本实用新型专利技术公开了一种利用土壤电信号预警水位的装置，属于新能源与环境生态技术领域。所述装置包括电压记录装置、阳极、桩柱、阴极组；所述桩柱下端与阳极连接；所述阴极组包括至少三块电极，由上至下依次设置在桩柱上；所述阴极组的电极与阳极通过导线连接，通过电压记录装置记录两端电压。本实用新型专利技术利用底泥产电细菌分解有机质产生化学能以电信号的形式输出，通过电信号的变化进行水位预警，特别适合应用于偏远的河流或堤坝。该装置具有无需外部供电、操作简单、成本低、体积小、使用寿命长、可在线监测且监测过程不使用任何化学物质的优点。的优点。的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种利用土壤电信号预警水位的装置
[0001]本技术属于新能源与环境生态
，具体涉及一种利用土壤电信号预警水位的装置。
技术介绍
[0002]我国河流堤坝数量众多，位置分布稀疏。现有的水位监测预警装置多采用压力水位计或者电磁效应的原理，这种方法往往需要在水位监测器的附近安装供电箱，这大大增加了监测成本，特别是在一些偏远地区，电力供应不足，严重影响监测系统的正常运行。此外，利用压力水位计或电磁效应设计的监测装置体积大，成本高，寿命短，维护工作繁重，这些使得水位监测预警装置不能够广泛的应用。
[0003]由于目前在应用的水位预警装置体积大、成本高、寿命短，且需要外部供电，不适用于偏远的地区，需要设计使用更为简便的水位预警装置。
技术实现思路
[0004]解决的技术问题：为了解决现有水位预警装置成本高、体积大、寿命短、需供电，不适合大范围应用的缺点，本技术提供了一种利用土壤电信号预警水位的装置，该装置具有无需外部供电、操作简单、成本低、体积小、使用寿命长、可在线监测且监测过程不使用任何化学物质的优点。
[0005]技术方案：一种利用土壤电信号预警水位的装置，包括：电压记录装置、阳极、桩柱、阴极组；
[0006]所述桩柱下端与阳极连接；
[0007]所述阴极组包括至少三块电极，由上至下依次设置在桩柱上；
[0008]所述阴极组的电极与阳极通过导线连接，通过电压记录装置记录两端电压。
[0009]进一步地，所述阳极的材质为不锈钢或钛。
[0010]进一步地，所述桩柱的材质为塑料、水泥或木头。
[0011]进一步地，所述阴极组的电极材质为碳纸、石墨、竹炭、不锈钢、铂金或钛。
[0012]进一步地，所述电压记录装置为万用表或数据采集卡。
[0013]专利技术人及其团队经过长期的研究发现，江河湖海底泥中普遍含有产电细菌和丰富的有机质，这些细菌能够将分解有机质产生的化学能以电信号的形式输出。本技术专利的原理是：江河湖海底泥中产电细菌厌氧分解有机质产生电子，并将电子传递给埋设在底泥中的阳极，电子通过导线到达阴极。当水位低于阴极时，阴极处在空气中无法进行阴极反应；当水位到达阴极表面时，水中的溶解氧、氢离子以及电子在阴极表面发生反应，使用远端电压记录和显示装置显示电压数值迅速升高至30mV以上，从而实现通过电压变化获知水位高度。
[0014]采用本技术的装置监测水位时，先将桩柱下端与阳极连接，再将阳极埋设在监控水域的底泥中。然后在桩柱设置阴极组的电极，在本技术的一个实施例中，在桩柱
由上至下分别设置三块电极，分别用于监测最高水位、警戒水位和最低水位。将阳极和阴极组的每块电极用导线连接起来，并用电压记录装置记录阳极与阴极组每块阴极两端的电压。正常气候条件下，阴极组中位于最低水位的阴极组电极是浸没在水中，V1电压值在30 mV左右；位于警戒水位、最高水位的阴极组电极暴露在空气中，V2、V3电压值均在0
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10 mV之间。当水位上涨到警戒水位或最高水位时，相应位置的阴极组电极与阳极形成回路，其与阳极之间的电压记录装置显示电压迅速升高至30mV以上；当水位下降至最低水位时，阴极与阳极断路，V1电压下降至0
‑
10 mV之间。根据电压响应所对应的阴极以及相应的数值，可以实现远程判断水位。
[0015]有益效果：本技术利用底泥产电细菌分解有机质产生化学能以电信号的形式输出，通过电信号的变化进行水位预警，特别适合应用于偏远的河流或堤坝。本技术的优势在于无需外部供电、操作简单、成本低、体积小、使用寿命长、可在线监测且监测过程不使用任何化学物质。
附图说明
[0016]图1为本技术装置的结构示意图。其中：1为阳极、2为电压记录装置、3为桩柱、4为阴极组、5为导线。
具体实施方式
[0017]以下实施例进一步说明本技术的内容，但不应理解为对本技术的限制。在不背离本技术精神和实质的情况下，对本技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0018]实施例1
[0019]如图1所示，本技术提供了一种利用土壤电信号预警水位的装置。
[0020]本试验地点选取南京某人工湖泊，将阳极不锈钢管（φ5 cm
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10 cm）连接在木桩底部，并完全插入到底泥中。在距离桩柱底部2 m、2.8 m和3 m处分别设置一块石墨阴极，依次位于最低水位、警戒水位和最高水位。阳极和阴极组的每块阴极通过导线连接，并用数据采集卡，记录阳极与阴极组每块阴极两端的电压。代表最低水位的阴极浸没在水中，V1电压值稳定在30 mV左右，代表警戒水位和最高水位的阴极暴露于空气中，V2、V3电压值均在0
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10 mV。一场暴雨过后，V2值升高至45 mV，现场查看该人工湖泊的水位已到达警戒线。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用土壤电信号预警水位的装置，其特征在于：包括：电压记录装置（2）、阳极（1）、桩柱（3）、阴极组（4）；所述桩柱（3）下端与阳极（1）连接；所述阴极组（4）包括至少三块电极，电极由上至下依次设置在桩柱上；所述阴极组（4）的电极与阳极（1）通过导线（5）连接，通过电压记录装置（2）记录两端电压。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阳极（1）的材质为不锈钢或钛。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晨露，邓欢，竹原，钟文辉，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：
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