒5的顶部设有用于配合所述旋转轴旋转的轴承。

铁钎式传感器探针7纵向设置在固定套筒5中并向下插入土壤预设距离，探针外壳的上端具有用于承接风蚀沙土的集沙腔72，集沙腔72与集沙盒的开孔63相连通，集沙腔72的底部设有用于测量风蚀沙土重量的称重传感器73，集沙腔72的下方纵向间隔设置有至少两个用于检测地表土壤的湿度传感器74及地下土壤的湿度传感器74；控制机构分别与风速测量仪、称重传感器、湿度传感器和远程监控设备通讯连接。

具体的，本实施例中的湿度传感器74优选为三个，从上往下依次包括上部湿度传感器、中部湿度传感器以及下部湿度传感器，上部湿度传感器用于采集地表土壤的湿度信息，中部湿度传感器以及下部湿度传感器分别用于采集地下预设深度的土壤湿度信息，上部湿度传感器与中部湿度传感器之间具有预设距离，中部湿度传感器以及下部湿度传感器之间具有预设距离。

如图3所示，铁钎式传感器探针7包括：探针外壳71、铁钎头76、第一通信模块78、电池77以及定位模块79，探针外壳71为空腔结构，探针外壳71上端设有集沙腔72，探针外壳71内依次等间距设置若干湿度传感器74，每个湿度传感器74两侧都设置一缓冲绝缘材料，探针外壳71侧壁且与湿度传感器74相应位置处设有若干侠隙75，侠隙75沿所述探针外壳71圆周开设，侠隙75横向贯穿探针外壳与湿度传感器所处空间接触；铁钎头76设置在探针外壳底部，铁钎头76设置成朝向探针底部的锥形；第一通信模块78设置在湿度传感器的下方，第一通信模块78与湿度传感器74以及湿度传感器的输出端连接，第一通信模块78与控制机构8通讯连接；电池77设置在探针外壳71的顶部空间，电池与所述第一通信模块和湿度传感器以及湿度传感器的电源端连接；定位模块79与电池和第一通信模块连接。

如图4所示，控制机构8包括处理模块，储存器82与处理模块81连接，第二通信模块83与处理模块81连接，第二通信模块83分别与第一通信模块78和远程监控设备通讯连接；电源84其分别与处理模块81和第二通信模块83连接，第一通信模块78和第二通信模块83为无线通信模块。

如图6、7、8所示，本实用新型还提供一种建筑土壤风蚀测定方法，包括以下步骤：

S1、调整测量区域半径，将铁钎式传感器探针插入待测区域的土壤中，启动测定程序，进行参数初始化；

S2、启动铁钎式传感器探针定位程序，对已安装的铁钎式传感器探针进行定位，得到各个测量点的位置分布信息；

S3、定位完毕后，为所有检测出的铁钎式传感器探针进行编码，即对铁钎式传感器探针编号；其中，铁钎式传感器探针编号信息包括传感器探针的物理信息、位置信息以及距离信息；

S4、启动风速测量仪，得到30min内的平均风速；

S5、启动各地表植物影像采集装置，分别采集以中心固定杆为圆心预设半径圈内的地表植物的影像信息；

S6、集沙盒在外界环境中进行采集风蚀沙土，采集到的风蚀沙土由集沙盒的底部开孔落入所述铁钎式传感器探针的上端的集沙腔中，达到30min后，称重传感器测量风蚀沙土重量；

S7、由测量原点起，依次测量各铁钎式传感器处不同深处的湿度传感器，得到地表土壤湿度信息以及同一位置处地下不同深度土壤的湿度信息；

S8、判断是否已收集完所有正常工作的称重传感器和湿度传感器传回的重量信息以及湿度信息，如没有，返回步骤S6；

S9、根据各个测量点的位置分布信息以及各个测量点采集的风蚀沙土重量以及地表土壤湿度信息，得到在测量风速下，测量区域的风蚀沙土重量/地表土壤湿度分布曲线，如图7所示；

S10、根据各个测量点的位置分布信息以及各个测量点采集的风蚀沙土重量以及地下土壤湿度信息，得到在测量风速下，测量区域的风蚀沙土重量/地下土壤湿度分布曲线，如图8所示；

S11、将步骤S9中的风蚀沙土重量/地表土壤湿度分布曲线与步骤S10中的风蚀沙土重量/地下土壤湿度分布曲线进行比对,得到在测量风速下，风蚀沙土重量-地表土壤湿度分布及风蚀沙土重量-地下土壤湿度分布图；

S12、将步骤S5中的地表植物影像采集装置采集的地表植物的影像信息对应至步骤S11中的风蚀沙土重量-地表土壤湿度分布及风蚀沙土重量-地下土壤湿度分布图上。

虽然本实用新型主要描述了以上实施例，但是只是作为实例来加以描述，而本实用新型并不限于此。本领域普通技术人员能做出多种变型和应用而不脱离实施例的实质特性。例如，对实施例详示的每个部件都可以修改和运行，与所述变型和应用相关的差异可认为包括在所附权利要求所限定的本实用新型的保护范围内。

本说明书中所涉及的实施例，其含义是结合该实施例描述的特地特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。说明书中出现于各处的这些术语不一定都涉及同一实施例。此外，当结合任一实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为其落入本领域普通技术人员结合其他实施例就可以实现的这些特定特征、结构或特性的范围内。

Claims (7)

1.一种建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，包括：

中心固定杆，具有预设高度，垂直插设在地面上，其上端设有风速测量仪以及地表植物影像采集装置，所述地表植物影像采集装置为多个，通过安装支架安装在中心固定杆的端部圆周方向上，以采集以中心固定杆为圆心预设半径圈内的地表植物的影像信息，所述风速测量仪用于测量预设时间段内的平均风速；

机械臂，为若干个，其一端以所述中心固定杆为中心向外对称发散设置，所述机械臂上等间距设置有若干固定套筒，各所述机械臂上对应同一位置处的所述固定套筒处于一同心圆上；

集沙盒，呈楔形结构，所述集沙盒可转动的连接在所述固定套筒的顶部以对风蚀沙土进行采样，所述集沙盒具有变窄趋势的一端设有进沙口，具有变宽趋势的一端为封闭端，所述集沙盒的底部设有与所述固定套筒相连通的开孔；

铁钎式传感器探针，包括探针外壳，其纵向设置在所述固定套筒中并向下插入土壤预设距离，所述探针外壳的上端具有用于承接风蚀沙土的集沙腔，所述集沙腔与所述集沙盒的开孔相连通，所述集沙腔的底部设有用于测量风蚀沙土重量的称重传感器，所述集沙腔的下方纵向间隔设置有至少两个用于检测地表土壤的湿度传感器及地下土壤的湿度传感器；以及

控制机构，其分别与风速测量仪、称重传感器、湿度传感器和远程监控设备通讯连接。

2.根据权利要求1所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述湿度传感器为三个，从上往下依次包括上部湿度传感器、中部湿度传感器以及下部湿度传感器，所述上部湿度传感器用于采集地表土壤的湿度信息，所述中部湿度传感器以及下部湿度传感器分别用于采集地下预设深度的土壤湿度信息。

3.根据权利要求1所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述集沙盒的开孔处连接中空的旋转轴，所述固定套筒的顶部设有用于配合所述旋转轴旋转的轴承。

4.根据权利要求1所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述中心固定杆的顶部设有风向检测装置，所述风向检测装置通过旋转轴安装在所述中心固定杆的顶部。

5.根据权利要求1所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述铁钎式传感器探针包括：

探针外壳，其为空腔结构，所述探针外壳上端设有集沙腔，所述探针外壳内依次等间距设置若干所述湿度传感器，每个所述湿度传感器两侧都设置一缓冲绝缘材料，探针外壳侧壁且与所述湿度传感器相应位置处设有若干侠隙，所述侠隙沿所述探针外壳圆周开设，所述侠隙横向贯穿所述探针外壳与所述湿度传感器所处空间接触；

铁钎头，其设置在所述探针外壳底部，所述铁钎头设置成朝向探针底部的锥形；

第一通信模块，设置在所述湿度传感器的下方，所述第一通信模块与湿度传感器以及湿度传感器的输出端连接，所述第一通信模块与所述控制机构通讯连接；

电池，其设置在所述探针外壳的顶部空间，所述电池与所述第一通信模块和湿度传感器以及湿度传感器的电源端连接；以及

定位模块，其与所述电池和第一通信模块连接。

6.根据权利要求5所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述探针外壳以及中心固定杆上设有刻度标识，所述固定套筒与所述中心固定杆平行设置，所述固定套筒为中空结构，其侧端设有用于固定铁钎式传感器探针的紧固螺栓；相邻固定套筒之间通过呈交叉结构的铰链连接。

7.根据权利要求5所述的建筑土壤风蚀测定装置，其特征在于，所述控制机构包括：

处理模块；

储存器，其与所述处理模块连接；

第二通信模块，其与所述处理模块连接，所述第二通信模块分别与第一通信模块和所述远程监控设备通讯连接；以及

电源，其分别与所述处理模块和第二通信模块连接；

其中，所述第一通信模块和第二通信模块为无线通信模块。