[实用新型]生态水文传感器网络自动观测系统

说明书

技术领域

实用新型属于一种自动观测系统，具体是指采用多尺度、多层嵌套、多源异构传感器的部署方式，实现对全流域关键生态水文要素自动化、智能化、时空协同的分布式综合观测的一种仪器。

背景技术

由于人口的增长，耕地面积的扩大，农业急剧的扩张，涵养林的减少，的水交资源显得十分匮乏，黑河流域出现绿洲地下水位下降，绿洲萎缩，荒漠化加剧。面对黑河流域的生态环境，建立一套生态水文传感器网络自动观测系统和卫星航空遥感及地面观测互相配合，利用现代气象、水文、生态、环境监测、资源调查、遥感解译等资料，对黑河流域水资源、地区耕地、天然植被、土地沙化、草场衰退、人工绿洲的发展进行全方位的普查，对于掌握黑河流域的概况，提升人类自身的活动对流域生态和水文的影响的认识，形成流域科学综合管理方法，致力于气候变化和人类活动驱动下黑河流域生态——水文良性循环，循环适应自然规律，达到地区经济可持续发展具有十分重要的价值。

发明内容

为了克服传统人工观测无法连续观测，观测结果易受操作者主观因素主导及环境恶劣地区无法密集固定观测等诸多不足模式的不足，根据科研与观测的需要，本实用新型的目的在于提供一种生态水文传感器网络自动观测系统。

利用该系统建立密集的生态水文传感器网络，实现分布式的地面观测，用于定量刻画流域尺度时空异质性较强的关键生态水文变量的时空动态及其不确定性。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种生态水文传感器网络自动观测系统，主要包括底座、垂直支架、水平支架、太阳能板、1#数据采集仪、蓄电池箱、保温防盗箱、红外温度传感器、土壤温湿盐传感器、翻斗式雨量计和超声波雪深探测器、2#数据采集仪和蓄电池。底座、垂直支架和水平支架结为一体，底座位于垂直支架底部，水平支架位于垂直支架上部。水平支架承载着红外温度传感器、超声波雪深探测器及翻斗式雨量计，1#数据采集仪、太阳能板与蓄电池箱通过固定件排列安装在垂直支架上，红外温度传感器、超声波雪深探测器及翻斗式雨量计分别通过导线与1#数据采集仪连接，1#数据采集仪通过导线与蓄电池箱连接，蓄电池箱通过导线与太阳能板连接；蓄电池与太阳能板供电线缆连接；土壤表面以下分别埋设2组土壤温湿盐传感器，从2#数据采集仪和蓄电池引出的线缆分别与埋设于4cm、10cm和1cm、10cm地表之下2组土壤温湿盐传感器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点是：

1、改变原有的人工获取数据为自动控制的采集方式，并实现了实时远程自动控制，自动发送数据的功能。

2、具有定时采集、采集误差小、数据稳定性好、可控的优点，便于野外大范围安装布设和维护。

3、是一种智能化网络，通过通讯协议可将各个传感器节点动态组网，形成传感器矩阵，解决了传统单点观测无能为力的区域尺度关键要素的时空连续监测。实现全流域内所有自动观测传感器的组网，形成传感器矩阵，实时联网的流域生态水文过程监测。

4、具有存储和通讯功能，完整记录装置运行过程，实时远程掌握设备工作动态和控制装置工作。

5、本实用新型以无线传感器网络为纽带，高效集成流域/灌区尺度内密集分布的、多源传感器的各种气象、水文及生态观测项目，建立自动化、智能化、时空协同的、各观测节点远程可控的生态水文传感器观测网络；全面提高流域水文生态过程的综合观测能力和观测自动化水平。

附图说明

图1是本实用新型示意图。

图2是地下2组土壤温湿盐传感器通过穿线管与2#数据采集仪和蓄电池连接侧视图。

具体实施方式

本实用新型在实施过程中采用的红外温度传感器（8）为SI-111型红外温度传感器，土壤温湿盐传感器（9）为Hydra Probe II型土壤温湿盐传感器。

下面结合附图，对本实用新型的技术方案再作进一步的说明：

一种生态水文传感器网络自动观测系统，主要包括底座1、垂直支架2、水平支架3、太阳能板4、1#数据采集仪5、蓄电池箱6、保温防盗箱7、红外温度传感器8、土壤温湿盐传感器9、翻斗式雨量计10和超声波雪深探测器11、2#数据采集仪12和蓄电池13。底座1、垂直支架2和水平支架3结为一体，由斜拉索固定。底座1位于垂直支架2底部。底座1为30cm*30cm矩形底板，通过固定钢钎埋入地面以下40cm处，保证支架的稳定性。水平支架3位于垂直支架2上部，承载着红外温度传感器8、超声波雪深探测器11及翻斗式雨量计10，红外温度传感器8红外视场角为22度。1#数据采集仪5、太阳能板4与蓄电池箱6通过固定件排列安装在垂直支架2上，红外温度传感器8、超声波雪深探测器11及翻斗式雨量计10分别通过导线与1#数据采集仪5连接，1#数据采集仪5通过导线与蓄电池箱6连接，太阳能板4安装在垂直支架距地面240cm处，为蓄电池提供电力输入。蓄电池箱6通过导线与太阳能板4连接，蓄电池13与太阳能板供电线缆连接。蓄电池箱6依附于垂直支架安置于地面之上，为各传感器及数据采集仪提供电力。供电太阳能板4是由钢板焊接成的三角柱体，向一侧表面覆盖厚度10mm的透明聚碳酸酯板。 保温防盗箱7外壳采用2.0mm的钢板，底部支架等结构部位采用Φ100mm*δ4mm的镀锌钢管；保护系统为上开门、内折边防水、铰链内置等设计；箱体内部6个表面均贴有厚度为4cm的挤塑聚苯乙烯保温材料；箱子内部另外固定两根Φ100mm的穿线管，管子和箱体底部无缝焊接，管长40cm。蓄电池13与太阳能板供电线缆连接。蓄电池13、2#数据采集仪12与土壤温湿盐传感器9接线、太阳能板供电线缆均放置在防盗保护箱7内。土壤表面以下分别埋设2组土壤温湿盐传感器9，从2#数据采集仪12和蓄电池13引出的线缆分别通过箱体底部穿线管与埋设于4cm、10cm和1cm、10cm地表之下2组土壤温湿盐传感器9连接。