CN211785519U - 一种森林地表蒸发量检测装置 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种森林地表蒸发量检测装置，包括承载机架、采样桶、蠕动泵、储液罐、太阳能电池板、汇流管、温湿度传感器、气压传感器及控制电路，采样桶嵌于承载机架内，采样桶上端面均布至少两个排气口，排气口相互并联并通过汇流管与蠕动泵相互连通，蠕动泵另通过导流管与储液罐相互连通，太阳能电池板与采样桶上端面连接，温湿度传感器均布在采样桶侧壁内表面和承载机架侧壁外表面，气压传感器位于采样桶内，控制电路与承载机架外表面连接。本新型一方面可有效满足对不同地质结构森林地表蒸发量快速便捷并连续检测作业的需要；另一方面可在不破坏森林土壤层结构前提下，实现对森林地表在实际环境中蒸发量进行全面精确连续检测的需要。

Description

一种森林地表蒸发量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种土壤呼吸检测设备，确切的是一种森林地表蒸发量检测装置。

背景技术

土壤呼吸效应是指土壤在进行新陈代谢过程、土壤中植物根茎、动物呼吸作用及微生物发酵分级作业过程中，会向空气中释放大量二氧化碳、二氧化硫等气体，因此土壤呼吸效应是土壤质量、肥力的重要指标，因此在进行森林资源开发、森林植被培育、生长发育等活动中，需要通过对森林土壤呼吸效应参数检测，来达到对森林土壤肥力参数是否满足当前森林植被正常生长发育需要进行分析判断，并为后续森林养护管理工作提供准确的参考依据，但在实际检测工作总发现，当前在进行森林土壤呼吸效应检测过程中，所采用的检测设备往往需要从森林土壤中进行样本采集，然后在实验室环境下进行检测，如专利申请号为“201720325825.X ”的“森林土壤呼吸取样装置”、申请号为“201720341087.8”的“一种用于测量土壤呼吸的装置”，虽然这类设备可以一定程度实现对土壤呼吸作用检测的目的，但均对森林土壤结构造成了破坏，且试验环境与森林实际环境存在极大的差异，因此对土壤呼吸作用检测精度差，针对这一问题，当前也开发了诸如申请号为“201822240447.2 ”的“一种用于自动监测土壤呼吸的装置”等在林地现场环境进行土壤呼吸效应检测作业的的检测设备，但这类设备结构复杂，操作难度大，且检测作业时易受到外界环境干扰而导致检测精度差的缺陷。

同时，当前所使用的土壤呼吸效应检测装置在运行中，往往仅仅是对二氧化碳这一单一气体成分进行检测，因此检测数据的全面性也相对较差，难以有效实现全面对土壤参数全面检测的目的。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种专用的森林土壤呼吸效应，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

本实用新型目的就在于克服上述不足，提供一种森林地表蒸发量检测装置。该新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面携带、转运、现场操作施工作业方便，可有效满足对不同地质结构森林地表蒸发量快速便捷并连续检测作业的需要；另一方面在进行检测作业过程中，可在不破坏森林土壤层结构前提下，实现对森林地表在实际环境中蒸发量进行全面精确连续检测的需要，从而极大的提高了对森林地表蒸发量检测作业的工作精度和效率，并降低了检测作业的劳动强度及成本。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种森林地表蒸发量检测装置，包括承载机架、采样桶、蠕动泵、储液罐、太阳能电池板、汇流管、温湿度传感器、照度传感器、气压传感器及控制电路，承载机架为轴线与水平面垂直分布的空心柱状框架结构，采样桶嵌于承载机架内并与承载机架同轴分布，且采样桶下下端面超出承载机架下端面0—50毫米，采样桶上端面与承载机架上端间间距不小于10毫米，且采样桶上端面均布至少两个排气口，排气口相互并联并通过汇流管与蠕动泵相互连通，蠕动泵另通过导流管与储液罐相互连通，蠕动泵、储液罐及汇流管均与承载机架侧表面连接，太阳能电池板与采样桶上端面连接并同轴分布，且太阳能电池板总面积为采样桶上端面面积的0.5—1.5倍，温湿度传感器至少两个，环绕采样桶轴线分别均布在采样桶侧壁内表面和承载机架侧壁外表面，气压传感器位于采样桶内，并与采样桶侧壁连接，照度传感器至少三个，环绕承载机架轴线均布在承载机架上端面，且照度传感器轴线与承载机架轴线平行分布，控制电路与承载机架外表面连接，并分别与蠕动泵、太阳能电池板、温湿度传感器、照度传感器、气压传感器电气连接。

进一步的，所述的承载机架上端面为网板结构，且网格的网孔方形结构，且网孔面积为1—5cm²，且相邻两个网孔间间距为1—5毫米，所述照度传感器嵌于网孔内并与网孔内并与网孔同轴分布。

进一步的，所述的采样桶与承载机架间通过至少两条导向滑轨滑动连接，且所述导向滑轨与承载机架轴线平行分布并环绕承载机架轴线均布，所述采样桶包括透明桶体、定位杆，所述透明桶体为轴向截面呈“冂”字形柱状结构，其侧表面通过定位孔与至少三条定位杆连接，所述定位杆环绕透明桶体均布，且定位杆轴线与桶体轴线平行分布，所述定位杆下端面为倒置圆锥结构，且定位杆下端面超出透明桶体下端面至少5毫米，所述定位杆上端面通过弹簧与承载机架上端面连接，且所述弹簧与定位杆同轴分布。

进一步的，所述的透明桶体侧表面设至少一个透气孔，所述透气孔孔径为1—3毫米，且透气孔轴线与透明桶体轴线垂直并相交。

进一步的，所述的汇流管与蠕动泵及排气口间通过控制阀相互连通，所述控制阀与控制电路电气连接。

进一步的，所述照度传感器环绕承载机架轴线呈环状阵列结构均布，且各照度传感器相互并联并分别与控制电路电气连接。

进一步的，所述储液罐包括罐体、半导体制冷机构、承载套及液位计，其中所述承载套为轴向截面呈“凵”字形的槽状结构，所述罐体嵌于承载套内并与承载套同轴分布，所述罐体为密闭腔体结构，其上端面设进气口，且进气口通过导流管与蠕动泵连通，所述液位计嵌于罐体内，所述半导体制冷机构位于承载套下端面，且半导体制冷机构的制冷端与罐体底部连接，散热端位于承载套外，且所述半导体制冷机构及液位计均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述控制电路另设蓄电池组、充放电控制电路、至少一个无线数据通讯装置及至少一个串口数据通讯端口，其中所示控制电路通过充放电控制电路分别与蓄电池组及太阳能电池板电气连接。

本实用新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面携带、转运、现场操作施工作业方便，可有效满足对不同地质结构森林地表蒸发量快速便捷并连续检测作业的需要；另一方面在进行检测作业过程中，可在不破坏森林土壤层结构前提下，实现对森林地表在实际环境中蒸发量进行全面精确连续检测的需要，从而极大的提高了对森林地表蒸发量检测作业的工作精度和效率，并降低了检测作业的劳动强度及成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种森林地表蒸发量检测装置，包括承载机架1、采样桶2、蠕动泵3、储液罐4、太阳能电池板5、汇流管6、温湿度传感器7、照度传感器8、气压传感器9及控制电路10，承载机架1为轴线与水平面垂直分布的空心柱状框架结构，采样桶2嵌于承载机架1内并与承载机架1同轴分布，且采样桶2下下端面超出承载机架1下端面0—50毫米，采样桶2上端面与承载机架1上端间间距不小于10毫米，且采样桶2上端面均布至少两个排气口11，排气口11相互并联并通过汇流管6与蠕动泵3相互连通，蠕动泵3另通过导流管与储液罐4相互连通，蠕动泵3、储液罐4及汇流管6均与承载机架1侧表面连接，太阳能电池板5与采样桶1上端面连接并同轴分布，且太阳能电池板5总面积为采样桶1上端面面积的0.5—1.5倍，温湿度传感器7至少两个，环绕采样桶2轴线分别均布在采样桶2侧壁内表面和承载机架1侧壁外表面，气压传感器9位于采样桶2内，并与采样桶2侧壁连接，照度传感器8至少三个，环绕承载机架1轴线均布在承载机架1上端面，且照度传感器8轴线与承载机架1轴线平行分布，控制电路10与承载机架1外表面连接，并分别与蠕动泵3、太阳能电池板5、温湿度传感器7、照度传感器8、气压传感器9电气连接。

其中，所述的承载机架1上端面为网板结构，且网格的网孔方形结构，且网孔面积为1—5cm²，且相邻两个网孔间间距为1—5毫米，所述照度传感器8嵌于网孔内并与网孔内并与网孔同轴分布。

重点说明的，所述的采样桶2与承载机架1间通过至少两条导向滑轨12滑动连接，且所述导向滑轨12与承载机架1轴线平行分布并环绕承载机架1轴线均布，所述采样桶2包括透明桶体21、定位杆22，所述透明桶体21为轴向截面呈“冂”字形柱状结构，其侧表面通过定位孔23与至少三条定位杆22连接，所述定位杆22环绕透明桶体21均布，且定位杆22轴线与桶体21轴线平行分布，所述定位杆22下端面为倒置圆锥结构，且定位杆22下端面超出透明桶体21下端面至少5毫米，所述定位杆22上端面通过弹簧24与承载机架1上端面连接，且所述弹簧24与定位杆22同轴分布。

进一步优化的，所述的透明桶体21侧表面设至少一个透气孔25，所述透气25孔孔径为1—3毫米，且透气孔25轴线与透明桶体21轴线垂直并相交。

进一步优化的，所述的透明桶体21下端面面积不小于10cm²，高度为透明桶体21直径1/3—2/3。

本实施例中，所述的汇流管6与蠕动泵3及排气口11间通过控制阀13相互连通，所述控制阀13与控制电路10电气连接。

本实施例中，所述照度传感器8环绕承载机架1轴线呈环状阵列结构均布，且各照度传感器8相互并联并分别与控制电路10电气连接。

重点说明的，所述储液罐4包括罐体41、半导体制冷机构42、承载套43及液位计44，其中所述承载套43为轴向截面呈“凵”字形的槽状结构，所述罐体41嵌于承载套42内并与承载套42同轴分布，所述罐体41为密闭腔体结构，其上端面设进气口45，且进气口45通过导流管与蠕动泵3连通，所述液位计44嵌于罐体41内，所述半导体制冷机构42位于承载套43下端面，且半导体制冷机构42的制冷端与罐体41底部连接，散热端位于承载套43外，且所述半导体制冷机构42及液位计44均与控制电路10电气连接。

本实施例中，所述的控制电路10为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述控制电路另设蓄电池组、充放电控制电路、至少一个无线数据通讯装置及至少一个串口数据通讯端口，其中所示控制电路通过充放电控制电路分别与蓄电池组及太阳能电池板5电气连接。

本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载机架、采样桶、蠕动泵、储液罐、太阳能电池板、汇流管、温湿度传感器、照度传感器、气压传感器及控制电路进行装配，完成对本新型装备。

然后将装配后的本新型转运至森林内部制定位置，将承载机架和采样桶下端面直接摆放在森林地表面上，并下压使承载机架和采样桶下端面嵌入森林地表土壤0—10毫米，并使采样桶的定位杆插入到土壤中，对采样桶进行强化定位，并将控制电路与外部电源系统及监控系统电气连接，完成本新型装备；

完成装配后，随着森林内部环境温度升高和变化，检测桶覆盖部分的森林地表和检测桶之外的地表达到同步升温变化，从而达到通过升温实现检测桶内森林地表和外部地表同步进行水分蒸发作业，其中检测桶内通过温湿度传感器检测到温度湿度变化时，由控制电路驱动蠕动泵运行，将检测桶内气体输送至储液罐中，然后通过储液罐对输送的气体进行降温冷凝，并通过液位计对冷凝水深度进行检测，从而达到对森林蒸发量检测目的。

其中在蠕动泵运行时，由气压传感器对采样桶内气压进行检测，确保采样桶内外气压保持一致；此外，在检测作业中，一方面通过承载机架外表面的温湿度传感器对采样桶外部的森林环境温度、湿度进行检测；另一方面通过承载机架上的各照度传感器对森林地表阳光照射情况进行检测，并将森林环境温度和阳光照射参数与储液罐内检测的蒸发冷凝水量数据进行汇总，从而得到真实环境下，在不破坏森林地表土壤结构情况下达到对森林地表蒸发量检测的目的。

本实用新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面携带、转运、现场操作施工作业方便，可有效满足对不同地质结构森林地表蒸发量快速便捷并连续检测作业的需要；另一方面在进行检测作业过程中，可在不破坏森林土壤层结构前提下，实现对森林地表在实际环境中蒸发量进行全面精确连续检测的需要，从而极大的提高了对森林地表蒸发量检测作业的工作精度和效率，并降低了检测作业的劳动强度及成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的森林地表蒸发量检测装置包括承载机架、采样桶、蠕动泵、储液罐、太阳能电池板、汇流管、温湿度传感器、照度传感器、气压传感器及控制电路，所述承载机架为轴线与水平面垂直分布的空心柱状框架结构，所述采样桶嵌于承载机架内并与承载机架同轴分布，且采样桶下下端面超出承载机架下端面0—50毫米，所述采样桶上端面与承载机架上端间间距不小于10毫米，且采样桶上端面均布至少两个排气口，所述排气口相互并联并通过汇流管与蠕动泵相互连通，所述蠕动泵另通过导流管与储液罐相互连通，所述蠕动泵、储液罐及汇流管均与承载机架侧表面连接，所述太阳能电池板与采样桶上端面连接并同轴分布，且太阳能电池板总面积为采样桶上端面面积的0.5—1.5倍，所述温湿度传感器至少两个，环绕采样桶轴线分别均布在采样桶侧壁内表面和承载机架侧壁外表面，所述气压传感器位于采样桶内，并与采样桶侧壁连接，所述照度传感器至少三个，环绕承载机架轴线均布在承载机架上端面，且照度传感器轴线与承载机架轴线平行分布，所述控制电路与承载机架外表面连接，并分别与蠕动泵、太阳能电池板、温湿度传感器、照度传感器、气压传感器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的承载机架上端面为网板结构，且网格的网孔方形结构，且网孔面积为1—5cm²，且相邻两个网孔间间距为1—5毫米，所述照度传感器嵌于网孔内并与网孔内并与网孔同轴分布。

3.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的采样桶与承载机架间通过至少两条导向滑轨滑动连接，且所述导向滑轨与承载机架轴线平行分布并环绕承载机架轴线均布，所述采样桶包括透明桶体、定位杆，所述透明桶体为轴向截面呈“冂”字形柱状结构，其侧表面通过定位孔与至少三条定位杆连接，所述定位杆环绕透明桶体均布，且定位杆轴线与桶体轴线平行分布，所述定位杆下端面为倒置圆锥结构，且定位杆下端面超出透明桶体下端面至少5毫米，所述定位杆上端面通过弹簧与承载机架上端面连接，且所述弹簧与定位杆同轴分布。

4.根据权利要求3所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的透明桶体侧表面设至少一个透气孔，所述透气孔孔径为1—3毫米，且透气孔轴线与透明桶体轴线垂直并相交。

5.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的汇流管与蠕动泵及排气口间通过控制阀相互连通，所述控制阀与控制电路电气连接。

6.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述照度传感器环绕承载机架轴线呈环状阵列结构均布，且各照度传感器相互并联并分别与控制电路电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述储液罐包括罐体、半导体制冷机构、承载套及液位计，其中所述承载套为轴向截面呈“凵”字形的槽状结构，所述罐体嵌于承载套内并与承载套同轴分布，所述罐体为密闭腔体结构，其上端面设进气口，且进气口通过导流管与蠕动泵连通，所述液位计嵌于罐体内，所述半导体制冷机构位于承载套下端面，且半导体制冷机构的制冷端与罐体底部连接，散热端位于承载套外，且所述半导体制冷机构及液位计均与控制电路电气连接。

8.根据权利要求1所述的一种森林地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述控制电路另设蓄电池组、充放电控制电路、至少一个无线数据通讯装置及至少一个串口数据通讯端口，其中所示控制电路通过充放电控制电路分别与蓄电池组及太阳能电池板电气连接。

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