一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的制作方法

本实用新型涉及森林土壤水分检测领域，尤其涉及一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备。

背景技术：

森林土壤水分检测研究主要集中在林地内水分分配研究，为了长期高效的收集林区的降水，需要在林区开展多用途综合试验。

现有的对降雨量进行测量的时候，虽然也使用量筒或者量杯，但是测量过程需要人工放置，并进行数据采集，同时降雨的时候会出现一些落叶和树枝等杂质，这些掉落到量杯内就会影响对降雨量的测量。同时现有的在对下渗量进行检测的装置，不够直观，需要运用较多的数学公式进行计算得出，同时也需要使用多种仪器进行测量，仅仅可以测出地表的下渗量，不易对地下深处的下渗量进行直观测量，因此，急需设计一种降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备来解决现有技术的不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备，包括防护装置(1)、降雨搜集装置(2)、测量设备电路主体装置(3)和土壤水分测量装置(4)：

其中，所述防护装置(1)分为上层防护网(5)和下层防护网(7)，所述的上层防护网(5)和下层防护网(7)通过四根支撑杆(6)连接，所述的下层防护网(7)下方放置降雨搜集装置(2)、测量设备电路主体装置(3)和土壤水分测量装置(4)，所述降雨搜集装置(2)有柱形桶(9)，所述柱形桶(9)底部安装有称重传感器(12)，所述柱形桶(9)侧面开设有出水口(11)，所述的出水口(11)设有活塞(10)，所述的降雨搜集装置(2)与测量设备电路主体装置(3)连接，所述测量设备电路主体装置(3)内安装有蓄电池(17)和电路板(18)，所述的测量设备电路主体装置(3)侧面连接有三个连接孔(15)，所述的连接孔(15)与土壤水分测量装置(4)连接，所述土壤水分测量装置(4)的连接管(20)与测量管道(21)连接，所述的测量管道(21)末端与电机壳(25)连接，所述电机壳(25)与电机(23)连接，所述电机(23)与钻头(24)连接。所述测量管道(21)内壁固定安装有8个温湿度传感器(22)。所述土壤温湿度传感器(22)包括所述探头(27)。

所述的一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备，其特征在于所述上过滤网(5)的网孔总面积为上过滤网(5)面积的90％，每个网孔的最大直径为8cm～12cm；所述下过滤网(7)的网孔总面积为下过滤网(7)面积的80％，每个网孔的最大直径为1cm～7cm。

所述的一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备，其特征在于所述支架(8)下端为针尖形状。

所述的种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备,其特征在于所述支架(8)可伸缩,用于调整与柱形桶(9)的相对角度。

所述的种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备,其特征在于所述固定支架(16)下端为针尖形状。

本实用新型有益效果为:

一、通过上过滤网与下过滤网两次对森林凋落物进行过滤，而且下过滤网的网孔径小于上过滤网的网孔径，保证搜集到的林地内降水的质量；

二、采用固定支架固定降雨搜集装置和测量设备电路主体，可以防止测量装置因森林降雨或者地面有坡度固定不牢的问题；

三、支架采用伸缩并且可以调整与柱形桶角度的pvc管型结构，一是可以调控装置的高度，防止森林中当地面凹凸不平或者森林植物过高影响装置的稳定性；二是可以根据地形调整装置角度以提高装置的稳定性；

四、本装置结构简单，使用方便，尤其可以分开收集森林凋落物与降水并进行过滤，并且运输轻便，而且本装置可以拆卸。

附图说明

图1是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备总体示意图；

图2是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的防护装置三视图；

图3是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的降雨搜集装置三视图；

图4是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的测量设备电路主体三视图；

图5是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的土壤水分检测装置示意图；

图6是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的单片机工作示意图；

图7是一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的土壤温湿度传感器的示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅为本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2-6，本实用新型提供一种技术方案：

一种林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备，其特征在于它包括防护装置1、降雨搜集装置2、测量设备电路主体装置3和土壤水分测量装置4：其中，所述防护装置1包括上过滤网5与下过滤网7；所述上过滤网5与下过滤网7通过支撑杆6可拆卸连接；所述的下过滤网7与支架8连接。其中，所述降雨搜集装置2包括柱形桶9、活塞10与称重传感器12；所述柱形桶9底部安装有称重传感器12；所述柱形桶9侧面开有出水孔11；所述出水孔11与活塞10连接；所述柱形桶9底部设有降雨搜集装置密封圈13。其中，所述测量设备电路主体装置3包括测量主体壳14、蓄电池17与电路板18；所述柱形桶9与测量主体壳14上下可拆卸连接；所述测量主体壳14侧面开有连接孔15；所述连接孔15设有测量设备电路主体装置密封圈19；所述测量主体壳14中心底部设有固定支架16；所述蓄电池17和电路板18安装在测量主体壳14内；所述电路板18安装有单片机26。其中，所述土壤水分测量装置4包括连接管20、测量管道21、温湿度传感器22、电机23与钻头24；所述土壤水分测量装置4通过连接管20与连接孔15连接；所述连接管20和测量管道21中包括设备运行所需的导线；所述温湿度传感器22均布在测量管道21内；所述温湿度传感器22包含探头27，所述电机23安装在电机壳25内，所述电机壳25与测量管道21末端连接；所述钻头24与电机23连接。

其中，电路板18所用的单片机26为msp430f149；降雨搜集装置的称重传感器12选用电阻应变片以及hx711转换芯片；土壤水分测量装置中的温湿度传感器22选用sht11数字温湿度传感器芯片；单片机26中通信模块选用mc35gprs数据通信接口芯片；蓄电池17选用60ah的锂电池。就这样完成整个林地降雨量、径流量和下渗量的综合测量设备的使用过程，本实用涉及到的电性零件均为现有技术。

本实用新型在使用时，首先通过支撑杆6将上过滤网5与下过滤网7进行活动组装；再把所述蓄电池17和电路板18安装在测量主体壳14内，完成测量电路主体装置3组装；之后，把降雨搜集装置2和测量设备电路主体装置3进行组装，即柱形桶9和测量主体壳14组装；接着，将连接管20与测量管道21连接，测量管道21末端与电机壳25连接，电机23安装在电机壳25内，钻头24与电机23连接，即完成所述土壤水分测量装置4组装。

将连接管20与连接孔15组装，使已安装好的降雨搜集装置2和测量设备电路主体装置3与土壤水分检测装置4连接。

将钻头24对准要测量的部分，对电机23供电，使测量管道21插入土壤。然后调整固定支架16的角度，使降雨搜集装置2和测量设备电路主体装置3固定于地面上。之后再调整支撑杆6的长度与角度使防护装置固定于降雨搜集装置2和测量设备电路主体装置3的上方。

当进行过滤收集时，上过滤网5孔径、网孔面积较大，过滤森林凋落物与降水中的较大凋落物，而下过滤网7孔径与网孔面积较小，进一步过滤森林凋落物与降水中的较小凋落物，柱形桶9收集过滤后的降水，柱形桶9在收集时，出水孔11关闭。当收集完成，则将出水孔打开，将搜集到的降雨流出，以便进行下次数据采集。最后由称重传感器12将所测得的质量传到单片机26。

通过公式v＝m/ρ，即体积＝质量/密度，把搜集到的水的质量转换为水的体积。

当进行土壤水分测量时，均布在测量管道21中的温湿度传感器22采集不同土壤深度的温度、湿度数据，之后把测得的温度数据和湿度数据传到单片机26。

最后由单片机26对采集到的质量、温度、湿度进行整合。通过公式v＝m/ρ，即体积＝质量/密度，把质量转换为水的体积，即得到降雨量；为确保精度，规定湿度表示该土壤深度处含水的绝对数量，即w＝0.1·h·d·w。式中土壤水分贮存量w(毫米)，h是土层厚度，d为土壤容重(克/厘米3)，0.1是单位换算系数，w为土壤湿度(重量百分数)。对实际使用过程中某土壤深度处含水的绝对数量w在降雨时间内求积分，得到下渗量。

在林地内降雨的去向存在如下关系，林地内降雨量＝下渗量+蒸发量+径流量，通过测得的重量、温度、湿度，可以输出降水量、下渗量、蒸发量以及径流量。最后通过传输模块将降水量、下渗量、蒸发量以及径流量传到后端，实现远程传输。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。