一种淋溶液量实时监测与定量取样系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种淋溶液量实时监测与定量取样系统，包括：淋溶液采集装置、翻斗式淋溶液测量装置、样本采集装置和单片机控制模块20；该测量系统不仅能自动实时监测并反馈淋溶量的流量、速率信息，还可以按照要求按流量比例对淋溶液进行取样。

【技术实现步骤摘要】
一种淋溶液量实时监测与定量取样系统
本技术属分析及测量
，为一种淋溶液量实时监测与定量取样系统，可监测淋溶液流量速率等信息同时按流量比例取样。
技术介绍
淋溶作用指土壤中较细的土粒、化学元素随土壤水分由土壤表层向下层(或底层)移动的作用。随着淋溶作用的进行，土层逐步酸化，土壤剖面中形成淋溶层与淀积层，其中淋溶层(又称A层)中的可溶性物质和细微土粒遭到淋洗，土色变浅、质地变粗、酸度加大、肥力较低，严重影响到农业土壤养分循环，造成养分流失。养分淋溶流失不但会降低肥料利用率，还会消耗土壤养分库，造成经济损失，而且将对农田生态环境产生严重影响。农田氮(N)、磷(P)向水体的迁移是导致地表水体富营养化、地下水质恶化和农业面源污染的主要原因之一。农业生产管理中常采用过量施用氮肥、磷肥来降低营养成分随淋溶作用迁移的影响，但仍存在生产成本增大，肥料利用率低(氮肥为20％～50％，磷肥仅为15％～25％)等弊端。因此能够实时监测不同降雨量下、不同强度淋溶作用下淋溶液的流量及成分(如氮、磷的浓度)，是指导科学合理地施用氮磷肥料、减少养分淋溶损失、降低环境污染风险并提高作物养分利用率的重要标准。目前淋溶液的测量装置大多是测量液体总量，数据记录储存有滞后性无法远程实时监测。同时采样方式也比较单一，多为整体采样，效率较低。由于采样容器限制，无法对大流量下的淋溶液成分变化趋势进行采样及分析。通过对测量采样装置的改进，农业生产实验人员可及时掌握土壤淋溶作用的实时信息，提高科研实验效率和准确性，为农业科学研究提供重要参考。
技术实现思路
为了克服现有测量装置无法实时监测淋溶量流量信息和按流量比例取样的不足，本技术提供一种淋溶量实时测量与取样系统，该测量系统不仅能自动实时监测并反馈淋溶量的流量、速率信息，还可以按照要求按流量比例对淋溶液进行取样。本技术具体技术方案如下：一种淋溶液量实时监测与定量取样系统，包括：淋溶液采集装置、翻斗式淋溶液测量装置、样本采集装置和单片机控制模块20；淋溶液采集装置包括淋溶液收集漏斗11、过滤装置13、采集装置软管14和安装在采集装置软管14末端的传感器；过滤装置13安装在淋溶液收集漏斗11的底部，采集装置软管14安装在过滤装置13底部；传感器连接单片机控制模块20，单片机控制模块根据传感器的信号控制系统的工作和停止；翻斗式淋溶液测量装置包括引水漏斗1、信号输出装置3、翻斗4、翻斗支架、恒磁钢5、干簧管6；引水漏斗1位于采集装置软管14的正下方，用于接收淋溶液；信号输出装置3连接单片机控制模块20，向单片机控制模块20输出脉冲信号，单片机控制模块20计数该脉冲信号；样本采集装置包括电磁阀7、步进电机8、驱动器9、采样容器18、分流装置17、转盘19；分流装置17包括两个与所述的斗状容器对应的接液管，斗状容器的出口正对两个接液管的入口，两个接液管的出口连接在一起，并在出口位置设置有电磁阀7，电磁阀7用于控制淋溶液从废水口21流入废水池还是从采样口22流入采样容器18；驱动器9连接步进电机8，单片机控制模块20连接电磁阀7和驱动器9，单片机控制模块20计数所述脉冲信号达到设定数量后，启动驱动器9，驱动器启动步进电机8旋转一定角度，转盘19跟随旋转一定角度；单片机控制模块20计数所述脉冲信号达到设定数量后，控制开启电磁阀7。所述的系统，步进电机8输出轴连接有小齿轮，转盘19的下端固定有大齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，在步进电机的带动下，转盘19转动；转盘19上固定放置采样容器18，转盘每转动一次，将一个采样容器18置入采样口22的下端。所述的系统，翻斗4包括两个相同的斗状容器，两个斗状容器对称安装在引水漏斗1的下方，引水漏斗1下端出液口正对两个斗状容器的对称面安装，翻斗静止时一侧斗状容器会高于另一侧斗状容器，淋溶液会滴入抬起的一侧斗状容器中；两个斗状容器上各装有一个恒磁钢5，斗状容器落下时恒磁钢5靠近干簧管6，干簧管6向外输出脉冲信号，据此记录翻斗的翻转次数。与按时段采样比例不同，按流量比例采样可真实反映淋溶液成分与流量变化趋势的关系。对于大流量情况可提高采样频率，微小的流量可以降低采样频率。避免了按时段采样时可能发生的“大流量采样不够，小流量采样过多”的情况。为农业中淋溶液采样分析提供了新的思路。附图说明图1为翻斗式淋溶液测量采样装置原理图；图2为翻斗式淋溶液测量采样装置结构示意图；图3为翻斗式淋溶液测量采样装置局部示意图；1-引水漏斗，2-支架，3-信号输出装置，4-翻斗，5-恒磁钢，6-干簧管，7-电磁阀，8-步进电机，9-驱动器，10-水平调整装置，11-淋溶液收集漏斗，12-外壳，13-过滤装置，14-采集装置软管，15-测量装置底座，16-水平泡，17-分流装置，18-采样容器，19-转盘，20-单片机控制模块，21废水口，22采样口；具体实施方式以下结合具体实施例，对本技术进行详细说明。淋溶液量实时监测与定量取样系统，包括：淋溶液采集装置、翻斗式淋溶液测量装置、样本采集装置、水平调整装置10。淋溶液采集装置包括淋溶液收集漏斗11、过滤装置13、采集装置软管14、和安装在采集装置软管14末端的传感器；过滤装置13安装在淋溶液收集漏斗11的底部，采集装置软管14安装在过滤装置13底部；翻斗式淋溶液测量装置包括引水漏斗1、信号输出装置3、翻斗4、翻斗支架、恒磁钢5、干簧管6；引水漏斗1位于采集装置软管14的正下方，用于接收淋溶液；翻斗4包括两个相同的斗状容器，两个斗状容器对称安装在引水漏斗1的下方，引水漏斗1下端出液口正对两个斗状容器的对称面安装，翻斗静止时一侧斗状容器会高于另一侧斗状容器，淋溶液会滴入抬起的一侧斗状容器中；两个斗状容器上各装有一个恒磁钢5，斗状容器落下时恒磁钢5靠近干簧管6，干簧管6向外输出脉冲信号，据此记录翻斗的翻转次数。样本采集装置包括电磁阀7、步进电机8、驱动器9、采样容器18、分流装置17、转盘19。分流装置17包括两个与上述翻斗的斗状容器对应的接液管，斗状容器的出口正对两个接液管的入口，两个接液管的出口连接在一起，并在出口位置设置有电磁阀7，电磁阀7用于控制淋溶液从废水口21流入废水池还是从采样口22流入采样容器18；驱动器9连接步进电机8，单片机控制模块20连接驱动器9；步进电机8输出轴连接有小齿轮，转盘19的下端固定有大齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，在步进电机的带动下，转盘19转动；转盘19上固定放置采样容器18，转盘没转动一次，将一个采样容器18置入采样口22的下端。土壤淋溶液进入采集装置11后，经过滤装置13过滤后进入采集装置软管14，采集装置软管末端带有传感器，传感器检测到液体的流动，发出一个电信号给单片机控制模块20的外部中断引脚，从而整个监测与定量取样装置从休眠状态唤醒，开始工作，信号输出装置3输出遥测报信内容，内容包括淋溶下渗水到达的时间、流量、速率等信息。同时单片机控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淋溶液量实时监测与定量取样系统，其特征在于，包括：淋溶液采集装置、翻斗式淋溶液测量装置、样本采集装置和单片机控制模块(20)；/n淋溶液采集装置包括淋溶液收集漏斗(11)、过滤装置(13)、采集装置软管(14)和安装在采集装置软管(14)末端的传感器；过滤装置(13)安装在淋溶液收集漏斗(11)的底部，采集装置软管(14)安装在过滤装置(13)底部；传感器连接单片机控制模块(20)，单片机控制模块根据传感器的信号控制系统的工作和停止；/n翻斗式淋溶液测量装置包括引水漏斗(1)、信号输出装置(3)、翻斗(4)、翻斗支架、恒磁钢(5)、干簧管(6)；引水漏斗(1)位于采集装置软管(14)的正下方，用于接收淋溶液；信号输出装置(3)连接单片机控制模块(20)，向单片机控制模块(20)输出脉冲信号，单片机控制模块(20)计数该脉冲信号；翻斗(4)包括两个相同的斗状容器，两个斗状容器对称安装在引水漏斗(1)的下方，引水漏斗(1)下端出液口正对两个斗状容器的对称面安装，翻斗静止时一侧斗状容器会高于另一侧斗状容器，淋溶液会滴入抬起的一侧斗状容器中；两个斗状容器上各装有一个恒磁钢(5)，斗状容器落下时恒磁钢(5)靠近干簧管(6)，干簧管(6)向外输出脉冲信号，据此记录翻斗的翻转次数；/n样本采集装置包括电磁阀(7)、步进电机(8)、驱动器(9)、采样容器(18)、分流装置(17)、转盘(19)；分流装置(17)包括两个与所述的斗状容器对应的接液管，斗状容器的出口正对两个接液管的入口，两个接液管的出口连接在一起，并在出口位置设置有电磁阀(7)，电磁阀(7)用于控制淋溶液从废水口(21)流入废水池还是从采样口(22)流入采样容器(18)；驱动器(9)连接步进电机(8)，单片机控制模块(20)连接电磁阀(7)和驱动器(9)，单片机控制模块(20)计数所述脉冲信号达到设定数量后，启动驱动器(9)，驱动器启动步进电机(8)旋转一定角度，转盘(19)跟随旋转一定角度；单片机控制模块(20)计数所述脉冲信号达到设定数量后，控制开启电磁阀(7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种淋溶液量实时监测与定量取样系统，其特征在于，包括：淋溶液采集装置、翻斗式淋溶液测量装置、样本采集装置和单片机控制模块(20)；
淋溶液采集装置包括淋溶液收集漏斗(11)、过滤装置(13)、采集装置软管(14)和安装在采集装置软管(14)末端的传感器；过滤装置(13)安装在淋溶液收集漏斗(11)的底部，采集装置软管(14)安装在过滤装置(13)底部；传感器连接单片机控制模块(20)，单片机控制模块根据传感器的信号控制系统的工作和停止；
翻斗式淋溶液测量装置包括引水漏斗(1)、信号输出装置(3)、翻斗(4)、翻斗支架、恒磁钢(5)、干簧管(6)；引水漏斗(1)位于采集装置软管(14)的正下方，用于接收淋溶液；信号输出装置(3)连接单片机控制模块(20)，向单片机控制模块(20)输出脉冲信号，单片机控制模块(20)计数该脉冲信号；翻斗(4)包括两个相同的斗状容器，两个斗状容器对称安装在引水漏斗(1)的下方，引水漏斗(1)下端出液口正对两个斗状容器的对称面安装，翻斗静止时一侧斗状容器会高于另一侧斗状容器，淋溶液会滴入抬起的一侧斗状容器中；两个斗状容器上各装有一个恒磁钢(5)，斗状容器落下时恒磁钢(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷秋良，秦丽欢，延皓，刘宏斌，刘晓霞，李晓虹，李影，沈浩，武淑霞，郭树芳，周洁，王洪媛，翟丽梅，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11