[实用新型]一种陆面蒸散发过程观测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种陆面蒸散发自动监测系统，特别涉及一种陆面蒸散发过程观测系统，该系统不但能够自动准确测定设定时刻的陆面蒸散发量，还可以监测同期的土壤水势、空气温湿度、土壤渗漏量、风速、地下水水位等环境要素指标；除此之外，还具备所采集数据的GPRS无线远距离传输和网络分析功能。

背景技术

蒸散发是水分在土壤-植物-大气连续体系统中一个重要而又十分复杂的运动过程。精确测定陆面蒸散发和对其量值的合理估算对于科学研究全球或者区域气候、气候变化，以及区域水资源循环特征，制定区域水资源利用和农业灌溉规划等方面意义重大，因而它一直是气象、水文水资源、农学、水利工程等与水有关的相关学科领域研究的重要内容。

受技术发展水平的限制，目前还没有通用的方法直接测量陆面实际蒸散发量，因此国际土产生了“蒸发悖论”的长期辩论。对实际蒸散发量的测定通常主要采用间接的方法，包括水量平衡法、梯度法、涡度相关法、波文比能量平衡法、遥感遥测法等。基于水量平衡原理的称重式蒸渗仪法是目前观测实际蒸散发量是国内外公认的方法。国内外的研究已经表明：陆面蒸散发过程与土壤状况、气象条件等因素密切相关，具体包括土壤水势、土壤温度、地下水位、空气温度、空气湿度、风速、降雨量频率和强度等诸多方面。研究这些常规土壤或者气象参数与蒸散发量之间的关系，分析各种要素之间的物理机制，建立一个准确的陆面蒸散发计算模型，进而可以利用这些相对容易得到的常规参数对一个地区或一片区域的蒸散发量准确预测。

研究常规参数与蒸散发量的关系需要对各个要素进行独立观测。而传统陆面蒸散发观测方法中各仪器设备的分布较为分散，各仪器传感器所处的外界环境存在着差异，不利于获取各相关变量的准确数值。另外，受微电子和控制技术应用水平的限制，到目前为止，现有的仪器不能实现长期无人值守的不间断监测，以及信号的同步问题。所采集得到的监测数据数量有限，不能很好的反映各变量之间的连续变化过程和相互物理机制关系。基于目前快速发展的集成电路以及传感器测试技术，综合考虑与陆面蒸散发相关的主要因素，建立一套综合性的高精度陆面蒸散发实时自动监测系统成为目前对陆面蒸散发过程进行全面研究的一项关键技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种陆面蒸散发过程观测系统，以克服上述问题，该系统不但能够准确测定设定时刻的陆面蒸散发量，还可以监测同期的土壤水势、温湿度、渗漏量、风速、地下水水位等指标，另外此系统适应野外复杂环境，实现无人长期值守，通过因特网进行自动无间断测量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种陆面蒸散发过程观测系统，包括观测井、容器、称重传感器和数据采集器，所述观测井内放置容器，容器顶部与观测井顶部地表平齐，观测井四周设置围挡，所述观测井底部设有基座，基座上面修筑互成120度对称分布的三个混凝土凸台，在凸台的间隔处设置三角支架，三角支架通过三个螺钉作为支脚设置在基座上面，在构成三角支架的三个支撑梁上分别安装称重传感器；所述容器放置在三角支架上的称重传感器上，所述称重传感器连接信号调理器，信号调理器通过SDI-12总线连接到数据采集器上。

所述蒸渗仪容器中的土壤选取站址附近的原状土，容器内、外的土壤中埋入分别设有土壤水分水势传感器，容器内、外土壤水分水势传感器的数据线首先汇合到总线接线盒，总线接线盒通过一条SDI-12总线与数据采集器连接。

所述容器的底部设计一导管，导管下侧设有漏斗，漏斗通过另一导管连接到翻斗式渗漏计，翻斗式渗漏计一侧开挖竖井，竖井内安装水位传感器，所述翻斗式渗漏计和水位传感器均通过信号调理器连接到数据采集器。

所述观测井一侧安装支架，支架上架设WXT520六要素气象传感器和太阳能电池板，WXT520六要素气象传感器与数据采集器相连，太阳能电池板与12V直流电源连接；所述数据采集器还连接GPRS传输终端。

所述信号调理器由称重信号放大调理电路、称重传感器激励电源、水位信号放大调理电路、SDI-12接口电路、单片机、A/D转换器、非易失寄存器、实时时钟电路、事件记录电路组成，单片机分别与SDI-12接口电路、非易失寄存器、实时时钟电路、A/D转换器连接，所述SDI-12接口电路与数据采集器连接，A/D转换器分别连接称重信号放大调理电路和水位信号放大调理电路；称重传感器激励电源与SDI-12接口电路均连接称重传感器，事件记录器连接实时时钟电路。