一种预埋式稻田水肥监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种预埋式稻田水肥监控系统，包括预埋箱、设置在预埋箱上的盖板、水位监控系统、分层水管系统、电导率传感器系统和手动取水系统；所述预埋箱包括大田还原箱和构件放置箱，所述大田还原箱与构件放置箱的底板为一整体，所述大田还原箱与构件放置箱的连接处设有隔板。本发明专利技术通过预埋装置到水稻大田的方式，克服了大田取样的困难，能够简单便捷地从稻田手动分层取水，同时能够自动实时监控水稻大田肥料随水的垂直迁移流失和田面流失，实时监控稻田地下水位。本发明专利技术通过太阳能供电，水稻田间水肥数据可以自动发送到手机或电脑终端，具有节能环保、自动化程度高、试验研究与规模种植并用、精度可校准的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种预埋式稻田水肥监控系统
本专利技术属于农业水土工程
，尤其涉及一种预埋式稻田水肥监控系统。
技术介绍
水稻作为我国播种面积最大的粮食品种，在我国粮食生产和消费中历来处于主导地位。水稻生产过程中耗水量大，与外界的水分交换频繁，稻田灌溉水量占到农业用水量的60％以上。水稻田由于水分丰富，肥料随水的迁移及流失较旱地更为频繁。肥料随水的流失不止包括随地表径流的流失，还包括随水垂直迁移向下的流失。常规稻田的地下水位在水稻全生育期普遍偏高且变动频繁，稻田中的肥料也随之迁移或流失，不仅容易造成肥料浪费而且容易产生面源污染问题。研究稻田水肥迁移规律，监控在水稻大田种植过程中水肥的迁移，监测稻田地下水位和肥料随水在土壤中的垂直迁移，对于提高肥料利用率、保护生态环境具有重要意义。由于水稻大田试验取样困难且连续性不强，目前的研究多集中于蒸渗仪小区试验，即使是大田试验也多停留在地表径流水肥流失研究，大田中水肥垂直迁移规律研究取样比较困难。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种预埋式稻田水肥监控系统，克服了大田取样的困难，能够实现田间水肥状况实时监控报警，亦可在大田连续取样(以用于水肥迁移研究、肥料浓度化验、水质分析等试验研究)及校准监控系统精度。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术通过预埋装置到水稻大田的方式，克服了大田取样的困难，能够简单便捷地从稻田手动分层取水，同时能够自动实时监控水稻大田肥料随水的垂直迁移流失和田面流失，实时监控稻田地下水位。本专利技术通过太阳能供电，水稻田间水肥数据可以自动发送到手机或电脑终端，具有节能环保、自动化程度高、试验研究与规模种植并用、精度可校准的优点。本专利技术的一种预埋式稻田水肥监控系统，包括预埋箱、设置在预埋箱上的盖板、用于实时监测稻田地下水位的水位监控系统、分层水管系统、用于采集地下各层水及地表水中肥料浓度的电导率传感器系统和手动取水系统；预埋箱包括大田还原箱和构件放置箱，所述大田还原箱与构件放置箱的底板为一整体，所述大田还原箱与构件放置箱的连接处设有隔板。上述水位监控系统包括水位管和水位传感器，所述水位管由大田还原箱底部通往构件放置箱，所述水位管位于大田还原箱部分的末端包有过滤层，水位管穿过隔板后经直角弯头竖直延伸到设定的田埂高度，所述水位传感器放置于水位管内，水位传感器的线路接至数据盒，水位数据经处理后发送至手机或电脑终端。上述分层水管系统包括距地面不同高度的第一取水管、第二取水管和第三取水管，三根取水管均从所述大田还原箱穿过隔板通往构件放置箱，取水管位于大田还原箱的部分均打孔并外包尼龙纱布，所述第一取水管、第二取水管、第三取水管位于构件放置箱的部分伸出隔板延伸设定长度后经直角弯头竖直转向连接口，所述连接口内圈贴有橡胶垫，所述连接口上部设有空气阀。上述第一取水管、第二取水管、第三取水管位于构件放置箱的部分中部布置有第一排水控制阀门、第二排水控制阀门、第三排水控制阀门；所述第一排水控制阀门竖直安装并由第一连接棍伸长到位于顶部的第一支撑杆，所述第二排水控制阀门、第三排水控制阀门分别左右倾斜安装并由第二连接棍、第三连接棍伸长到位于顶部的第一支撑杆。上述电导率传感器系统包括地下排水部分和地表水部分；地下排水部分的电导率传感器布置于排水控制阀门与隔板之间,包括第一电导率传感器、第二电导率传感器、第三电导率传感器，属于地表水部分第四电导率传感器布置于隔板上且高于地面处，电导率传感器的线路接至数据盒，电导率数据经处理后发送至手机或电脑终端，可直接得到水中肥料浓度。上述手动取水系统包括由底座固定住的内部固定杆、下端布置有弹簧的外部移动杆、取样瓶放置台、取样瓶；所述外部移动杆为空心且套在内部固定杆上，所述外部移动杆顶端设有手持杆，所述外部移动杆上部设有第二支撑杆。上述盖板上布置有数据盒和太阳能发电板，所述数据盒内包括接线板、A/D转换器、无线发射器和蓄电池，所述数据盒的底板设有防水线路孔，水位传感器、第一电导率传感器、第二电导率传感器、第三电导率传感器、第四电导率传感器的线路均通过防水线路孔进入数据盒接到接线板上，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后由无线发射器发送到手机或电脑终端。上述盖板为推拉式，盖板上设有凹槽且与预埋箱上的凸出块相配合，所述凹槽上贴有一层防水橡胶膜。上述大田还原箱底面尺寸为40cm×40cm,所述构件放置箱底面尺寸为40cm×30cm，所述预埋箱地面以下高度为80cm；所述大田还原箱除隔板一面外其余三面及底面均设有孔。上述预埋箱及隔板、盖板均由PVC板材制成；所述水位管、第一取水管、第二取水管、第三取水管均为PVC管材。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过预埋式稻田水肥监控系统，不仅为稻田水肥迁移等研究提供了一种便捷试验装置，也为水稻大田种植提供了一种水肥迁移实时监控系统。其具体优点表现在：(1)通过将装置预埋在大田的方式，可以方便地还原大田土壤水肥状况并保持与大田的水肥流通；PVC材质的预埋箱耐腐蚀、易维护，整个装置尺寸适中，预埋工作量小，可操作性强。(2)电导率传感器系统以及水位传感器系统自动采集水位及肥料浓度状况并发送到手机或电脑终端，可以做到实时监控与报警，从数据的采集到发送均由太阳能供电，不需要外接电源到田间，既简洁又节能环保。(3)预埋的分层水管系统克服了大田分层取水的困难，可通过手动取水系统分层采集水样用于实验室分析，为研究稻田垂直水肥迁移提供了一种便捷的取样装置，亦可对水样中的其他水质指标如重金属、农药等化验分析，同时可对监控系统的精度进行校准。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术结构去掉盖板后的俯视图；图3是连接口33局部结构示意图；图4是图1中A处局部结构示意图；图5是盖板的构造示意图；图6是数据盒内的构造示意图；图中各标号：1大田还原箱；2构件放置箱；3盖板；4底板；5隔板；6第一取水管；7第二取水管；8第三取水管；9过滤层；10水位管；11水位传感器；12第一排水控制阀门；13第二排水控制阀门；14第三排水控制阀门；15第一连接棍；16第二连接棍；17第三连接棍；18第一支撑杆；19第一电导率传感器；20第二电导率传感器；21第三电导率传感器；22第四电导率传感器；23底座；24弹簧；25内部固定杆；26外部移动杆；27取样瓶；28取样瓶放置台；29第二支撑杆；30手持杆；31凹槽；32凸出块；33连接口；34橡胶圈；35橡胶垫；36空气阀；37防水线路孔；38接线板；39蓄电池；40A/D转换器；41无线发射器；42数据盒；43太阳能发电板。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下述具体实施方式。如图1-6所示，一种预埋式稻田水肥监控系统，包括预埋箱、分层水管系统、水位监控系统、电导率传感器系统、手动取水系统和盖板3；预埋箱包括大田还原箱1和构件放置箱2，大田还原箱1与构件放置箱2的底板4为一整体；盖板3为数据传输和构件放置箱2防雨所用。大田还原箱1底面尺寸为40cm×40cm,构件放置箱2底面尺寸为40cm×30cm，预埋箱地面以下高度为80cm；预埋箱地上部分高度视当地田埂高度而定，大田还原箱1高出地面的高度为当地田埂高度，构件放置箱2高出地面的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：包括预埋箱、设置在预埋箱上的盖板(3)、用于实时监测稻田地下水位的水位监控系统、分层水管系统、用于采集地下各层水及地表水中肥料浓度的电导率传感器系统和手动取水系统；所述预埋箱包括大田还原箱(1)和构件放置箱(2)，所述大田还原箱(1)与构件放置箱(2)的底板(4)为一整体，所述大田还原箱(1)与构件放置箱(2)的连接处设有隔板(5)。

【技术特征摘要】
1.一种预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：包括预埋箱、设置在预埋箱上的盖板(3)、用于实时监测稻田地下水位的水位监控系统、分层水管系统、用于采集地下各层水及地表水中肥料浓度的电导率传感器系统和手动取水系统；所述预埋箱包括大田还原箱(1)和构件放置箱(2)，所述大田还原箱(1)与构件放置箱(2)的底板(4)为一整体，所述大田还原箱(1)与构件放置箱(2)的连接处设有隔板(5)。2.根据权利要求1所述的预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：所述水位监控系统包括水位管(10)和水位传感器(11)，所述水位管(10)由大田还原箱(1)底部通往构件放置箱(2)，所述水位管(10)位于大田还原箱(1)部分的末端包有过滤层(9)，水位管(10)穿过隔板(5)后经直角弯头竖直延伸到设定的田埂高度，所述水位传感器(11)放置于水位管(10)内，水位传感器(11)的线路接至数据盒(42)，水位数据经处理后发送至手机或电脑终端。3.根据权利要求1所述的预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：所述分层水管系统包括距地面不同高度的第一取水管(6)、第二取水管(7)和第三取水管(8)，三根取水管均从所述大田还原箱(1)穿过隔板(5)通往构件放置箱(2)，取水管位于大田还原箱(1)的部分均打孔并外包尼龙纱布，所述第一取水管(6)、第二取水管(7)、第三取水管(8)位于构件放置箱(2)的部分伸出隔板(5)延伸设定长度后经直角弯头竖直转向连接口(33)，所述连接口(33)内圈贴有橡胶垫(35)，所述连接口(33)上部设有空气阀(36)。4.根据权利要求3所述的预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：所述第一取水管(6)、第二取水管(7)、第三取水管(8)位于构件放置箱(2)的部分中部布置有第一排水控制阀门(12)、第二排水控制阀门(13)、第三排水控制阀门(14)；所述第一排水控制阀门(12)竖直安装并由第一连接棍(15)伸长到位于顶部的第一支撑杆(18)，所述第二排水控制阀门(13)、第三排水控制阀门(14)分别左右倾斜安装并由第二连接棍(16)、第三连接棍(17)伸长到位于顶部的第一支撑杆(18)。5.根据权利要求4所述的预埋式稻田水肥监控系统，其特征在于：所述电导率传感器系统包括地...

【专利技术属性】
技术研发人员：张展羽，郑成鑫，郝树荣，吴蕴玉，张泽民，冯根祥，潘永春，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32