一种基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统

摘要

本发明公开了一种基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统，包括：由第一管道和第二管道组成的弯形管道、降雨感应器、流量计、分段阀传感器以及多个编有序号的采样瓶；所述降雨感应器以及所述流量计设置在所述第一管道上，所述第二通道的出口通过多个软管与各所述采样瓶连接；所述分段阀传感器设置在所述第二管道的出口与各所述软管的连接处。本发明实现了片区及片区内不同空间的农田地表径流动态采集过程，相比以往人工取样，可以实现自动实时采样。

说明书

技术领域

本发明涉及农田径流采集技术领域，特别是涉及一种基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统。

背景技术

相关研究表明，由于化肥利用效率比较低，大量无法被利用的氮、磷养分随地表径流流失，污染土壤和水体，因此农业生产中氮肥、磷肥的损失是农业面源污染最主要的来源。

降雨引起的地表径流是农业面源污染的重要过程，农田中的氮、磷等营养元素随降雨径流向水体的迁移是氮磷流失的主要途径之一，亦是导致农业面源污染的主要原因。因此国内外研究者都十分重视对径流的研究和监测，而研究和监测过程必然涉及到径流水样的采集，使得径流采样装置得到了非常广泛的应用。目前对径流水样的采集分为人工实地采集和自动采样器采集，人工实地采集耗时耗力，且降雨的不确定性和采集地的偏僻性使人工采集更加困难。而自动采样器则存在以下几个方面的问题：无法实现对整个径流过程的连续采样，采集到的径流样品无法代表一次径流的整体情况；相关采样器针对单独田块，无法把握整片农田的产流情况；体积较大，携带困难，不便于多点的径流样品采集。因此明确一场降雨产生的径流过程，并了解污染物随径流产生的动态变化的规律，对农田径流进行科学的研究对于控制面源污染具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统，包括：由第一管道和第二管道组成的弯形管道、降雨感应器、流量计、分段阀传感器以及多个编有序号的采样瓶；所述降雨感应器以及所述流量计设置在所述第一管道上，所述第二通道的出口通过多个软管与各所述采样瓶连接；所述分段阀传感器设置在所述第二管道的出口与各所述软管的连接处。

可选地，所述分段阀传感器内设置有控制器，所述控制器用于控制所述分段阀传感器中各段阀门的开启和关闭状态。

可选地，所述采样瓶内设置有液位传感器。

可选地，所述第一管道嵌入在径流池中，用于采集单个田块的降雨。

可选地，所述第一管道串联多个径流池，用于采集片区农田的降雨。

可选地，所述分段阀传感器内设置有计时器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明能够实现片区农田径流不同空间的采样过程。对比传统人工取样法，一方面克服了人工采样耗时耗力和采样不及时的弊端，另一方面突破了采样器只适用于单独田块的局限，且工程量减少，适用性更高。

(2)本发明通过降雨感应器触发流量计开关，当降雨感应器判断为足够雨水时，流量计相应开启，以每场降雨情况为采样依据，实现片区农田径流自动采样。

(3)本发明通过分段阀传感器使样品进入编有序号的采样瓶，一场降雨收集一个样品，采样瓶收集满或设定时间内无样品流入，相应软管连接的分段阀门关闭，实现片区农田地表径流动态采集过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统的结构示意图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统，包括：由第一管道和第二管道组成的弯形管道、降雨感应器、流量计、分段阀传感器以及多个编有序号的采样瓶。所述降雨感应器以及所述流量计设置在所述第一管道上，所述第二通道的出口通过多个软管与各所述采样瓶连接；所述分段阀传感器设置在所述第二管道的出口与各所述软管的连接处。所述分段阀传感器内设置有控制器和计时器，所述控制器用于控制所述分段阀传感器中各段阀门的开启和关闭状态；所述计时器用于当分段阀传感器开启进样通道后开始计时。

弯形管道的第一管道可为任意长度，嵌入在径流池中可用于接收单个田块，也可串联多个径流池用于收集片区农田。

各径流池通过传输管道串联，并在最后一个径流传输管道末端和各田块地表径流导流槽末端安装本发明提供的上述系统，实现片区农田整体及不同空间的径流动态采集过程。

本发明提供的上述系统整体为弯形管道装置，区别于以往直行管道更便于径流水样流出，弯形管道装置可位于地表以下，更好地实现片区农田地表径流原位采集过程。

本发明提供的基于降雨感应式片区农田径流动态采集系统的工作原理如下：

降雨时雨滴落在降雨感应器上，此时降雨感应器感应到降雨并判断为足够雨水滴落(降雨量大于2mm/h)，触发流量计开关开启进样通道，降雨感应器并向控制器发出信号，由控制器向分段阀传感器发出指令，分段阀阀门口与采样瓶通过软管相连，开启进样通道后，利用采样瓶收集径流样品，当采样瓶收集满后(由设置在采样瓶内的液位传感器进行检测)或通过分段阀传感器向计时器发出指令，计时器布设在分段阀传感器内，当分段阀传感器开启进样通道后开始计时，超过2h无样品流入，向控制器发出信号自动关停该传输管及阀门，记为第一场降雨对应的样品；当下一场降雨发生时，降雨感应器感应到即触发进样通道及控制器，随即第二段阀门和与之相连的采样瓶开始传输径流，同样的，当采样瓶收集满后或超过2h无样品流入时自动关停该传输管及阀门，记为第二场降雨对应的样品。根据下雨场次保存样品，一场雨采集一个样品，实现农田地表径流的动态采集。

本发明实现了片区及片区内不同空间的农田地表径流动态采集过程，相比以往人工取样，可以实现自动实时采样。一方面克服了了人工采样耗时耗力和采样不及时的弊端，另一方面突破了采样器只适用于单独田块的局限，且工程量减少，适用性更高。另外，分段阀传感器和采样瓶的布设，相比传统自动采样器，适用性更高避免了径流混样的干扰和无法获取地表径流动态过程的弊端，实现片区农田地表径流动态采集过程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。