[发明专利]一种土壤凝结水自动测量装置及方法

权利要求书

1.一种土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，包括外套管(1)、微渗仪(2)、带孔环片(3)、环状底盘(5)、导线(6)、第一单片机(7)、无线传输装置(8)、防风罩支架、防风罩罩体(10)和电源；

微渗仪(2)设置在外套管(1)内部，环状底盘(5)上设置若干质量传感器(4)，带孔环片(3)一面与微渗仪(2)底部接触，另一面与若干质量传感器(4)接触；若干质量传感器(4)均通过导线(6)与第一单片机(7)一端连接，第一单片机(7)另一端与无线传输装置(8)连接；第一单片机(7)用于采集若干质量传感器(4)的测量数据并通过无线传输装置(8)存储和发送；

防风罩支架一端设置定滑轮(11)，另一端上设置绕线轮(12)、电机(13)和第二单片机(14)；防风罩罩体(10)位于外套管(1)上方，且防风罩罩体(10)上设置钢索，钢索穿过定滑轮(11)后与绕线轮(12)连接；电机(13)一端连接绕线轮(12)，另一端依次连接第二单片机(14)，第二单片机(14)用于控制电机(13)的运行状态；第一单片机(7)、无线传输装置(8)、电机(13)以及第二单片机(14)均通过导线(6)与电源连接；

通过电机(13)的正反转来实现防风罩罩体(10)的上下移动；

所述带孔环片(3)上设置若干凸点(16)；若干凸点(16)分别与若干质量传感器(4)的上表面接触点对应接触。

2.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述微渗仪(2)包括试桶(18)、尼龙网(19)和提绳(20)；提绳(20)与试桶(18)顶部连接，试桶(18)底部开口，尼龙网(19)与试桶(18)底部连接。

3.根据权利要求2所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述外套管(1)的高度为12cm，直径为10cm；所述试桶(18)的外径为7.5cm，高度为10cm，尼龙网(19)为300目，试桶(18)的外壁上设置标签；所述防风罩罩体(10)为圆柱体，高度为10～20cm，直径与外套管(1)的直径相同，防风罩罩体(10)的顶端设置用于连接钢索的提钮。

4.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述带孔环片(3)上的环片镂空孔的直径为0.2～0.5cm，所述质量传感器(4)的数量至少为四个，且在环状底盘(5)上均匀分布。

5.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述环状底盘(5)上表面与外套管(1)内壁上均设置用于容纳导线(6)的凹槽。

6.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述无线传输装置(8)包括初始化模块、配对识别模块、数据读取模块、存储模块、修正校验模块以及信号发送模块；

其中，初始化模块用于初始化各模块的参数，配对识别模块用于与预设的无线接收装置配对，数据读取模块用于读取质量传感器(4)的测量数据，得到凝结水质量数据并将凝结水质量数据转换为凝结水高度数据；存储模块用于存储凝结水高度数据，修正校验模块用于根据预设的修正方法修正凝结水高度数据，信号发送模块用于将修正后的凝结水高度数据发送至预设的无线接收装置。

7.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，所述外套管(1)的底部为尖端。

8.根据权利要求1所述的土壤凝结水自动测量装置，其特征在于，包括防护箱，所述第一单片机(7)、无线传输装置(8)、第二单片机(14)和电源均设置在防护箱内部。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述土壤凝结水自动测量装置的土壤凝结水自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在待测量区域开设取土孔，通过取土孔将土壤凝结水自动测量装置安装在待测量区域；

S2：通过第二单片机(14)控制防风罩罩体(10)下降至外套管(1)上方，在预设时间后通过第一单片机(7)获取若干质量传感器(4)的测量数据，得到凝结水质量数据，将凝结水质量数据转换为凝结水高度数据并发送至无线传输装置(8)存储，通过第二单片机(14)控制防风罩罩体(10)提升至预设高度；

其中，电机(13)受第二单片机(14)控制，防风罩罩体(10)的第二单片机(14)闭合时间的设置早于测量时间，预设定第二单片机(14)控制防风罩罩体(10)闭合时间早100s，测量时间为5s；一次测量过程进行三次，得到三次数据；测量后，防风罩罩体(10)在电机(13)的控制下上升至距离地面2m处；

S3：周期性的重复S2，得到若干凝结水高度数据，并通过无线传输装置(8)将若干凝结水高度数据发送至预设的无线接收装置。