一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，包括高度检测模块、人机交互模块、处理模块和升降模块，高度检测模块用于检测土壤样品的高度位置信息并发送；人机交互模块用于输入实验水位差并发送；处理模块用于根据高度检测模块检测的土壤样品的高度位置信息以及人机交互模块输入的实验水位差，确定土壤样品的位移信息；升降模块用于根据处理模块确定的位置信息，驱动土壤样品移动到目标位置，目标位置为位移信息指示的土壤样品最终到达的位置；处理模块还能根据土壤样品在确定的位移信息下检测的实验数据，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率，并发送给人机交互模块。本发明专利技术适用于对变水头的饱和导水率进行批量试验。量试验。量试验。

【技术实现步骤摘要】
一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统


[0001]本专利技术涉及饱和导水率测量
，具体涉及一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统。

技术介绍

[0002]土壤饱和导水率又称土壤渗透系数，是在单位水压梯度下，通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度，是土壤重要的物理性质之一。土壤饱和导水率在研究和设计水利工程、农田灌溉和排水系统以及研究土壤水分移动等工作中是重要的参数之一，同时也是比较农业土壤渗透性能好坏的一个指标，直接影响到作物的生长发育，也是水文模型中的重要参数，其准确与否严重影响模型精度。
[0003]目前，实验室测定饱和导水率主要依据达西定律，但是现有的检测设备无法同时控制多个样品的上下精确移动，因此，并不适用于对变水头的饱和导水率进行批量试验。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，该检测系统能够通过高度检测模块和人机交互模块采集的土壤样品的位移信息，并通过升降模块控制土壤样品的上下移动，适用于对变水头的饱和导水率进行批量试验。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0006]一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，包括：高度检测模块，用于检测土壤样品的高度位置信息并发送；人机交互模块，用于输入实验水位差并发送；处理模块，用于根据所述高度检测模块检测的土壤样品的高度位置信息以及所述人机交互模块输入的实验水位差，确定土壤样品的位移信息；升降模块，用于根据所述处理模块确定的位置信息，驱动土壤样品移动到目标位置，所述目标位置为位移信息指示的土壤样品最终到达的位置；所述处理模块还能根据土壤样品在确定的位移信息下检测的实验数据，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率，并发送给所述人机交互模块。
[0007]进一步，所述人机交互模块与所述处理模块电连接，所述处理模块分别与所述高度检测模块、所述升降模块电连接。
[0008]进一步，该检测系统还包括：止水控制模块，用于对实验用水进入土壤样品的路径进行截止控制；流量检测模块，用于对渗透过土壤样品的液体的流速进行检测并发送；称重模块，用于对流速恒定之后渗透过土壤样品的液体进行称重并发送；计时模块，用于对流速恒定之后渗透过土壤样品的液体的渗透时间进行测定并发送；
所述处理模块分别与所述止水控制模块、所述流量检测模块、所述称重模块、所述计时模块电连接；所述处理模块用于根据所述流量检测模块检测到的流速，并对一段时间内的流速变化趋势进行统计，然后根据统计结果确定是否对所述称重模块以及所述计时模块执行开始操作；当确定对所述称重模块以及所述计时模块执行开始操作时，所述处理模块接收所述称重模块检测到的重量，并对检测到的重量与设定的重量进行比对，并根据比对结果确定是否对所述止水控制模块执行截止操作；当确定对所述止水控制模块执行截止操作时，所述处理模块根据接收到的数据，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率。
[0009]进一步，该检测系统还包括：测温模块，用于对渗透过土壤样品的实验用水的温度进行检测；样品信息模块，用于对土壤样品的编号、长度、横截面积以及实验水位差进行记录；所述处理模块根据所述测温模块检测到的温度，确定该温度下试验用水的密度，还根据所述样品信息模块记录的相应编号的土壤样品的长度、横截面积以及实验水位差，所述称重模块检测到的重量，所述计时模块检测到的渗透时间，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率。
[0010]更进一步，土壤样品的饱和导水率根据如下模型计算：，式中，K
s
为土壤样品的饱和导水率，cm/s；M为所述称重模块（3）检测到的重量，g；L为土壤样品的长度，cm；ρ
T
为所述测温模块（6）检测到的温度下试验用水的密度，g/cm3；A为土壤样品的横截面积，cm2；t为所述计时模块（4）检测到的渗透时间，s；
△
H为实验水位差，cm。
[0011]更进一步，该检测系统还包括：检测台，所述检测台的一侧垂直设置有支撑板；多个环刀组，设置于所述支撑板上，用于盛装采集的土壤样品；盛水容器，设置于所述环刀组的一侧；所述盛水容器的高度高于所述环刀组的高度；所述盛水容器通过多根进水管路分别与其对应的环刀组的进口连接；多个接水容器，设置于所述检测台上；每个所述环刀组的出口均通过多根出水管路分别与其对应的接水容器连接；所述止水控制模块包括多个电磁阀；每个所述电磁阀均设置于与其对应的进水管路上；所述流量检测模块包括多个流量计；每个所述流量计均设置于与其对应的出水管路上。
[0012]所述称重模块包括多个微型电子秤，每个所述微型电子秤均设置于所述检测台上，每个所述接水容器均设置于与其对应的微型电子秤上。
[0013]更进一步，所述升降模块包括：多根滑动轨道，设置于所述支撑板上；多个升降滑台，可滑动的设置于与其对应的滑动轨道上；多个驱动单元，设置于与其对应的滑动轨道上；每个所述驱动单元均能够驱动与其对应的升降滑台滑动；所述盛水容器以及多个所述环刀组均设置于与其对应的升降滑台上。
[0014]更进一步，所述支撑板上设置有第一支撑架，多根所述进水管路均架设于所述第一支撑架上；所述检测台上设置有第二支撑架，多根所述出水管路均设置于所述第二支撑架上。
[0015]本专利技术的有益效果：1、本专利技术能够根据高度检测模块和人机交互模块采集的土壤样品的位移信息，确定土壤样品的位移信息；然后通过升降模块驱动土壤样品移动到位移信息指示的目标位置，以此控制土壤样品的上下移动，适用于对变水头的饱和导水率进行批量试验。
[0016]2、本专利技术能够避免人为参与高度调整以及称重的误差干扰，提高检测结果的精确度。
[0017]3、本专利技术通过流速检测模块，可以精确计算各个支路渗透的液体流速，当1分钟内液体流速变化较小（趋于恒定）时，再开始打开电磁阀使液体流出，开始计时、称重。这可以保证在液体渗透流速均匀时开始计时，使各个环刀出水的测量更准确，提高测量精度。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的检测系统中各控制单元的连线图。
[0019]图2为本专利技术实施例的检测系统的操作流程图。
[0020]图3为本专利技术实施例中升降模块的结构示意图。
[0021]图4为本专利技术实施例中滑动轨道和升降滑台的结构示意图。
[0022]图5为本专利技术实施例的检测系统的结构示意图。
[0023]图中：1、高度检测模块；2、人机交互模块；3、处理模块；4、升降模块；401、滑动轨道；402、升降滑台；403、驱动单元；5、止水控制模块；6、流量检测模块；7、称重模块；8、计时模块；9、测温模块；10、样品信息模块；11、检测台；12、支撑板；13、环刀组；14、盛水容器；15、进水管路；16、接水容器；17、出水管路；18、第一支撑架；19、第二支撑架。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，其特征在于，包括：高度检测模块(1)，用于检测土壤样品的高度位置信息并发送；人机交互模块(2)，用于输入实验水位差并发送；处理模块(3)，用于根据所述高度检测模块(1)检测的土壤样品的高度位置信息以及所述人机交互模块(2)输入的实验水位差，确定土壤样品的位移信息；升降模块(4)，用于根据所述处理模块(3)确定的位置信息，驱动土壤样品移动到目标位置，所述目标位置为位移信息指示的土壤样品最终到达的位置；所述处理模块(3)还能根据土壤样品在确定的位移信息下检测的实验数据，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率，并发送给所述人机交互模块(2)。2.根据权利要求1所述的用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，其特征在于，所述人机交互模块(2)与所述处理模块(3)电连接，所述处理模块(3)分别与所述高度检测模块(1)、所述升降模块(4)电连接。3.根据权利要求1所述的用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，其特征在于，该检测系统还包括：止水控制模块(5)，用于对实验用水进入土壤样品的路径进行截止控制；流量检测模块(6)，用于对渗透过土壤样品的液体的流速进行检测并发送；称重模块(7)，用于对流速恒定之后渗透过土壤样品的液体进行称重并发送；计时模块(8)，用于对流速恒定之后渗透过土壤样品的液体的渗透时间进行测定并发送；所述处理模块(3)分别与所述止水控制模块(5)、所述流量检测模块(6)、所述称重模块(7)、所述计时模块(8)电连接；所述处理模块(3)用于根据所述流量检测模块(6)检测到的流速，并对一段时间内的流速变化趋势进行统计，然后根据统计结果确定是否对所述称重模块(7)以及所述计时模块(8)执行开始操作；当确定对所述称重模块(7)以及所述计时模块(8)执行开始操作时，所述处理模块(3)接收所述称重模块(7)检测到的重量，并对检测到的重量与设定的重量进行比对，并根据比对结果确定是否对所述止水控制模块(5)执行截止操作；当确定对所述止水控制模块(5)执行截止操作时，所述处理模块(3)根据接收到的数据，依据模型计算出土壤样品的饱和导水率。4.根据权利要求1所述的用于变水头测量的土壤饱和导水率检测系统，其特征在于，该检测系统还包括：测温模块(9)，用于对渗透过土壤样品的实验用水的温度进行检测；样品信息模块(10)，用于对土壤样品的编号、长度、横截面积以及实验水位差进行记录；所述处理模块(3)根据所述测温模块(9)检测到的温度，确定该温度下试验用水的密度，还根据所述样品信息模块(10)记录的相应编号的土壤样品的长度、横截面积以及实验水位差，所述称...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙增慧，魏静，张露，陈田庆，李日升，陈娅苗，夏龙飞，孙绪博，王昭，刘庆，马琳，冯思敏，杨珂，赵博，
申请(专利权)人：陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：