CN211235740U - 一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，包括承载基座、承载柱、集雨盘、导流管、蓄水罐、回流罐、导气管、温度传感器、液位计及控制电路，承载基座包括机架和防护板，蓄水罐、回流罐嵌于承载基座内并通过导气管相互连通，承载柱与承载基座连接，集雨盘沿承载柱轴向自上而下分布，集雨盘通过承载龙骨与承载柱外表面连接，集雨盘下端面通过导流管与蓄水罐连通，液位计嵌于蓄水罐、回流罐内，且控制电路与承载基座内。本新型可有效满足对不同高度及密度的森林环境进行降水量及降水对地表造成冲刷影响进行连续且精确检测，同时实现对森林地表蒸发量进行精确连续检测，从而达到提高对森林水文生态环境精确持续检测研究的目的。

Description

一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种水文环境检测设备，特别是涉及一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置。

背景技术

目前在森林生态环境研究分析及森林资源分析研究工作中，降水量和蒸发量是深林水文***重要的检测指标之一，对森林养护、森林资源开发利用及水土保持等工作具有重要意义，当前在进行森林环境降水量和蒸发量检测作业中，所使用的降水量检测和蒸发量检测均采用的相互独立的设备进行，虽然可以满足使用的需要，但设备结构复杂，通用性差，且需要两种几两种以上设备同步运行，对设备的供能、检测数据精度均造成了较大的影响，同时在进行降水量检测和蒸发量检测中，树冠对降温和阳光遮挡严重，因此导致对树冠处降水和蒸发量与地表实际降水量及蒸发量存在较大的差异，从而严重影响了实际检测作业的精度，为了克服树冠遮挡而造成的检测不准等因素，当前开发了诸如申请号为“201721194844.X ”的“森林冠层穿透降雨收集装置”及申请号为“2017201344316”的“一种轻便式森林穿透雨水收集装置”等直接规避开树冠遮挡的降雨检测装置，这类检测装置虽然可以实现对降雨量总量精确检测的目的，但无法同时满足对地表蒸发量进行检测的需要；针对这一问题，当前另开发了诸如申请号为“201822034108.9 ”的“森林凋落物降雨截持与蒸发观测设备”的可实现对森林树冠截持后降温量检测的降雨收集检测设备，虽然可实现对经过树冠截持后降水量及蒸发量进行检测的需要，但检测的数据与实际降水量缺乏有效的对比，因此该类检测设备在检测精度和检测数据全面性方面存在较大的缺陷，难以有效满足实际检测作业的需要。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的森林水文***检测设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，该新型结构简单、通用型好，可有效满足对不同高度及密度的森林环境进行降水量及降水对地表造成冲刷影响进行连续且精确检测，同时实现对森林地表蒸发量进行精确连续检测，实现连续对森林地区自然降水量、森林树冠对降水劫持量及森林地表蒸发量等森林水资源循环***全面精确检测，从而达到提高对森林水文生态环境精确持续检测研究的目的。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，包括承载基座、承载柱、集雨盘、导流管、蓄水罐、回流罐、导气管、温度传感器、液位计及控制电路，承载基座包括机架和防护板，其中机架为轴线与水平面平行分布的框架结构，防护板包覆在机架外并与机架构成密闭腔体结构，蓄水罐、回流罐均一个，嵌于承载基座内并与承载基座的机架相互连接，蓄水罐、回流罐轴线与承载基座轴线垂直分布，蓄水罐和回流罐上端面间通过导气管相互连通，且导气管嵌于承载基座内，承载柱与承载基座连接并与承载基座上端面垂直分布，集雨盘至少两个，沿承载柱轴向自上而下分布，集雨盘通过承载龙骨与承载柱外表面连接，其轴线与承载柱轴线平行分布，集雨盘下端面通过导流管与蓄水罐连通，且各集雨盘所连接的导流管间并联并与承载柱间通过定位扣相互连接，液位计嵌于蓄水罐、回流罐内，并分别与控制电路电气连接，且所述控制电路与承载基座内。

进一步的，所述的承载柱侧表面设若干定位机构，所述定位机构沿承载柱轴线自上向下分布；所述承载柱侧表面与集雨盘对应位置处设透孔，所述导流管通过透孔嵌入承载柱内并与集雨盘下端面连通；所述承载柱上端面设太阳能发电板，所述太阳能发电板通过转台机构与承载柱铰接，且所述太阳能发电板和转台结构与控制电路电气连接。

进一步的，所述的承载基座内设隔板，并通过隔板将承载基座分别为三个承载腔体，所述蓄水罐、回流罐和控制电路分别位于一个承载腔体内并与承载基座的机架间相互连接。

进一步的，所述的集雨盘包括导流锥、导流盘、过滤网、承载弹簧、流量传感器，所述导流锥为轴线截面呈倒置等腰梯形的管状结构，所述导流盘为与导流锥同轴分布的网板结构，嵌于导流锥内，并与导流锥上端面间间距为5—50毫米，所述导流盘下端面通过至少四个承载弹簧与导流锥侧壁内表面连接，所述承载弹簧环绕导流锥轴线均布并与导流锥轴线呈0°—60°夹角，所述承载弹簧上端面通过压力传感器与导流盘下端面连接，所述过滤网包覆在导流盘上端面并与导流盘同轴分布，所述导流锥下端面设出水口，并通过出水口与导流管连通，且出水口与导流管连通位置设一个流量传感器，所述压力传感器和流量传感器均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的导流盘为轴向截面呈“凵”字形、“H”字形中任意一种的，且导流盘网孔孔径不小于1毫米，所述导流盘网孔孔径为过滤网网孔孔径的3—10倍；所述的导流锥侧壁内表面设环绕导流锥轴线均布的承载台，所述承载弹簧下端面与承载台间相互铰接。

进一步的，所述的集雨盘中，沿承载柱轴线自上而下分布的相邻两个集雨盘间间距不小于10厘米，并以环绕承载柱轴线呈螺旋状结构分布或分布在承载柱同一侧两种分布方式中任意一种结构分布；且当相邻两个集雨盘分布在承载柱同一侧时，位于下方位置的集雨盘后端面与承载柱间间距比位于上方位置集雨盘最大宽度大至少10毫米。

进一步的，所述的集雨盘、蓄水罐、回流罐外表面均设一个温度传感器，且各温度传感器均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的回流罐包括罐体、保温套及半导体制冷机构，所述罐体为密闭腔体结构，其上端面设导流口，并通过导流口与导气管连通，所述保温套包覆在罐体外并与罐体同轴分布，所述半导体制冷机构位于承载基座内，其制冷端与罐体外表面连接，散热端位于承载基座外，且半导体制冷机构与控制电路电气连接。

进一步的，所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路***，且控制电路另设至少一个无线数据通讯装置。

本新型结构简单、通用型好，可有效满足对不同高度及密度的森林环境进行降水量及降水对地表造成冲刷影响进行连续且精确检测，同时实现对森林地表蒸发量进行精确连续检测，实现连续对森林地区自然降水量、森林树冠对降水劫持量及森林地表蒸发量等森林水资源循环***全面精确检测，从而达到提高对森林水文生态环境精确持续检测研究的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为集雨盘局部结构示意图；

图3为裁切机构局部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-3所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，包括承载基座1、承载柱2、集雨盘3、导流管4、蓄水罐5、回流罐6、导气管7、温度传感器8、液位计9及控制电路10，承载基座1包括机架101和防护板102，其中机架101为轴线与水平面平行分布的框架结构，防护板102包覆在机架101外并与机架101构成密闭腔体结构。

本实施例中，所述蓄水罐5、回流罐6均一个，嵌于承载基座1内并与承载基座1的机架101相互连接，蓄水罐5、回流罐6轴线与承载基座1轴线垂直分布，蓄水罐5和回流罐6上端面间通过导气管7相互连通，且导气管7嵌于承载基座1内，承载柱2与承载基座1连接并与承载基座1上端面垂直分布，集雨盘3至少两个，沿承载柱2轴向自上而下分布，集雨盘3通过承载龙骨11与承载柱2外表面连接，其轴线与承载柱2轴线平行分布，集雨盘3下端面通过导流管4与蓄水罐5连通，且各集雨盘3所连接的导流管4间并联并与承载柱2间通过定位扣12相互连接，液位计9嵌于蓄水罐5、回流罐6内，并分别与控制电路10电气连接，且所述控制电路10与承载基座1内。

其中，所述的承载柱2侧表面设若干定位机构13，所述定位机构13沿承载柱2轴线自上向下分布；所述承载柱2侧表面与集雨盘3对应位置处设透孔14，所述导流管4通过透孔14嵌入承载柱2内并与集雨盘3下端面连通；所述承载柱2上端面设太阳能发电板15，所述太阳能发电板15通过转台机构16与承载柱2铰接，且所述太阳能发电板15和转台结构16与控制电路10电气连接。

同时，所述的承载基座1内设隔板17，并通过隔板17将承载基座1分别为三个承载腔体103，所述蓄水罐5、回流罐6和控制电路10分别位于一个承载腔体103内并与承载基座1的机架101间相互连接。

重点说明的，所述的集雨盘3包括导流锥31、导流盘32、过滤网33、承载弹簧34、流量传感器35，所述导流锥31为轴线截面呈倒置等腰梯形的管状结构，所述导流盘32为与导流锥31同轴分布的网板结构，嵌于导流锥31内，并与导流锥31上端面间间距为5—50毫米，所述导流盘32下端面通过至少四个承载弹簧34与导流锥31侧壁内表面连接，所述承载弹簧34环绕导流锥31轴线均布并与导流锥31轴线呈0°—60°夹角，所述承载弹簧34上端面通过压力传感器36与导流盘32下端面连接，所述过滤网33包覆在导流盘32上端面并与导流盘32同轴分布，所述导流锥31下端面设出水口37，并通过出水口37与导流管4连通，且出水口37与导流管4连通位置设一个流量传感器35，所述压力传感器36和流量传感器37均与控制电路10电气连接。

同时，所述的导流盘32为轴向截面呈“凵”字形、“H”字形中任意一种的，且导流盘32网孔孔径不小于1毫米，所述导流盘网32孔孔径为过滤网33网孔孔径的3—10倍；所述的导流锥31侧壁内表面设环绕导流锥31轴线均布的承载台38，所述承载弹簧34下端面与承载台38间相互铰接。

进一步优化的，所述的集雨盘3中，沿承载柱2轴线自上而下分布的相邻两个集雨盘3间间距不小于10厘米，并以环绕承载柱2轴线呈螺旋状结构分布或分布在承载柱2同一侧两种分布方式中任意一种结构分布；且当相邻两个集雨盘3分布在承载柱2同一侧时，位于下方位置的集雨盘3后端面与承载柱2间间距比位于上方位置集雨盘3最大宽度大至少10毫米。

本实施例中，所述的集雨盘3、蓄水罐5、回流罐6外表面均设一个温度传感器8，且各温度传感器8均与控制电路10电气连接。

值得注意的，所述的回流罐6包括罐体61、保温套62及半导体制冷机构63，所述罐体61为密闭腔体结构，其上端面设导流口64，并通过导流口64与导气管7连通，所述保温套62包覆在罐体61外并与罐体61同轴分布，所述半导体制冷机构63位于承载基座1内，其制冷端与罐体61外表面连接，散热端位于承载基座1外，且半导体制冷机构63与控制电路10电气连接。

本实施例中，所述的控制电路10为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路***，且控制电路另设至少一个无线数据通讯装置。

本新型在具体实施中，首先将承载基座、蓄水罐、回流罐、液位计、温度传感器及控制电路进行组装，然后将承载基座固定至森林林地指定位置，且在固定时，承载基座可直接固定在地表面上也可嵌入土壤表层内，在完成承载基座安装后，再将承载柱与承载基座连接并通过定位扣与树干连接，并使承载柱上端面高出树冠上端面0—20毫米，然后再对集雨盘、导流管、蓄水罐、回流罐、导气管、温度传感器进行组装，最后将控制电路与外部电源电路及监控***进行连接，即可完成本新型装配。

其中，在装配作业时各集雨盘中，其中至少一个集雨盘上端面位于树冠上端面，至少一个集雨盘位于树冠内，至少一个集雨盘位于树冠下方及地表上方位置。

在进行检测作业时，降雨首先直接降落到树冠上端面的集雨盘中进行收集、然后降雨通过树冠表层截持后落入到树冠内的集雨盘中进行收集、最后通过树冠整体截持的剩余降雨落入到冠下方及地表上方位置的集雨盘中进行收集，从而达到在降雨发生时对林木不同位置降水量进行综合检测的目的。

其中，集雨盘在对降雨进行收集检测时，降雨雨滴首先落在集雨盘的导流盘上，通过压力传感器实现单位面积内降水量冲击力检测的目的，雨滴通过导流盘后汇流到导流锥内，然后沿导流锥导流入导流管内，在雨水进入到导流管内时，通过流量传感器实现对不同位置集雨盘雨量检测的目的，最后各集雨盘收集的雨水通过导流管输送到蓄水罐中，再由蓄水罐内的液位计对当前整体降水量进行全面检测的需要。

本新型在运行中，通过压力传感器检测的降雨压力值，达到对降雨对地表面冲击、冲刷检测的目的，同时根据树冠上方和下方位置集雨盘压力传感器间的压力差和流量传感器流量差，获得当前森林树冠截持作用对地表面水土侵蚀保护能力数据及森林树冠对降水整体截持能力数据。

在降水收集到蓄水罐中后，随着自然环境温度升高，蓄水罐内的水分蒸发并输送至回流罐中并冷凝液化，从而通过蓄水罐中水位下降和回流罐内水位上升即可得到当前森林地表蒸发量检测的目的。

本新型结构简单、通用型好，可有效满足对不同高度及密度的森林环境进行降水量及降水对地表造成冲刷影响进行连续且精确检测，同时实现对森林地表蒸发量进行精确连续检测，实现连续对森林地区自然降水量、森林树冠对降水劫持量及森林地表蒸发量等森林水资源循环***全面精确检测，从而达到提高对森林水文生态环境精确持续检测研究的目的。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置包括承载基座、承载柱、集雨盘、导流管、蓄水罐、回流罐、导气管、温度传感器、液位计及控制电路，所述承载基座包括机架和防护板，其中所述机架为轴线与水平面平行分布的框架结构，所述防护板包覆在机架外并与机架构成密闭腔体结构，所述蓄水罐、回流罐均一个，嵌于承载基座内并与承载基座的机架相互连接，且所述蓄水罐、回流罐轴线与承载基座轴线垂直分布，所述蓄水罐和回流罐上端面间通过导气管相互连通，且导气管嵌于承载基座内，所述承载柱与承载基座连接并与承载基座上端面垂直分布，所述集雨盘至少两个，沿承载柱轴向自上而下分布，所述集雨盘通过承载龙骨与承载柱外表面连接，其轴线与承载柱轴线平行分布，所述集雨盘下端面通过导流管与蓄水罐连通，且各集雨盘所连接的导流管间并联并与承载柱间通过定位扣相互连接，所述液位计嵌于蓄水罐、回流罐内，并分别与控制电路电气连接，且所述控制电路与承载基座内。

2.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的承载柱侧表面设若干定位机构，所述定位机构沿承载柱轴线自上向下分布；所述承载柱侧表面与集雨盘对应位置处设透孔，所述导流管通过透孔嵌入承载柱内并与集雨盘下端面连通；所述承载柱上端面设太阳能发电板，所述太阳能发电板通过转台机构与承载柱铰接，且所述太阳能发电板和转台结构与控制电路电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的承载基座内设隔板，并通过隔板将承载基座分别为三个承载腔体，所述蓄水罐、回流罐和控制电路分别位于一个承载腔体内并与承载基座的机架间相互连接。

4.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的集雨盘包括导流锥、导流盘、过滤网、承载弹簧、流量传感器，所述导流锥为轴线截面呈倒置等腰梯形的管状结构，所述导流盘为与导流锥同轴分布的网板结构，嵌于导流锥内，并与导流锥上端面间间距为5—50毫米，所述导流盘下端面通过至少四个承载弹簧与导流锥侧壁内表面连接，所述承载弹簧环绕导流锥轴线均布并与导流锥轴线呈0°—60°夹角，所述承载弹簧上端面通过压力传感器与导流盘下端面连接，所述过滤网包覆在导流盘上端面并与导流盘同轴分布，所述导流锥下端面设出水口，并通过出水口与导流管连通，且出水口与导流管连通位置设一个流量传感器，所述压力传感器和流量传感器均与控制电路电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的导流盘为轴向截面呈“凵”字形、“H”字形中任意一种的，且导流盘网孔孔径不小于1毫米，所述导流盘网孔孔径为过滤网网孔孔径的3—10倍；所述的导流锥侧壁内表面设环绕导流锥轴线均布的承载台，所述承载弹簧下端面与承载台间相互铰接。

6.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的集雨盘中，沿承载柱轴线自上而下分布的相邻两个集雨盘间间距不小于10厘米，并以环绕承载柱轴线呈螺旋状结构分布或分布在承载柱同一侧两种分布方式中任意一种结构分布；且当相邻两个集雨盘分布在承载柱同一侧时，位于下方位置的集雨盘后端面与承载柱间间距比位于上方位置集雨盘最大宽度大至少10毫米。

7.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的集雨盘、蓄水罐、回流罐外表面均设一个温度传感器，且各温度传感器均与控制电路电气连接。

8.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的回流罐包括罐体、保温套及半导体制冷机构，所述罐体为密闭腔体结构，其上端面设导流口，并通过导流口与导气管连通，所述保温套包覆在罐体外并与罐体同轴分布，所述半导体制冷机构位于承载基座内，其制冷端与罐体外表面连接，散热端位于承载基座外，且半导体制冷机构与控制电路电气连接。

9.根据权利要求1所述的一种森林截持降雨量及地表蒸发量检测装置，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路***，且控制电路另设至少一个无线数据通讯装置。

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