一种智能远程称重式蒸渗仪系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能远程称重式蒸渗仪系统及其控制方法，所述系统由称重蒸渗仪主体、水分调节装置、抗降雨干扰装置、抗风力干扰装置、供电单元、远程传输单元、远程数据中心构成。本发明专利技术针对当前称重式蒸渗仪维护难、抗气象因素干扰能力不足等问题，应用信息化技术，实现监测数据的质量控制与数据修正，并实现远程补水来解决测桶土壤可能存在干旱的问题，提高监测数据的可靠性，降低维护难度，广泛适用于农田、草地、林下等各类生态系统内的低成本蒸发蒸腾监测。

【技术实现步骤摘要】
一种智能远程称重式蒸渗仪系统及其控制方法
本专利技术是属于土壤与植物蒸发蒸腾原位测量领域，具体地说是涉及一种智能远程称重式蒸渗仪系统及其控制方法。
技术介绍
蒸发蒸腾是水文观测中的基本观测项，但在实际观测过程中，此项数据较为缺乏，大多都通过计算或水面蒸发换算得到。其原因在于观测设备价格昂贵、难以维护。由于原位监测的蒸渗仪通常位于偏远的试验区，难以常驻人员进行维护，存在诸多问题，例如称重数据无法实时获取，测桶内土壤含水率难以实现与外部土壤含水率保持一致，测桶的作物生长所需水量难以保障，称重数据受风力、降雨影响无法评估等。因此，需要开发一种精度较为可靠、便于远程维护、具有一定抗干扰能力且价格低廉的地中式称重蒸渗仪，提供一种更为便捷的蒸发蒸腾观测手段、丰富水文野外试验基地观测系统。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种智能远程称重式蒸渗仪系统及控制方法，使系统具备修正风力、降雨干扰能力与调节测桶水分使其与外界土壤保持一致的能力。技术方案：本专利技术所述的一种智能远程称重式蒸渗仪系统：包括称重蒸渗仪主体1、抗风力干扰装置4，供电单元5、远程传输单元6、远程数据中心；所述远程传输单元6与传感器108相连并进行数据传输；所述远程数据中心通过远程传输单元6无线连接称重蒸渗仪主体1、抗风力干扰装置4，接收、处理与储存远程传输单元6发来的信息并对称重蒸渗仪主体1、抗风力干扰装置4进行控制；所述供电单元5为称重蒸渗仪主体1、抗风力干扰装置4、远程传输单元6供电；r>所述称重蒸渗仪主体1包括外桶101、称重传感器102、内桶103、称重数采107；所述外桶101水平安装在监测区；所述称重传感器102水平放置在所述外桶101内，所述称重传感器102内置称重传感器111；所述内桶103放置在称重传感器102顶部；所述称重传感器111与称重数采107连接；所述远程传输单元6连接称重数采107并将称重数据上传至远程数据中心；所述抗风力干扰装置4包括风速仪401，所述风速仪401与远程传输单元6连接，数据上传至远程数据中心；风速仪401的风速数据与称重数采107的称重数据同步上传。进一步地，所述水分调节装置2包括控制排水装置与补水装置：所述控制排水装置包括所述内桶103底部安装的由电磁阀109控制的排水管110，所述电磁阀109与远程传输单元6连接，远程传输单元6接收远程数据中心指令控制电磁阀109的开启与关闭；所述内桶103中安装传感器108，所述传感器108与远程传输单元6连接，数据上传至远程数据中心，远程数据中心中设定内桶103水分维持区间；所述补水装置包括水箱201、水位计202与补水泵203；所述水箱201盛有备用水，水箱201内放置补水泵203与水位计202，所述补水泵203管道204出口在所述内桶103上方且管道不与内桶103接触，使出水全部流入内桶103内，所述水位计202测量水箱201水位；所述补水泵203与供电单元5连接，采用继电器控制补水泵203通电或断电，继电器与远程传输单元6连接，根据远程数据中心的命令执行接通与断开补水泵203电源的指令；所述水位计202与远程传输单元6连接，数据上传至远程数据中心。进一步地，所述系统包括抗降雨干扰装置3，所述的抗降雨干扰装置3包括数字化雨量计301，所述数字化雨量计301与远程传输单元连接6，降雨量数据上传至远程数据中心，数字化雨量计301的降雨量数据采集与称重数采107的称重数据同步。进一步地，所述传感器108包括水位计、土壤水分传感器、电导率传感器、水势传感器。进一步地，内桶103水分维持区间是以外部土壤水分、电导率、水势、地下水位为基准自动进行动态调整。本专利技术还提供一种抗风力干扰修正控制方法，包括以下步骤：S1、采用与内桶103及其内种植的植物形状一致且重量不变的模型放置于称重传感器102上，同时高频监测称重数据与风速数据，建立风速与称重数据变化量的拟合关系Fw，同时得出称重数据受干扰受不同干扰程度时对应的风速阈值；S2、远程数据中心以T0为周期进行常规模式下的实时采集数据，每个监测周期初始同时测得内桶103称重数据W0与风速数据WS0，判断此刻风速WS0是否小于等于用户设定的阈值，小于时不需修正；S3、WS0大于设定的阈值时，先记录下W0与WS0，进入风力修正模式；经过小于T0/10的时段T2后，临时读取一次称重数据W1与风速数据WS1，判断WS1是否小于等于设定的阈值；若WS1小于设定的阈值，则以此次的称重数据W1与风速数据WS1记录在备用数据库；若WS1仍大于设定的阈值，继续读取经过T2时段后的称重数据W2与风速数据WS2，直到第n次测量结果WSn小于设定的阈值为止，n≤5；若重复n次后，测得的WSn仍大于设定的阈值，则把WS1至WSn中最小值对应的称重数据Wopt、将Wopt带入Fw修正后的Wopt-1作为两个备选数据储存以供用户选择作为备选数据储存以供用户选择，结束风力修正模式。还提供一种土壤水分自动调节控制方法，包括以下步骤：S1、蒸渗仪内桶103内安装水位计、土壤水分、电导率、水势传感器108，所述传感器108均通过远程传输单元6将数据发送到远程数据中心，用户在远程数据中心选择性地设定土壤水分、电导率、土壤水势、桶内水位、土壤地下水位的维持区间；S2、远程数据中心比对传感器108传回的数据，是否落在设定的区间内，若土壤水分、桶内水位、土壤地下水位低于设定的区间，电导率、土壤水势高于设定的区间，表明土壤缺水，则通过远程传输单元6与水位计202获取水箱201水位数据，若水量不足，则提示用户人工对水箱201补水，若水量足够，通过远程传输单元6开启补水泵203并维持设定的时长，给内桶103补水，补水前后各测量一次内桶103重量，重量之差即为此次补水量；S3、等待足以使水分下渗的时间后，再次采集传感器108数据进行比对，若土壤仍然缺水，则重复S2与本步骤，直到补水量足够为止；S4、若S2中土壤水分、内桶103内水位、土壤地下水位高于设定的区间，电导率、土壤水势低于设定的区间，表明土壤水分过多，则远程数据中心通过远程传输单元6控制内桶103上的电磁阀109开启，实现内桶103内水分排出，排水后远程数据中心通过远程传输单元6控制内桶(103)内电磁阀109关闭，排水前后各测定一次内桶103重量，重量之差即为此次的排水量；S5、排水完成之后，再次采集传感器数据进行比对，若土壤水分仍然过多，则重复S4与本步骤，直到排水量足够，使土壤水分落在设定的区间为止。还提供一种抗降雨干扰修正控制方法，包括以下步骤：S1、远程数据中心以T0为周期进行常规模式实时采集本监测周期末的内桶103称重数据与数字化雨量计301降雨数据，计算出本监测周期内桶103称重数据增量WA0与降雨数据增量P0，判断本周期降雨数据增量P0是否为零，为零时无需修正；S2、P0大于零时，先记录下WA0与P0，进入雨量修正模式，经过小于T0的时段T以后，临时采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于：包括称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)，供电单元(5)、远程传输单元(6)、远程数据中心；所述远程传输单元(6)与传感器(108)相连并进行数据传输；所述远程数据中心通过远程传输单元(6)无线连接称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)，接收、处理与储存远程传输单元(6)发来的信息并对称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)进行控制；所述供电单元(5)为称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)、远程传输单元(6)供电；/n所述的称重蒸渗仪主体(1)包括外桶(101)、称重传感器(102)、内桶(103)、称重数采(107)；所述外桶(101)水平安装在监测区；所述称重传感器(102)水平放置在所述外桶(101)内，所述称重传感器(102)内置称重传感器(111)；所述内桶(103)放置在称重传感器(102)顶部；所述称重传感器(111)与称重数采(107)连接；所述远程传输单元(6)连接称重数采(107)并将称重数据上传至远程数据中心；/n所述抗风力干扰装置(4)包括风速仪(401)，所述风速仪(401)与远程传输单元(6)连接，数据上传至远程数据中心；风速仪(401)的风速数据与称重数采(107)的称重数据同步上传。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于：包括称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)，供电单元(5)、远程传输单元(6)、远程数据中心；所述远程传输单元(6)与传感器(108)相连并进行数据传输；所述远程数据中心通过远程传输单元(6)无线连接称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)，接收、处理与储存远程传输单元(6)发来的信息并对称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)进行控制；所述供电单元(5)为称重蒸渗仪主体(1)、抗风力干扰装置(4)、远程传输单元(6)供电；
所述的称重蒸渗仪主体(1)包括外桶(101)、称重传感器(102)、内桶(103)、称重数采(107)；所述外桶(101)水平安装在监测区；所述称重传感器(102)水平放置在所述外桶(101)内，所述称重传感器(102)内置称重传感器(111)；所述内桶(103)放置在称重传感器(102)顶部；所述称重传感器(111)与称重数采(107)连接；所述远程传输单元(6)连接称重数采(107)并将称重数据上传至远程数据中心；
所述抗风力干扰装置(4)包括风速仪(401)，所述风速仪(401)与远程传输单元(6)连接，数据上传至远程数据中心；风速仪(401)的风速数据与称重数采(107)的称重数据同步上传。


2.根据权利要求1所述的一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于，所述传感器(108)包括水位计、土壤水分传感器、电导率传感器、水势传感器。


3.根据权利要求1或2所述的一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于，所述系统还包括水分调节装置(2)；所述水分调节装置(2)包括控制排水装置与补水装置：所述控制排水装置包括所述内桶(103)底部安装的由电磁阀(109)控制的排水管(110)，所述电磁阀(109)与远程传输单元(6)连接，远程传输单元(6)接收远程数据中心指令控制电磁阀(109)的开启与关闭；所述内桶(103)中安装传感器(108)，所述传感器(108)与远程传输单元(6)连接，数据上传至远程数据中心，远程数据中心中设定内桶(103)水分维持区间；所述补水装置包括水箱(201)、水位计(202)与补水泵(203)；所述水箱(201)盛有备用水，水箱(201)内放置补水泵(203)与水位计(202)，所述补水泵(203)管道(204)出口在所述内桶(103)上方且管道不与内桶(103)接触，使出水全部流入内桶(103)内，所述水位计(202)测量水箱(201)水位；所述补水泵(203)与供电单元(5)连接，采用继电器控制补水泵(203)通电或断电，继电器与远程传输单元(6)连接，根据远程数据中心的命令执行接通与断开补水泵(203)电源的指令；所述水位计(202)与远程传输单元(6)连接，数据上传至远程数据中心。


4.根据权利要求3所述的一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于，所述内桶(103)水分维持区间是以外部土壤水分、电导率、水势、地下水位为基准自动进行动态调整。


5.根据权利要求1至4任一所述的一种智能远程称重式蒸渗仪系统，其特征在于，所述系统包括抗降雨干扰装置(3)，所述的抗降雨干扰装置(3)包括数字化雨量计(301)，所述数字化雨量计(301)与远程传输单元连接(6)，降雨量数据上传至远程数据中心，数字化雨量计(301)的降雨量数据采集与称重数采(107)的称重数据同步。


6.一种采用如权利要求1所述系统的抗风力干扰修正控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用与内桶(103)及其内种植的植物形状一致且重量不变的模型放置于称重传感器(102)上，同时高频监测称重数据与风速数据，建立风速与称重数据变化量的拟合关系Fw，同时得出称重数据受不同干扰程度时对应的风速阈值；
S2、远程数据中心以T0为周期进行常规模式下的实时采集数据，每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海渝，徐俊增，刘笑吟，顾哲，郭航，谢永玉，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32