[实用新型]一种土壤导热率测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种观测装置，特别涉及一种土壤导热率测量系统。该系统观测被测土壤层的土壤温度、土壤湿度和土壤热通量，通过数值计算获得选定土壤层的导热率。同时该系统还具有数据无线传输和数据现场或远程下载功能。

背景技术

近地面地-气间热量和水分交换与气候变化、水文过程、农业生产及生态环境监测等有直接关联，与大气降水被陆面蒸散发量和土壤水分的再分配比例也有密切关系。而在地-气间热量和水分交换各分量中，土壤热通量是能量平衡的重要部分之一，特别是在干旱半干旱地区显的尤为突出。因此，如何定量化土壤中的热通量有重要的科学意义。土壤热通量可以通过野外观测试验直接观测获得，但在陆面过程数值模式中，需要利用比较准确的土壤导热率通过数值计算获得。因此，准确的土壤导热率是陆面过程研究中计算土壤热通量的基础。

土壤导热率是土壤的固有物理属性参数，其数值取决于所取土壤层的质地和土壤含水量等。如果已知土壤导热率和土壤层温度梯度，就可以计算对应土壤层的热通量，因此研制一种计算土壤热通量的仪器很有必要。

发明内容

鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种土壤导热率的测量系统，该系统不但能够准确测量给定类型土壤层和时段的土壤导热率，还可以监测同期设置深度的土壤温度、土壤湿度和土壤热通量。此系统适应在野外复杂的自然环境条件下运行，可以实现无人长期值守，全自动观测，观测数据可以现场或远程下载。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种土壤导热率测量系统包括：包括太阳能电池板、电池防过充电器、充电式蓄电瓶、数据采集器、GPRS模块、GPRS终端发送天线、土壤温度传感器、土壤湿度传感器，土壤热通量传感器和支架，支架上装有GPRS终端发送天线、太阳能电池板和架板，架板上放置充电式蓄电瓶、数据采集器。GPRS终端发送天线通过数据线与太阳能电池板、数据采集器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤热通量传感器连接；充电式蓄电瓶与数据采集器连接，数据采集器与太阳能电池板通过电池防过充电器连接，土壤温度传感器、土壤湿度传感器埋设在H1和H2深度的原状土中，土壤热通量传感器居于土壤温度传感器和土壤湿度传感器之间，深度为（H1+H2）/2。

本实用新型的优点：

1、本实用新型可以准确地获得被测土壤层导热率，不同深度土壤温度、土壤湿度和土壤热通量观测数据。该系统设备成本低，安装简单，工作稳定，易于维护；数据传输、下载和数据分析方便，适合野外连续测量土壤导热率。

2、本实用新型由蓄电瓶供电，太阳能电池板给直流电瓶充电，保证该系统有充足和长效的电力供应。

3、本实用新型为土壤导热率数值计算土壤热通量提供了保障，而且广泛应用于气候、水文或生态数值模式研究，为准确计算土壤热通量提供技术支撑。

附图说明

图1 为本实用新型整体结构示意图。

图2为土壤导热率测量系统计算所得土壤导热率。

具体实施方式

如图1-2所示，一种土壤导热率测量系统包括：包括太阳能电池板1、电池防过充电器2、充电式蓄电瓶3、数据采集器4、GPRS模块5、GPRS终端发送天线6、两套BetaTherm 109型土壤温度传感器7、两套CS616型土壤湿度传感器8、两套HFP01SC型土壤热通量传感器9和支架10。支架10上装有GPRS终端发送天线6、太阳能电池板1和架板，架板上放置充电式蓄电瓶3、数据采集器4、电池防过充电器2、GPRS模块5安置在设备箱中。GPRS终端发送天线6通过数据线与太阳能电池板1、数据采集器4土壤温度传感器7、土壤湿度传感器8、土壤热通量传感器9连接；充电式蓄电瓶3与数据采集器4连接，数据采集器4与太阳能电池板1通过电池防过充电器2连接。

系统安装时，先在选定地点挖一个0.25-0.50立方米、深度0.8米并有垂直南侧剖面的土坑。土壤温度传感器7、土壤湿度传感器8埋设在土质水平和垂直方向比较均匀的土坑的南侧剖面土壤层中，深度分别为0.1米、和0.3米。土壤热通量传感器9居于土壤温度传感器7和土壤湿度传感器8之间，深度为0.2。侧埋好土壤温度传感器7、土壤湿度传感器8和土壤热通量传感器9后，并将数据线另一端引出地面，与数据采集器4连接。填平土坑，将下垫面恢复到开挖前的状态。