农业面源污染径流监测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种农业面源污染径流监测装置与方法。所述装置包括控制系统和采样容器，其中控制系统包括雨量传感器、流量计和进水口，其中，雨量传感器连接流量计，当雨量传感器监测到溶液流过后，开启流量计；流量计连接至进水口，控制进水口开闭；进水口连通采样容器，溶液通过进水口流入采样容器。利用本发明专利技术提供的农业面源污染径流监测装置与方法，能够克服现有技术耗时、费力和无法自动、连续采样的问题，为农业面源污染防治和生态环境保护提供可靠参考和创造有利时机。

【技术实现步骤摘要】
农业面源污染径流监测装置与方法
本专利技术属于农业科技领域，特别是涉及到农业面源污染的监测和防控技术。
技术介绍
农田面源污染是导致水质环境恶化的主要原因之一。农田面源污染的产生是由自然过程引发的，并在人类活动影响下不断强化。降雨径流过程是造成面源污染的最主要的自然原因。土地利用方式、农田耕作、农事活动、田间水肥管理、地形地貌、土壤植被和气候、水文特征等都会影响面源污染的产生。尤其是农田的化肥施用，过度施用的化肥随降雨过程经径流流入水沟，进而流入河流，增加农业生产的同时对水体环境造成了巨大的危害。面源污染的排放具有间隙性和偶然性，面源污染的产生具有复杂性和随机性。同时，农民施用氮肥中的氨挥发进入大气，通过降雨返回地面，一部分被作物吸收或留在土壤中，另一部分进入地表水增加水体的氮素负荷；氮肥的使用会使土壤中硝酸盐增加，一部分硝酸盐随径流入江河、湖泊，被浇灌的植物将会吸收到叶、茎、根和花中，人体实用含硝酸盐植物后，硝酸盐在人体胃中被还原成有毒物质亚硝酸盐，危害人体健康；肥料等经径流进入水体，造成自然界水体富营养化，将会造成水体中细菌、藻类大量繁殖，严重影响水质。因此，连续而准确的监测土壤径流溶液中污染物量，不仅有利于明确农田面源污染对水体环境的污染贡献，而且有助于指导农民合理施用化肥农药，从而减少农业面源污染对水体环境及人体健康造成的危害。如图1所示，农田的污染物随着雨水和径流冲刷先分散进入水沟，然后水沟的水流进河流、水库或湖泊，造成大面积污染。因此，需要监测农田中的水流向水沟的量，就是上图中红圈处，从而明确农田面源污染造成的水体污染贡献。需要设计一个自动取水装置，通过计算收集到的农田向水沟排出的污染物，再减去降雨中的污染物，从而计算得到农田面源污染贡献。但是，现有技术中并没有一种有效的监测手段能够收集到农田向水沟排出的污染物，因此污染难以得到防治。目前，农业面源污染径流溶液监测采用在田间设置径流池、采用人工采样方法：采样前，用洁净工具充分搅匀径流池中的径流水，然后用取样瓶在径流池不同部位、不同深度多点采样(至少8点)，将多点采集的水样充分混匀后放到冰柜冷冻保存，待整个作物生长完成后送样检测，采用这种方法耗时、费力、采样周期长，无法及时处理农业生产中导致的面源污染问题。此外，已公布的“一种地表径流装置及其使用方法”专利技术专利中，公布了一种包括收集器、导水管和容量器的地表径流采集装置，但该装置只能一次性采样且不适用连续的高频率径流监测。
技术实现思路
为解决现有技术中的技术问题，本专利技术中提出了一种农业面源污染径流监测装置与方法，能够克服现有技术耗时、费力和无法自动、连续采样的问题，为农业面源污染防治和生态环境保护提供可靠参考和创造有利时机。为了实现这一目标，本专利技术采取了如下的技术方案。一种农业面源污染径流监测装置，所述装置包括控制系统和采样容器，其中控制系统包括雨量传感器、流量计和进水口，其中，雨量传感器连接流量计，当雨量传感器监测到溶液流过后，开启流量计；流量计连接至进水口，控制进水口开闭；进水口连通采样容器，溶液通过进水口流入采样容器。其中所述农业面源污染径流监测装置的控制系统还包括定时器，所述定时器连接至雨量传感器和流量计，当雨量传感器监测到溶液流过时，根据溶液的流量大小确定采样时间间隔，随后定时器根据采样时间间隔定时开启流量计。另外，所述流量计包括电磁阀，流量计检测到预定流量的溶液流入进水口时，通过所述电磁阀关闭进水口。另外，所述农业面源污染径流监测装置还包括存储模块，所述存储模块连接至定时器和流量计，用于存储采样时间间隔。特别地所述农业面源污染径流监测装置还包括提醒模块，提醒模块与流量计相连，位于控制系统的下部，用于当采样过程完成后，发出提醒警示音。所述农业面源污染径流监测装置还包括太阳能电池模块，所述太阳能电池模块位于控制系统的中上部，所述雨量传感器位于太阳能电池模块上面，所述流量计和进水口位于太阳能电池模块的中部，定时器、存储模块和提醒模块位于太阳能电池模块之下，太阳能电池模块用于为控制系统提供电力。所述农业面源污染径流监测装置的采样容器包括七个采样容器，所述七个采样容器为第七采样容器至第一采样容器，从上到下依次摆放，进水口的底端插入第七采样容器的顶端；相邻采样容器之间具有活动隔板，所述活动隔板连接至流量计，当流量计检测到流入采样容器的溶液的流量达到预定量时，依次关闭七个采样容器之间的活动隔板。一种农业面源污染径流监测方法，所述方法包括步骤：A、在农业面源污染径流监测点地下40厘米处以及地表面分别设置农业面源污染径流监测装置；B、分别利用农业面源污染径流监测点地下40厘米处以及地表面设置的农业面源污染径流监测装置采集径流监测点样本。其中，所述步骤B中进一步包括：B1、当雨量传感器监测到溶液流过时，根据溶液的流量大小选择采样时间间隔，随后定时器根据采样时间间隔定时开启流量计；B2、流量计检测到预定流量的溶液流入进水口时，通过所述电磁阀关闭进水口，以停止溶液进入采样容器，直至下一个采样时间间隔经过后流量计被打开时，再次打开进水口；另外，所述步骤B2之后，进一步包括：B3、当所有的采样容器均采集满时，利用提醒模块发出提醒警示音。这样，通过采用本专利技术的农业面源污染径流监测装置与方法，可以实现对农田径流溶液的自动采集过程。相比于现有技术，本专利技术所述的方法和装置具有准确采集、高频取样、自动提醒和记录功能，避免了人工采样、取样的不准确性和不连续性。附图说明图1为发生农业面源污染的原理示意图。图2为根据本专利技术具体实施方式中设置农业面源污染径流监测装置的方式的示意图。图3为根据本专利技术具体实施方式中农业面源污染径流监测装置的结构示意图。图4为根据本专利技术具体实施方式中农业面源污染径流监测装置中控制系统的结构示意图。图5为根据本专利技术具体实施方式中农业面源污染径流监测装置中控制系统的结构示意图。图6为根据本专利技术具体实施方式中农业面源污染径流监测方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细说明。以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。然而，应该理解，本专利技术不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农业面源污染径流监测装置，所述装置包括控制系统和采样容器，其中控制系统包括雨量传感器、流量计和进水口，其中，雨量传感器连接流量计，当雨量传感器监测到溶液流过后，开启流量计；流量计连接至进水口，控制进水口开闭；进水口连通采样容器，溶液通过进水口流入采样容器。

【技术特征摘要】
1.一种农业面源污染径流监测装置，所述装置包括控制系统和采样容器，其中控制系统包括雨量传感器、流量计和进水口，其中，雨量传感器连接流量计，当雨量传感器监测到溶液流过后，开启流量计；流量计连接至进水口，控制进水口开闭；进水口连通采样容器，溶液通过进水口流入采样容器。2.根据权利要求1中所述的农业面源污染径流监测装置，其特征在于，所述控制系统还包括定时器，所述定时器连接至雨量传感器和流量计，当雨量传感器监测到溶液流过时，根据溶液的流量大小确定采样时间间隔，随后定时器根据采样时间间隔定时开启流量计。3.根据权利要求2中所述的农业面源污染径流监测装置，其特征在于，所述流量计包括电磁阀，流量计检测到预定流量的溶液流入进水口时，通过所述电磁阀关闭进水口。4.根据权利要求2中所述的农业面源污染径流监测装置，其特征在于，所述装置还包括存储模块，所述存储模块连接至定时器和流量计，用于存储采样时间间隔。5.根据权利要求4中所述的农业面源污染径流监测装置，其特征在于，所述装置还包括提醒模块，提醒模块与流量计相连，位于控制系统的下部，用于当采样过程完成后，发出提醒警示音。6.根据权利要求5中所述的农业面源污染径流监测装置，其特征在于，所述装置还包括太阳能电池模块，所述太阳能电池模块位于控制系统的中上部，所述雨量传感器位于太阳能电池模块上面，所述流量计和进水口位于太阳能电池模块的中部，定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李虎，李娴，李贵春，王立刚，李哲敏，
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：发明
国别省市：北京,11