一种农田水量监测仪

摘要

本发明公开了一种农田水量监测仪，包括智能雨量计，智能雨量计下端连接有水位计，水位计和智能雨量计与数据处理器相连，水位计包括水位探头，智能雨量计包括计数器，数据处理器包括电池、数据采集分析器、存储卡及传输芯片，电池、数据采集分析器、存储卡及传输芯片之间相互连接，数据采集分析器与计数器、水位探头相连，接收计数器及水位探头所采集数据，数据采集分析器具有两种模式：搜索模式和跟踪模式。该监测仪计数器与水位计相结合，同时监测雨量及水位变化数据，能够精确得到灌水量；同时能够监测田间水位，引入地下水位与土壤含水率间的经验公式及相关曲线，提高灌溉水量的精确性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测仪，更具体地，涉及一种农田水量监测仪。

背景技术

目前农田灌溉引水过程中存在两种状态，1、土壤饱和或田面有水层；2、土壤不饱和。对于第1种情况，通常采用的测试方法为水尺法或水位仪法，其基本原理为通过测定田面水位变化，乘以田面面积后得到灌溉水量；对于第2种情况，常采用烘干法或TDR时域反射仪进行测定，得出土壤含水率后，根据计划湿润层深度计算目标土层的土壤含水量。其中水尺法与烘干法相对精准，但需要技术人员实时操作，费时费力；TDR是利用电磁波进行土壤含水率测定，具有快速、简便、精确等特点，但在实际运用中发现技术还不是相当成熟，测定数据不够稳定，造价昂贵，同时，影响农田水量特征的除了灌溉引水外，还包括降雨，如利用自动监测记录仪器进行田间水量的实时监测，则无法区分田间水量变化是由降雨还是灌溉引起的，导致灌溉水量的监测误差。目前常用的方法为结合当地气象资料进行核算，但一般气象站间距较大，无法精准测量田块所在小区域的降雨数据，带来测量误差，；同时对于水田作物，尤其水稻作物节水灌溉技术被广泛应用，土壤有时会处于非饱和状态，即农田处于无水层状态，采用目前的水位变化法测定灌水量，会导致灌水量被低估，而采用测定含水率的方法，工作量大或设备费用高。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够同时监测雨量及水位变化数据、精确提供灌水量的农田水量监测仪。

技术方案：本发明所述的农田水量监测仪，包括智能雨量计，智能雨量计下端连接有水位计，水位计和智能雨量计与数据处理器相连，水位计包括水位探头，智能雨量计包括计数器，数据处理器包括电池、数据采集分析器、存储卡及传输芯片，电池、数据采集分析器、存储卡及传输芯片之间相互连接，数据采集分析器与计数器、水位探头相连，接收计数器及水位探头所采集数据，数据采集分析器具有两种模式：搜索模式和跟踪模式，搜索模式下，数据采集分析器分析水位探头所采集的最后两次水位数据h

其中，搜索模式下测试间隔Δt

其中，数据采集分析器对非饱和土壤，即田面无水层的灌水量进行数据修正，灌水修正值计算公式如下式所示：

其中，h

对于沙土或沙壤土：

a

对于壤土：

a

对于粘土：

a

修正后非饱和水田的灌水量m为：

m＝h

其中，h

其中，智能雨量计包括支架、储雨器和铅锤，储雨器和铅锤相互固连，支架上端安装有漏斗，漏斗上端安装有承雨口，支架中部活动地安装有翻斗，支架下端为承接平板，承接平板上活动地安装有储雨器和铅锤，计数器安装在翻斗上；承雨口下端连接有承雨口支架，承雨口支架通过滤网漏斗连接，支架上端安装有防雨罩，防雨罩安装在承雨口下端，遮住储雨器和铅锤、翻斗和计数器，降雨导致翻斗雨水盛满后翻转，每翻一下，计数器记一次数，根据单位时间翻的次数，得到雨强；水位计包括测筒，测筒为空心圆筒，水位探头安装在测筒顶部，测筒上设置有通水孔，通水孔上安装有滤网。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、通过计数器与水位计相结合，同时监测雨量及水位变化数据，能够精确得到灌水量；2、同时能够监测农田水位，引入地下水位与土壤含水率间的经验公式及相关曲线，提高灌水量测算的精确性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，农田水量监测仪包括智能雨量计，智能雨量计下端连接有水位计，水位计和智能雨量计与数据处理器相连，水位计包括水位探头14，智能雨量计包括计数器8，数据处理器包括电池13、数据采集分析器11、存储卡17及传输芯片12，电池13、数据采集分析器11、存储卡及传输芯片12之间相互连接，数据采集分析器11与计数器8、水位探头14相连，接收计数器8及水位探头14所采集的数据，智能雨量计包括支架6、储雨器18和铅锤9，储雨器18 和铅锤9相互固连，支架6上端安装有漏斗4，漏斗4上端安装有直径为150mm 的承雨口1，承雨口1下端连接有承雨口支架2，承雨口支架2通过滤网3漏斗 4连接，支架6上端安装有防雨罩5，支架6中部活动地安装有翻斗7，翻斗7 向另一侧储雨器18输送雨水，支架6下端为承接平板，承接平板上通过铆钉10 活动地安装有储雨器18和铅锤9，储雨器18和铅锤9以铆钉为中心翻转排出雨水，排出雨水后的储雨器18和铅锤9回到水平状态，计数器8安装在翻斗7上，降雨导致翻斗7雨水盛满后翻转，每翻一下，计数器8记一次数，根据单位时间翻的次数，得到雨强，支架6上端安装有防雨罩5，防雨罩5安装在承雨口1下端，遮住储雨器18和铅锤9、翻斗7和计数器8，水位计包括测筒15，测筒15 为直径为200mm的空心圆筒，水位探头14安装在测筒15顶部，测筒15上设置有通水孔16，通水孔16上安装有滤网，数据采集分析器11具有两种模式：搜索模式和跟踪模式，搜索模式下，数据采集分析器11分析水位探头14所采集的最后两次水位数据h

其中，h

对于沙土或沙壤土：

a

对于壤土：

a

对于粘土：

a

修正后非饱和水田的灌水量m为：

m＝h

其中，h

使用时，测筒15埋设于目标田块最大地下水位以下，测筒15内无土但可透水，筒内水位与筒外农田水层或地下水位保持一致。

利用水位探头14测定测筒内水位，同时通过计数器8监测雨量。水位探头 14采集测筒内最后两次水位数据h

当地面存在水层时灌水量测算：水位探头14监测到Δh≥2mm，仪器进入跟踪模式。记录从水位开始快速增加前一个Δt的水深H

当地面无水层时灌水量测算：水位探头14监测到Δh≥2mm，且水位属于上升阶段时，仪器进入跟踪模式，测试间隔缩短为Δt

通过测定地下水位深度，结合土壤特性、雨量和前期监测耗水量，根据系统预设算法，对灌水量进行修正。降雨量、雨强与农田水位变化量同步量测，同一时段内农田水位增量减去降雨量若有即为灌水量；无降雨时的水位下降量即为耗水量；无降雨时水深的快速下降变化速率超过5mm/h即为排水量。在无灌溉和排水时段内，仪器进入搜索模式，测试频率较低30～60min/次，频率可调，以降低能耗。当降雨或灌溉发生时，仪器进入跟踪模式，提高测试频率5～15min/次，频率可调，以提升数据测定准确性。

测量数据自动记录于内置存储卡17中，通过传输芯片12远程传输；非传输时，传输芯片12自动休眠，以降低功耗，增加电池续航时间，水位计设置警戒水位，当农田水位高于上警戒水位或低于下警戒水位时，远程发送预警信号。