本實用新型涉及農(nóng)田面源污染技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種圩垸農(nóng)田面源污染主要水過程監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

我國農(nóng)田面源污染已成為環(huán)境污染的主要來源之一，農(nóng)田氮磷流失作為農(nóng)田面源污的一種重要形式，而農(nóng)田水量循環(huán)監(jiān)測是農(nóng)田氮磷流失監(jiān)測中重要工作之一。圩垸指四周有圩堤圍護，內(nèi)有灌排系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū)。圩堤將農(nóng)田與外水隔開，通過灌排渠系及操縱圩堤上的水閘以調(diào)節(jié)內(nèi)水和外水的進出。農(nóng)田圩垸的主要水過程包括排水、降水、灌溉水，主要水過程監(jiān)測即是指對排水、降水、灌溉水的監(jiān)測。

排水監(jiān)測是針對農(nóng)田地表徑流排水從田間到末級排水溝道匯流進入排水支溝的過程進行監(jiān)測。目前，排水監(jiān)測主要采用大口徑流量計法，但是大口徑流量計法存在以下問題：農(nóng)田排水具有較大變幅，并且以小流量排放為主。而大口徑流量計法的監(jiān)測精度較低，無法在小流量時監(jiān)測到圩垸排水，因此具有較大誤差。

目前的灌溉水監(jiān)測主要是通過估測或者采用普通水表測量，容易產(chǎn)生農(nóng)田地下淋溶灌溉水量的計量誤差容易產(chǎn)生農(nóng)田地下淋溶灌溉水量的計量誤差、人工讀數(shù)誤差以及監(jiān)測不及時等問題帶來的灌溉水量監(jiān)測誤差。

目前的降水監(jiān)測主要通過使用監(jiān)測點所在區(qū)縣氣象站或雨量站的降水量替代法，或者采用人工監(jiān)測記錄的方法。由于大部分監(jiān)測點與區(qū)縣降水量監(jiān)測點相距較遠，具有較大空間差異，使用所在區(qū)縣降水量替代法，容易產(chǎn)生較大的降水量數(shù)據(jù)誤差；由于很多農(nóng)田地下淋溶監(jiān)測點位于遠村落地區(qū)，采用人工監(jiān)測法，容易產(chǎn)生農(nóng)田降水量監(jiān)測不及時、計量誤差以及人工讀數(shù)誤差等問題帶來的降水量監(jiān)測誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上缺陷，本實用新型提供一種圩垸農(nóng)田面源污染主要水過程監(jiān)測裝置，可以提高農(nóng)田圩垸的主要水過程監(jiān)測精度。

本實用新型提供的圩垸農(nóng)田面源污染主要水過程監(jiān)測裝置包括適于安裝在農(nóng)田圩垸的排水口處的排水監(jiān)測裝置、適于安裝在農(nóng)田圩垸的灌溉水口的第一水量傳感器及適于設(shè)置在農(nóng)田圩垸的作物區(qū)內(nèi)的雨量監(jiān)測器，其中：

所述排水監(jiān)測裝置包括容置腔及設(shè)置在所述容置腔內(nèi)的若干個第二水量傳感器；所述容置腔的一個側(cè)壁上開設(shè)有進水口，各個第二水量傳感器呈陣列排布，且各個第二水量傳感器的中心軸與所述進水口的進水方向平行。

可選的，該主要水過程監(jiān)測裝置還包括無線傳輸模塊和遠程監(jiān)控平臺，其中：

所述無線傳輸模塊，與所述第一水量傳感器、所述排水監(jiān)測裝置中的各個第二水量傳感器及所述雨量監(jiān)測器連接，用于將所述第一水量傳感器檢測到的灌溉水量、各個第二水量傳感器檢測到的水量值及所述雨量監(jiān)測器檢測到的降雨量發(fā)送至所述遠程監(jiān)控平臺；

所述遠程監(jiān)控平臺，用于接收所述無線傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)各個第二水量傳感器檢測到的水量值確定所述農(nóng)田圩垸的排水量，并對所述排水量、所述第一水量傳感器檢測到的灌溉水量及所述雨量監(jiān)測器檢測到的降雨量進行展示。

可選的，該主要水過程監(jiān)測裝置還包括：

太陽能供電模塊，與所述第一水量傳感器、各個第二傳感器連接，用于為所述第一水量傳感器和各個第二傳感器提供電能。

可選的，所述容置腔的頂壁上開設(shè)有通孔，所述通孔用于穿設(shè)所述無線傳輸模塊與各個第二水量傳感器之間的信號線，和/或，所述太陽能供電模塊與各個第二水量傳感器之間的電源線。

可選的，所述容置腔的頂壁與側(cè)壁之間活動連接。

可選的，所述容置腔的材質(zhì)為鋁。

本實用新型提供的圩垸農(nóng)田面源污染主要水過程監(jiān)測裝置中，采用第一水量傳感器對灌溉水進行監(jiān)測，相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過估測或者通過普通水表進行測量的方式，能夠減小灌溉水的監(jiān)測誤差。而且，采用雨量監(jiān)測器相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用區(qū)縣氣象站或雨量站的降水替代法或人工監(jiān)測記錄法，可以避免由于監(jiān)測不及時、計量誤差、人工讀數(shù)誤差等問題，提高監(jiān)測精度。還有，本實用新型采用排水監(jiān)測裝置監(jiān)測排水口的排水量，在容置腔中設(shè)置若干個水量傳感器，且各個水量傳感器的中心軸與進水口的進水方向平行，當將進水口與排水口相對設(shè)置時，若排水口的流量較小，則只有位于較低位處的水量傳感器能檢測到水量；若排水口的流量較大，則容置腔內(nèi)較低和較高位置處的水量傳感器都檢測到水量；因此不管排水口流量的大小，根據(jù)容置腔內(nèi)各個水量傳感器輸出的水量，就可以確定容置腔內(nèi)的水位，進而確定排水口的排水量?？梢娤鄬τ诂F(xiàn)有技術(shù)中采用大口徑流量計法，流量監(jiān)測的精度較高，而且能夠在小流量時監(jiān)測到圩垸排水。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征信息和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中：

圖1示出了本實用新型一實施例中主要水過程監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本實用新型一實施例中排水監(jiān)測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本實用新型一實施例中排水監(jiān)測模塊的內(nèi)部示意圖；

附圖標記說明：

1-容置腔；2-進水口；3-第二水量傳感器。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

本實用新型提供一種圩垸農(nóng)田面源污染主要水過程監(jiān)測裝置，如圖1、2、3所示，該主要水過程監(jiān)測裝置包括適于安裝在農(nóng)田圩垸的排水口處的排水監(jiān)測裝置、適于安裝在農(nóng)田圩垸的灌溉水口的第一水量傳感器及適于設(shè)置在農(nóng)田圩垸的作物區(qū)內(nèi)的雨量監(jiān)測器，其中：

排水監(jiān)測裝置包括容置腔1及設(shè)置在容置腔1內(nèi)的若干個第二水量傳感器3；容置腔1的一個側(cè)壁上開設(shè)有進水口2，各個第二水量傳感器3呈陣列排布，且各個第二水量傳感器3的中心軸與進水口2的進水方向平行。

本實用新型提供的主要水過程監(jiān)測裝置中，采用第一水量傳感器對灌溉水進行監(jiān)測，相對于現(xiàn)有技術(shù)中通過估測或者通過普通水表進行測量的方式，能夠減小灌溉水的監(jiān)測誤差。而且，采用雨量監(jiān)測器相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用區(qū)縣氣象站或雨量站的降水替代法或人工監(jiān)測記錄法，可以避免由于監(jiān)測不及時、計量誤差、人工讀數(shù)誤差等問題，提高監(jiān)測精度。還有，本實用新型采用排水監(jiān)測裝置監(jiān)測排水口的排水量，在容置腔1中設(shè)置若干個水量傳感器，且各個水量傳感器的中心軸與進水口2的進水方向平行，當將進水口2與排水口相對設(shè)置時，若排水口的流量較小，則只有位于較低位處的水量傳感器能檢測到水量；若排水口的流量較大，則容置腔1內(nèi)較低和較高位置處的水量傳感器都檢測到水量；因此不管排水口流量的大小，根據(jù)容置腔1內(nèi)各個水量傳感器輸出的水量，就可以確定容置腔1內(nèi)的水位，進而確定排水口的排水量。可見相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用大口徑流量計法，流量監(jiān)測的精度較高，而且能夠在小流量時監(jiān)測到圩垸排水。

在具體實施時，可以將排水監(jiān)測裝置、第一水量傳感器和雨量監(jiān)控器與現(xiàn)場監(jiān)控平臺連接，利用現(xiàn)場監(jiān)控平臺根據(jù)各個第二水量傳感器3檢測到的水量確定排水口的排水量，進而根據(jù)各個排水口的排水量確定整個農(nóng)田圩垸的排水量。同時，利用現(xiàn)場監(jiān)控平臺對農(nóng)田圩垸的排水量、降雨量和灌溉水量進行監(jiān)控。當然，為了實現(xiàn)對農(nóng)田圩垸排水情況、降水量和灌溉水情況的遠程監(jiān)控，本實用新型提供的主要水過程監(jiān)測裝置還可以包括無線傳輸模塊和遠程監(jiān)控平臺，其中：

無線傳輸模塊，與第一水量傳感器、排水監(jiān)測裝置中的各個第二水量傳感器3及雨量監(jiān)測器連接，用于將第一水量傳感器檢測到的灌溉水量、各個第二水量傳感器3檢測到的水量值及雨量監(jiān)測器檢測到的降雨量發(fā)送至遠程監(jiān)控平臺；

遠程監(jiān)控平臺，用于接收無線傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)各個第二水量傳感器3檢測到的水量值確定農(nóng)田圩垸的排水量，并對排水量、第一水量傳感器檢測到的灌溉水量及雨量監(jiān)測器檢測到的降雨量進行展示。

這里，利用無線傳輸模塊將第一水量傳感器、第二水量傳感器3及雨量監(jiān)控器的檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控平臺，利用遠程監(jiān)控平臺對接收到的數(shù)據(jù)進行接收、處理、展示等，以實現(xiàn)對農(nóng)田圩垸的主要水過程進行遠程監(jiān)控，為農(nóng)田面源污染負荷監(jiān)測提供技術(shù)支持。

在具體實施時，根據(jù)第一水量傳感器、第二水量傳感器3的數(shù)量選擇無線傳輸模塊，例如

在具體實施時，為第一水量傳感器和第二水量傳感器3提供電源，本實用新型提供的主要水過程監(jiān)測裝置還可以包括：

太陽能供電模塊，與第一水量傳感器、各個第二傳感器連接，用于為第一水量傳感器和各個第二傳感器提供電能。

這里，利用太陽能供電模塊為第一水量傳感器和第二水量傳感器3進行供電，綠色、環(huán)保。

在實際應(yīng)用時，可以根據(jù)第一水量傳感器、第二水量傳感器3的數(shù)量、規(guī)格，農(nóng)田圩垸得到日照情況，合理計算出用電總量，確定太陽能板的大小和蓄電池容量。

在具體實施時，為了將第二水量傳感器3與無線傳輸模塊、太陽能供電模塊連接，可以在容置腔1的頂壁上開設(shè)有通孔，以便于穿設(shè)無線傳輸模塊與各個第二水量傳感器3之間的信號線，和/或，太陽能供電模塊與各個第二水量傳感器3之間的電源線。在實際應(yīng)用時，可以將容置腔1內(nèi)的所有第二水量傳感器3所連接的信號線和電源線匯總后從容置腔1的頂壁的通孔穿出，然后信號線連接無線傳輸模塊，電源線連接太陽能供電模塊。

在具體實施時，為了能對容置腔1內(nèi)部的第二水量傳感器3進行校準、檢修等，可以將容置腔1的頂壁與側(cè)壁之間進行活動連接，以方便打開容置腔1。

在具體實施時，容置腔1的材質(zhì)可以但不限于鋁。當然，在實際測量時還可以將容置腔1進行密封防水處理，以提高檢測精度。

在具體實施時，可以根據(jù)所需的排水監(jiān)測精度確定合適內(nèi)徑和檢測精度的第二水量傳感器3。

在具體實施時，可以根據(jù)農(nóng)田圩垸的最大排水量及一個第二水量傳感器3的量程確定每一樣排水口需要的第二水量傳感器3的數(shù)量。

在具體實施時，可以根據(jù)第二水量傳感器3的大小及數(shù)量確定容置腔1的大小，容置腔1的進水口2的大小可以根據(jù)排水口以往的排水情況進行選擇。

以湖北省武漢市潛江的圩垸農(nóng)田面源污染監(jiān)測點為例進行說明：

該圩垸監(jiān)測點位于潛江市浩口鎮(zhèn)柳洲村6組，周年輪作模式為：水稻-小麥。在圩垸農(nóng)田歷史監(jiān)測中，潛江年平均降水為1100mm，豐水年最高為1400mm，最大單場降水量為200mm，灌溉水量約為500mm。人工觀測的排水發(fā)生次數(shù)呈現(xiàn)較大差異，年排水量約為120mm。歷史監(jiān)測結(jié)果表明圩垸排水由于降水的突發(fā)性，加之灌溉的變化，圩垸排水的發(fā)生具有突發(fā)性、短時性和隨機性，人工監(jiān)測難度極大。在該圩垸內(nèi)有1個灌溉口、3個排水口。

在作物區(qū)域內(nèi)布設(shè)1個降水監(jiān)測裝置，在灌溉口設(shè)置一個第一水量傳感器，對于第一水量傳感器：根據(jù)農(nóng)田灌溉以及降水環(huán)境與監(jiān)測精度需求，篩選內(nèi)徑為200mm、測量精度為1L的水量傳感器。

在每一個排水口設(shè)置一個排水監(jiān)測裝置，對于排水監(jiān)測裝置：根據(jù)調(diào)研農(nóng)田圩垸的排水概況，確定圩垸排水口管徑大小為50cm，獲取排水水量變化特征。根據(jù)農(nóng)田排水水環(huán)境與監(jiān)測精度需求，篩選內(nèi)徑為40mm、測量精度為0.1L的第二水量傳感器。根據(jù)圩垸農(nóng)田排水最大值，結(jié)合第二水量傳感器3量程范圍，確定第二水量傳感器3集群數(shù)量為16個。根據(jù)第二水量傳感器大小與數(shù)量，焊接鋁制容置腔1，以容納全部第二水量傳感器。

對于無線傳輸模塊，篩選用于排水和降水數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜菁{49個接口的一個無線傳輸模塊和一個用于灌溉數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸模塊，調(diào)試并組網(wǎng)傳感器，實現(xiàn)排水監(jiān)測裝置、第一水量傳感器和雨量監(jiān)測器檢測數(shù)據(jù)的信息通信。設(shè)定無線傳輸模塊數(shù)據(jù)自動發(fā)送頻率為1天，實現(xiàn)定時存儲并遠程發(fā)送檢測數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)遠程傳輸問題。

對于遠程監(jiān)控平臺，對排水量、灌溉量和降水量數(shù)據(jù)的接收、展示與匯總，為圩垸農(nóng)田面源污染負荷監(jiān)測提供技術(shù)支撐。

雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。