本發(fā)明涉及土壤水分測定設(shè)備，尤其是一種監(jiān)測濕地蒸發(fā)滲透的裝置。

背景技術(shù)：

1、土壤水分作為影響植物生長和生態(tài)系統(tǒng)功能的重要因素，其動態(tài)變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣候研究及生態(tài)保護(hù)具有重要影響，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水分是影響作物生長的重要因素之一。土壤蒸發(fā)和植物蒸騰合稱為蒸散，對土壤與環(huán)境的水分平衡具有重要影響。然而，對土壤水分的測定并不簡單，市面上的傳統(tǒng)蒸發(fā)滲透的裝置往往受限于測量精度、操作復(fù)雜性及數(shù)據(jù)處理能力，無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求。

2、現(xiàn)有蒸發(fā)滲透的裝置大多為間接測量，測量精度受限，尤其是在復(fù)雜的農(nóng)業(yè)環(huán)境中，大多數(shù)土壤蒸發(fā)滲透的裝置使用基于電阻抗或電容原理的傳感器，存在響應(yīng)速度慢、環(huán)境適應(yīng)性差的問題。同時，數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析往往依賴于人工操作，效率低下，容易造成數(shù)據(jù)丟失和誤操作。因此，迫切需要一種新型的、高效的蒸發(fā)滲透的裝置，以提高水分監(jiān)測的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測濕地蒸發(fā)滲透的裝置，該蒸發(fā)滲透的裝置包含多個功能模塊，以支持高效精確的土壤水分測量，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種監(jiān)測濕地蒸發(fā)滲透的裝置，包括測量部分：該部分包括一個土箱，土箱底部配有排水孔，內(nèi)部填充土壤，并裝載相應(yīng)的傳感器，使用相應(yīng)的傳感器，用于實時監(jiān)測土壤水分的變化；這些傳感器能夠測量土壤中的水分蒸發(fā)速率和蒸發(fā)量；

3、所述土箱的一側(cè)安裝有用于給其供水的地下水抽取機(jī)構(gòu)，所述地下水抽取機(jī)構(gòu)包括安裝架，且安裝架自上而下設(shè)置有用于儲水的上腔體、?中腔體，所述與中腔體相連通，所述中腔體的底部設(shè)置有抽水泵，所述上腔體位置安裝有輸水管，且輸水管與土箱頂部的輸水口連接；所述地下水抽取機(jī)構(gòu)還包括多個水分傳感器，且多個水分傳感器分別分布在土箱的不同高度位置上；

4、所述土箱的另一側(cè)靠近其底部安裝有土壤翻新機(jī)構(gòu)；且土壤翻新機(jī)構(gòu)上設(shè)置有加料斗、儲料倉與送料管；所述加料斗用于對翻新后的土壤進(jìn)行物料添加，而儲料倉用于處理后土壤的暫存，通過所述送料管將處理后的土壤輸送回土箱內(nèi)進(jìn)行二次利用；

5、數(shù)據(jù)傳輸部分：數(shù)據(jù)傳輸部分包括微處理器模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲模塊；該數(shù)據(jù)傳輸部分采用先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)，通過微處理器模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲模塊，將土壤水分的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)浇K端顯示部分；

6、終端顯示部分：包括便攜式數(shù)據(jù)采集器和主控制器，配備成熟的配套軟件和用戶友好的觸摸屏或液晶顯示屏；該部分用于數(shù)據(jù)的集中處理與分析，同時能夠為用戶提供實時數(shù)據(jù)展示和歷史數(shù)據(jù)查詢功能；

7、供排水部分：包括控制模塊、電控閥門和供排水裝置，其中控制模塊根據(jù)土壤水分監(jiān)測結(jié)果控制電控閥門以自動調(diào)整供或排水量，從而調(diào)節(jié)土壤水位，控制土壤的濕潤程度，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對灌溉和排水的精準(zhǔn)控制，確保了水分的動態(tài)調(diào)節(jié)，更好地模擬自然條件，而且并具備故障自動保護(hù)功能，確保設(shè)備安全運行。

8、優(yōu)選的，所述土壤翻新機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于土箱外壁上的容納腔，且容納腔內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸，所述轉(zhuǎn)動軸向內(nèi)延伸至土箱內(nèi)，所述轉(zhuǎn)動軸上等間距分布有多個螺旋葉片，且螺旋葉片向靠近容納腔的一端螺旋成型，所述轉(zhuǎn)動軸的輸入端設(shè)置有聯(lián)軸器，所述容納腔的一端設(shè)置有電機(jī)，且電機(jī)通過皮帶與聯(lián)軸器連接。

9、優(yōu)選的，所述測量部分相應(yīng)的傳感器包括稱重傳感器和環(huán)境傳感器；所述稱重傳感器為應(yīng)變式稱重傳感器和/或壓電式傳感器，可以實時監(jiān)測土壤水分變化。它們的測量精度可達(dá)0.01克，具備快速響應(yīng)時間和高線性度，確保了在不同土壤狀態(tài)下的精確測量，所述環(huán)境傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器和氣壓傳感器，用于監(jiān)測土壤上方微氣候數(shù)據(jù)，微氣候數(shù)據(jù)包括溫度、濕度和光照強度和氣壓。這些數(shù)據(jù)可用于分析蒸發(fā)速率與環(huán)境條件之間的關(guān)系；所述稱重傳感器設(shè)置有三個，且三個稱重傳感器呈環(huán)形均布于土箱底部的三個支點上。

10、優(yōu)選的，所述加料斗設(shè)置于容納腔的頂部，而儲料倉設(shè)置于容納腔的底部，所述儲料倉上設(shè)置有進(jìn)料倉口與出料倉口，所述容納腔通過進(jìn)料倉口與儲料倉連通，且儲料倉通過出料倉口與送料管連通，所述送料管呈傾斜45°設(shè)置于土箱一側(cè)，且送料管的送料口與土箱頂部的開口對應(yīng)，所述送料管內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置有螺旋送料桿。

11、優(yōu)選的，所述電源管理系統(tǒng)采用可再生能源供電或市電220v供電；其中可再生能源供電包括太陽能電池板與蓄電池組合的供電方案，以確保長時間的穩(wěn)定運行；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲模塊內(nèi)置大容量存儲芯片；用于存儲歷史數(shù)據(jù)及用戶設(shè)置，為長時間監(jiān)測提供支持，所述微處理器模塊采用高性能嵌入式微處理器（如arm?cortex系列），能夠高速處理來自各傳感器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時計算與分析。

12、優(yōu)選的，所述無線傳輸技術(shù)為lora、nbiot、rfid低功耗無線通信技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸；可與云端平臺或本地接收器連接，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)備份。

13、優(yōu)選的，所述成熟的配套軟件為手機(jī)應(yīng)用或web平臺，用戶可通過移動設(shè)備遠(yuǎn)程訪問儀器數(shù)據(jù)，隨時隨地掌握土壤水分狀況。

14、優(yōu)選的，所述供排水裝置包括設(shè)置于土箱底部厚度為25—35cm的過濾層，過濾層內(nèi)布設(shè)有管網(wǎng)，管網(wǎng)的管道壁上設(shè)置有密集的小孔，在管道外還包有不銹鋼紗布，所述供排水裝置還包括設(shè)置于土箱旁邊的液位瓶和用于實時監(jiān)測液位的液位計，且液位瓶內(nèi)水位與土箱內(nèi)水位相同。

15、優(yōu)選的，所述該蒸發(fā)滲透的裝置具有在-20℃至60℃環(huán)境下穩(wěn)定運行的能力，并具備防水、防塵和防腐蝕的特性。

16、優(yōu)選的，所述該裝置包括多層結(jié)構(gòu)：采集層、處理層、傳輸層和用戶界面層；

17、采集層：利用多種傳感器實時監(jiān)測土壤的水分變化；包括溫度和濕度傳感器。同時配備具有自學(xué)習(xí)能力的算法，根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)整測量參數(shù)。

18、處理層：搭載嵌入式微處理器，負(fù)責(zé)實時獲取傳感器信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所有數(shù)據(jù)會進(jìn)行預(yù)處理、篩選與過濾，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

19、傳輸層：采用無線網(wǎng)絡(luò)手段（如wi-fi或藍(lán)牙），將處理后的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)接脩艚K端；裝置具備遠(yuǎn)程訪問功能，用戶可以通過移動設(shè)備或電腦實時監(jiān)控土壤情況。

20、用戶界面層：數(shù)據(jù)匯總后在液晶顯示屏上展示，包括實時水分狀況、歷史數(shù)據(jù)和趨勢圖，方便用戶查詢與分析，該部分采用多語言界面設(shè)計，增加用戶的操作體驗。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點與好處：

22、本發(fā)明設(shè)置有土壤翻新機(jī)構(gòu)，配合加料斗和儲料倉對土壤進(jìn)行處理，再通過送料管將處理后的土壤輸送回土箱內(nèi)進(jìn)行二次利用；

23、本發(fā)明設(shè)置有高精度稱重技術(shù)：通過獨特的稱重傳感器布置與高頻采樣技術(shù)，測量精度可達(dá)0.01克，滿足高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)研究需求，實現(xiàn)水分變化的高靈敏度監(jiān)測；

24、多參數(shù)綜合分析裝置：將多種環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照）整合，為土壤水分變化提供更全面的解釋，除了土壤水分外，裝置還可擴(kuò)展監(jiān)測土壤溫度、氣溫、濕度等氣象指標(biāo)，為綜合農(nóng)業(yè)管理決策提供依據(jù)；

25、智能化數(shù)據(jù)處理與決策支持：裝置內(nèi)置多種數(shù)據(jù)分析工具，可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析和預(yù)測，借助人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，具備自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，根據(jù)實時數(shù)據(jù)和環(huán)境變化自動優(yōu)化測量與供水控制策略。

26、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控平臺：用戶可通過移動設(shè)備隨時獲取土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的云端管理，通過平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化及共享，有助于研究人員進(jìn)行大規(guī)模監(jiān)測與交流；

27、易于安裝和操作：整個系統(tǒng)設(shè)計簡潔，安裝方便，適合各種土地條件，用戶操作界面友好。