[发明专利]土壤风蚀沙化监测集沙仪

说明书

技术领域

本发明涉及土壤风蚀监测技术领域，特别是涉及一种土壤风蚀沙化监测集沙仪。

背景技术

在21世纪的世界十大环境问题中，土地荒漠化是最严重的问题，而造成土地荒漠化最主要的原因则是土壤风蚀。土壤风蚀是指一定速度的气流作用于松散的土壤，造成土壤表层颗粒的位移、搬运以及堆积等，从而导致土壤结构的破坏，土壤中物质的丢失等。土壤风蚀问题由来已久，在世界范围内广泛分布，据统计，每年全球有9亿多人要受到土壤风蚀的危害，全球面积的四分之一要受到沙漠化的威胁，由此造成的经济损失高达420多亿美元。我国北方地区处于亚洲的中部，受温带大陆性气候影响严重，干旱少雨，雨水季节分布不均，多集中于夏季，是土壤风蚀的高发地带，受土壤风蚀影响的土地面积占我国国土面积的一半以上。土壤风蚀给我国国民经济造成了巨大损失。土壤风蚀的危害主要表现在两个方面：一是使农牧区的土质严重退化，造成农牧区严重减产；二是使环境恶化，对人们正常的生活造成严重，如造成多起严重的铁路事故，造成航班的延误。

要减小土壤风蚀的危害，首先就是要得到土壤风蚀的规律。土壤风蚀沙化数据的采集一直摆在研究此问题的突出位置。集沙仪是探究野外和室内风洞观测风沙流结构特征、土壤风蚀和沙化程度以及沙丘移动运动等风沙运动规律时所需的仪器，是用于测量风沙流结构和风沙流中输沙量的科学研究仪器。因此，集沙仪是研究土壤风蚀规律的重要工具，对减小土壤风蚀的危害有着极其重要的意义。

为了方便而且准确地得到有关土壤风蚀的数据，就需要一台切实可靠的集沙仪，而集沙仪的关键部位便是集沙机构。因此，设计一种简单可靠的集沙机构对风蚀研究有极其重要的意义。

现有的集沙仪主要有现有的集沙仪主要有旋风分离式、多口方口式、翻斗式等。目前的集沙仪主要存在以下不足：1、旋风分离式，翻斗式等的集沙仪通常用于单点（层）测量，不易做成纵向剖面多层测量的结构，不适用测量输沙量和风沙流结构；2、数据测量主要依靠人力完成，且不能实现连续采集数据；3、不能在沙子达到一定质量时进行报警以及自动卸沙。因此，现有集沙仪无法适应当前的信息化需求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种低能耗、自动的连续采集土壤风蚀沙化数据的集沙仪。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种土壤沙化监测集沙仪，所述集沙仪包括支架、风沙通道、集沙筒、电机、控制器和称重传感器；所述集沙筒的一端和电机同轴连接，另一端以可转动的方式安装在所述支架上，所述集沙筒的筒壁上开有集沙口；所述风沙通道的两端分别设有风沙进口和风沙出口，所述风沙通道的风沙出口端安装在支架上，其风沙出口抵在所述集沙筒的筒壁上；所述称重传感器安装在支架上位于集沙筒的下方；所述控制器分别与称重传感器和电机连接，所述控制器采集所述称重传感器的沙量数据并进行数据处理后向电机发送控制信号，以控制电机驱动集沙筒转动进行装沙或卸沙。

其中，所述集沙筒的筒壁由纱网包裹的筒架构成。

其中，所述纱网的细度为450~550目。

其中，所述电机采用步进电机。

其中，所述风沙通道设置为楔形，所述风沙出口的横截面积大于风沙进口的横截面积。

其中，所述集沙筒与支架连接的一端设有反转控制机构，所述反转控制机构用于限制集沙筒转动的角度。

其中，所述反转控制机构包括卡榫和限位柱体，所述限位柱体固定在所述集沙筒的底板上，所述卡榫固定在所述支架上，所述卡榫为朝向风沙方向的开口L形，当集沙筒转动时可带动限位柱体在卡榫内转动；当集沙筒装沙时，所述限位柱体抵在卡榫的竖段；当集沙筒卸沙时，所述限位柱体抵在卡榫的横段。

其中，所述集沙仪还包括导沙板，所述导沙板固定在所述支架上并位于所述称重传感器的下方，所述导沙板水平倾斜20~60°。

其中，所述控制器包括信号调理模块、数据采集模块和控制模块；所述信号调理模块用于接收称重传感器的信号并对信号进行调理，并将调理后的数据信号发送到数据采集模块；所述数据采集模块用于保存信号调理模块发送的称重传感器的数据信号，并将该数据信号发送给控制模块；所述控制模块根据数据采集模块发送的数据信号对电机进行控制。

其中，所述控制器还包括数据传输模块和上位机，所述数据采集模块将其保存的数据信号通过数据传输模块传输到上位机，上位机处理成控制信号后又通过数据传输模块将控制信号分别传输给控制模块和数据采集模块。

（三）有益效果