一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置

1.本实用新型涉及了农田水循环监测技术领域，尤其是涉及了一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置。


背景技术：

2.在农作物种植过程中有效提供其所需水分，是保障农作物正常生长的重要条件。农田水分运动主要表现为农田水分消耗与补充。农田水分消耗的途径主要包括：植株蒸腾、土壤蒸发、田间渗漏、地表径流，以及形成植物水分，当土壤蒸发使土壤含水率过低或环境因子使植株蒸腾耗水过大时，会导致农作物的根系无法及时吸收补给其叶片蒸腾耗水，影响农作物正常生长。农田水分补充的途径主要包括：降雨、灌溉水和地下水等，当降雨量不足、降雨入渗量少、土壤蒸发失水量大时，可以通过人工灌溉的方式补充农田土壤水分，但灌溉量过大容易造成田间渗漏和地表径流，不仅会造成土壤养分流失，还会导致农业污染。因此降雨量和土壤蒸发量等重要环境参数，能为合理制定农作物的灌溉制度提供基础研究数据，是研究农作物种植模式的关键技术。
3.通常采用虹吸式、翻斗式、称重式、光电式雨量计进行降雨量检测，采用小型蒸发器或e601b型蒸发器进行蒸发器水面蒸发量检测，再通过数学模型间接测算土壤蒸发量。长期以来，国内外通常采用蒸发器和雨量计分别检测水面蒸发量和降雨量，但存在数据处理复杂、自动化程度低、检测误差累积等问题。目前还缺少适用于设施农业的轻量型便携式降雨量与蒸发器水面蒸发量一体化检测装置。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供了一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置，本装置结构紧凑、检测准确、运行可靠，可以满足现代设施农业中的降雨量与蒸发器水面蒸发量监测要求。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置，包括机壳、机架、蒸发组件、雨量组件、通信模块与控制器，所述机架活动设置于机壳内部，且蒸发组件与雨量组件分别设置于机架的两侧；所述机壳相对的两侧壁均设置有通孔，且蒸发组件与雨量组件分别与两通孔相对设置；所述雨滴传感器固定于机壳的顶部；所述通信模块、蒸发组件、雨量组件、雨滴传感器均与控制器相互连接。
8.进一步的，所述机壳包括观测窗口和储水槽；所述观测窗口设置于机壳的其中一个侧壁，且该侧壁与具有通孔的两侧壁相互垂直；所述观测窗口处设置有开合式结构的门；所述储水槽设置于机壳底部，且储水槽的侧壁上设置有补水口与溢水口；所述机架设置于储水槽上方。
9.进一步的，所述溢水口与机壳底部之间的距离大于补水口与机壳底部之间的距离。
10.进一步的，所述机壳顶部还设置有雨水防溅栅，且雨水防溅栅设置于雨量组件的一端；所述雨水防溅栅的长度与机壳的侧壁宽度相同。
11.进一步的，所述机架包括支架，所述支架上穿设有滑杆与丝杆，且滑杆远离支架的两端部均通过支撑座与机壳相互连接；所述支架的两侧均设置有底座，且两底座分布于两通孔相对设置；所述丝杆的两端均转动设置于两侧壁，且丝杆与支架之间通过丝杆螺母相互连接；所述丝杆的其中一端设置有步进电机；所述步进电机与控制器相互连接。
12.进一步的，所述蒸发组件包括蒸发器、第一套筒和潜水泵；所述蒸发器设置于第一套筒内部，且第一套筒设置于其中一个底座上；所述蒸发器与第一套筒的底部均向内形成凹槽，并于凹槽内设置有第一称重传感器；所述蒸发器与潜水泵之间通过软管相互连通，且软管贯穿第一套筒；所述软管上设置有单向阀；所述潜水泵设置于储水槽内；所述第一称重传感器与控制器相互连接。
13.进一步的，所述雨量组件包括雨量桶、第二套筒和微型水泵，所述雨量桶设置于第二套筒内部，且第二套筒设置于另一个底座上；所述雨量桶与第二套筒底部均向内形成凹槽，并于凹槽内设置有第二称重传感器；所述雨量桶与微型水泵之间通过软管相互连通，且软管贯穿第二套筒；所述微型水泵设置于支架上；所述第二称重传感与控制器相互连接。
14.进一步的，所述滑杆的数量为4根，且4根所述滑杆呈矩形阵列分布。
15.进一步的，所述底座远离支架的一端通过拉索与支架之间进行连接。
16.进一步的，所述步进电机与丝杆之间通过联轴器相互连接。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.(1)本装置将雨量组件和蒸发组件整合为结构紧凑、运行可靠的一体化检测装置，能通过雨滴传感器快速检测降雨开始和停止信号，根据天气变化自动切换有雨和无雨检测状态，有效降低了降雨天气对蒸发器水面蒸发量检测的影响；
19.(2)本装置通过雨量组件和蒸发组件检测水面蒸发量与降雨量，能保证检测结果的准确性、可靠性和稳定性，并能通过通信模块远程传输监测数据，扩展性强；
20.(3)本装置结构简单，便于操作，能应用于现代设施农业中的降雨量与蒸发器水面蒸发量监测，有一定的市场前景。
附图说明
21.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
22.在附图中：
23.图1是本实用新型的结构示意图；
24.图2是本实用新型的前视示意图；
25.图3是本实用新型的后视示意图；
26.图4是本实用新型的左视示意图；
27.图5是本实用新型的右视示意图；
28.图6是本实用新型的俯视示意图；
29.图7是本实用新型的机壳结构示意图；
30.图8是本实用新型的机架结构示意图；
31.图9是本实用新型的蒸发组件结构示意图；
32.图10是本实用新型的雨量组件结构示意图；
33.图11是本实用新型中运行有雨检测状态的结构示意图；
34.图12是本实用新型中运行无雨检测状态的结构示意图。
35.图中：1、机壳；2、机架；3、蒸发组件；4、雨量组件；5、雨滴传感器；6、软管；101、观测窗口；102、蒸发组件进出口；103、雨量组件进出口；104、储水槽；105、雨水防溅栅；106、溢水口；107、补水口；108、固定位；109、门；201、步进电机；202、孔；203、滑杆；204、拉索；206、丝杆；207、支撑座；208、丝杆螺母；209、联轴器；210、支架；211、底座；301、第一套筒；302、蒸发器；303、蒸发器承雨口；305、进水口接头；306、单向阀；307、潜水泵；308、第一称重传感器；401、第二套筒；402、雨量桶；403、微型水泵；404、雨量桶承雨口；405、排水口接头；407、第二称重传感器。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.本实用新型提供以下技术方案:
38.如图所示，
39.一种降雨量和蒸发器302水面蒸发量检测装置，包括机壳1、机架2、蒸发组件3、雨量组件4、通信模块与控制器，所述机架2活动设置于机壳1内部，且蒸发组件3与雨量组件4分别设置于机架2的两侧；所述机壳1相对的两侧壁均设置有通孔，且蒸发组件3与雨量组件4分别与两通孔相对设置，两通孔分别为蒸发组件进出口102与雨量组件进出口103，及蒸发组件3从蒸发组件进出口102处进出机壳1，雨量组件4从雨量组件进出口103处进出机壳1，机架2带着蒸发组件3与雨量组件4在机壳1内外来回移动；所述雨滴传感器5固定于机壳1的顶部；所述通信模块、蒸发组件3、雨量组件4、雨滴传感器5均与控制器相互连接，通信模块可以使用无线通信模块，采用gprs通信技术进行降雨量和蒸发器的检测数据传输，从而实现端到端的无线和透明传输数据。
40.进一步的，所述机壳1包括观测窗口101和储水槽104；所述观测窗口101设置于机壳1的其中一个侧壁，且该侧壁与具有通孔的两侧壁相互垂直；所述观测窗口101处设置有开合式结构的门109，门109通过合页或者其他任何可以实现开合式的结构连接在机壳1上；所述储水槽104设置于机壳1底部，且储水槽104的侧壁上设置有补水口107与溢水口106，该储水槽104可以使用机壳1的侧壁，则补水口107与溢水口106贯穿储水槽104一层侧壁机壳，也可以单独在机壳1内设置一个储水槽104，则补水口107与溢水口106则需要贯穿储水槽104与机壳1两层侧壁；所述机架2设置于储水槽104的上方。
41.进一步的，所述溢水口106与机壳1底部之间的距离大于补水口107与机壳1底部之间的距离。方便对储水槽104内部进行一定量的水存储。
42.进一步的，所述机壳1顶部还设置有雨水防溅栅105，且雨水防溅栅105设置于雨量组件4的一端；所述雨水防溅栅105的长度与机壳1的侧壁宽度相同。雨水防溅栅105由28块等距离排列的防溅挡板组成，防溅挡板的设置方向与机架的移动方向相互平行，同时雨水防溅栅105的底面与雨量组件的上沿相互平齐，顶面高出机壳1顶面60mm，每块防溅挡板边缘均呈90
°
刃口状。
43.进一步的，所述机架2包括支架210，支架210为一块竖直板，所述支架210上穿设有滑杆203与丝杆206，滑杆203穿过支架210上的孔202，使得支架210能够在滑杆203上进行滑动，同时滑杆203起到一个导向的作用，且滑杆203远离支架210的两端部均通过支撑座207与机壳1相互连接，滑杆203与机壳1之间的连接方式为固定连接；所述支架210的两侧均设置有底座211，两个底座211与支架210呈垂直设置，且两底座211分布于两通孔相对设置；所述丝杆206的两端均转动设置于两侧壁上，且丝杆206与支架210之间通过丝杆螺母208相互转动连接，在丝杆206转动时，方便对支架210在滑杆203上进行移动；所述丝杆206的其中一端设置有步进电机201；所述步进电机201与控制器相互连接。
44.进一步的，所述蒸发组件3包括蒸发器302、第一套筒301和潜水泵307；所述蒸发器302设置于第一套筒301内部，且第一套筒301设置于其中一个底座211上，蒸发器302远离底座的一端开口设置，且开口处设置有蒸发器承雨口303；所述蒸发器302与第一套筒301的底部均向内形成凹槽，并于凹槽内设置有第一称重传感器308；所述蒸发器302与潜水泵307之间通过软管6相互连通，且软管6贯穿第一套筒301，蒸发器302与软管6之间通过进水口接头305相互连接，进水口接头305穿过第一套筒301；所述软管6上设置有单向阀306，单向阀306能使潜水泵307抽出的水流入蒸发器302，同时防止潜水泵307停止工作后软管6内出现回流现象；所述潜水泵307设置于储水槽104内；所述第一称重传感器308与控制器相互连接。
45.进一步的，所述雨量组件4包括雨量桶402、第二套筒401和微型水泵403，所述雨量桶402设置于第二套筒401内部，且第二套筒401设置于另一个底座211上，雨量桶402远离底座的一端为开口设置，且开口处设置有雨量桶承雨口404；所述雨量桶402与第二套筒401底部均向内形成凹槽，并于凹槽内设置有第二称重传感器407；所述雨量桶402与微型水泵403之间通过软管6相互连通，且软管6贯穿第二套筒401，雨量桶402与软管6之间通过排水口接头405相互连接，且排水口接头405穿过第二套筒401；所述微型水泵403设置于支架210上；所述第二称重传感器407与控制器相互连接。
46.蒸发器302与雨量桶402均为304不锈钢材质、内径均为200mm、壁厚均为0.5mm，蒸发器302高为100mm、蒸发器承雨口303呈45
°
刃口状，雨量桶402高为200mm、雨量桶承雨口404呈45
°
刃口状。
47.第一套筒301与第二套筒401的内径均为203mm、壁厚均为2mm，第一套筒301高为40mm，第二套筒401高为70mm。
48.通过第一称重传感器308和第二称重传感器407分别将蒸发器302和雨量桶402的重量变化转换为水位变化，实现蒸发器水面蒸发量和降雨量的动态连续监测。选用第一称重传感器308和第二称重传感器407分别检测蒸发器302和雨量桶402的水位，第一称重传感器308或第二称重传感器407会在蒸发器302或雨量桶402压力作用下产生微小形变，根据电阻应变测量法，将第一称重传感器308或第二称重传感器407的形变转化为电阻值变化，利用称重传感器输出电信号值的变化来判定水位，从而实现降雨量或蒸发器水面蒸发量的检
测。
49.进一步的，所述滑杆的数量为4根，且4根所述滑杆呈矩形阵列分布，该设置方式能够保证支架210的平衡性。
50.进一步的，所述底座211远离支架210的一端分别通过两根拉索204与支架210之间进行连接，使得蒸发组件3与雨量组件4始终保持水平放置。
51.进一步的，所述步进电机201与丝杆206之间通过联轴器209相互连接。
52.雨滴传感器5采用电阻式雨滴传感器，利用雨水导电性，将雨滴传感器5表面线路的通断状态转化为电信号，利用雨滴传感器5输出电信号变化来判断降雨开始或停止信号，用于检测降雨的起止信号。
53.根据上述的结构，具体的工作原理如下：
54.雨滴传感器5检测到降雨开始时，驱动步进电机201转动，步进电机201的输出端带动丝杆206转动，丝杆206在转动的过程中带动支架210在滑杆203上移动，将雨量桶402完全移出机壳1进行降雨量检测，此时将蒸发器302完全移入机壳1内部进行避雨检测水面蒸发量，进入有雨检测状态；雨滴传感器5检测到降雨停止时，驱动步进电机201朝着相反的方向转动，同样的，步进电机201的输出端带动丝杆206转动，丝杆206在转动的过程中带动支架210在滑杆203上移动，丝杆206在转动的过程中带动支架210朝着与之前相反的方向进行移动，将雨量桶402完全移入机壳1内部，将雨量桶402内部的雨水通过微型水泵403将排出，此时将蒸发器302完全移出机壳1进行无遮挡检测水面蒸发量，进入无雨检测状态。
55.该装置会将每场降雨过程的起止信号和降雨量，以及逐日水面蒸发量，通过无线通信模块上传至服务器进行存储，并以其存储时间表示对应发生时间。用户可以请求服务器加载、显示时间段内存储的降雨起止时间、降雨量和水面蒸发量数据，从而实现降雨量和蒸发器水面蒸发量远程监测。
56.本实用新型的目的在于提供了一种降雨量和蒸发器水面蒸发量检测装置，本装置结构紧凑、检测准确、运行可靠，可以满足现代设施农业中的降雨量与蒸发器水面蒸发量监测要求。
57.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。