一种串联管道式连片农田在线监测系统

1.本实用新型涉及农田流量监测领域，特别是涉及一种串联管道式连片农田在线监测系统。


背景技术：

2.中国农田面源污染问题严重，呈逐年增加的趋势，第一、二次全国污染源普查结果显示，农业面源污染已经成为中国水环境污染的主要原因之一，有效防控农业面源污染是中国生态环境领域面临的重要课题，而只有通过农田面源污染监测，明确其不同条件下的发生过程及发展特征，才能制定针对性的面源污染防控策略。
3.农田地表径流是指借助降雨、灌水或冰雪融水将农田土壤中的氮、磷等水污染物向地表水体径向迁移的过程，是农田面源污染产生的重要途径之一。现有农田地表径流监测系统主要有人工模拟监测、插钎监测、农田排水监测、径流场(径流小区)监测、径流池监测。模拟降雨法是一种较理想的人工模拟降雨装备，但室内与大田实际结果相差较大；插钎监测与农田排水监测只能定性监测，不适用于定量监测；径流场监测安全性差、不易清洗及强降雨后场地破坏恢复难度大；其中径流池监测应用较广，优点在于监测面积比径流场小，适于各种地形的农田，可设置多个平行小区，有平行监测，监测结果准确度高等。但监测对象多为单块田块、小区，且只是通过固定尺寸的径流收集池串联，依据刻度定期计量径流池收集量，从而人工判断农田面源污染径流量，容易产生收集池本身容量计量误差、人工读数误差以及监测不及时等问题带来的地表径流水量监测误差。另外，限于径流池固定尺寸，当径流量超过径流池容积时，径流监测将无法继续，因此，不适用于暴雨径流过程监测。另外，现有农田地下径流与壤中流同步监测系统，主要监测某个土体(或单块农田田块)的地表径流和壤中流，不适用于连片农田监测。因此，现有的径流壤中流监测装置存在监测不准确且不适用于连片农田监测的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种串联管道式连片农田在线监测系统，以解决现有技术中的农田监测系统不适用于连片农田监测的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种串联管道式连片农田在线监测系统，包括：依次连接的导流装置、在线流量计、数据传输装置、数据收集装置、无线传输装置以及客户端；
7.所述导流装置布设于连片农田中，所述导流装置用于收集所述连片农田的径流以及壤中流；
8.所述在线流量计置于所述导流装置的末端，用于监测所述连片农田的径流流量以及壤中流流量；
9.所述数据传输装置用于将所述径流流量以及所述壤中流流量传输至所述数据收集装置；所述无线传输装置用于将所述数据收集装置收集到的所述径流流量以及所述壤中
流流量发送至所述客户端。
10.可选的，所述导流装置包括径流导流装置以及壤中流导流装置；所述壤中流导流装置平行布设于所述径流导流装置的下方。
11.可选的，所述径流导流装置包括多个径流导流槽以及多个径流传输管道；所述壤中流导流装置包括多个壤中流导流槽以及多个壤中流传输管道；
12.多个所述径流导流槽通过多个所述径流传输管道串联；多个所述壤中流导流槽通过多个所述壤中流传输管道串联。
13.可选的，所述在线流量计包括第一在线流量计以及第二在线流量计，所述第一在线流量计置于最后一个所述径流传输管道的末端，所述第二在线流量计置于最后一个所述壤中流传输管道的末端；
14.所述第一在线流量计用于监测所述径流流量；所述第二在线流量计用于监测所述壤中流流量。
15.可选的，所述径流导流槽的形状为方形，所述方形在与农田连接的一侧开口，另外三侧封闭。
16.可选的，所述壤中流导流槽的形状与所述径流导流槽的形状相同。
17.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
18.本实用新型通过在连片农田中布设导流装置，在导流装置末端设置在线流量计，通过数据传输装置将在线流量计监测的流量传输至数据收集装置，再通过无线传输装置将收集的流量数据实时发送至客户端。采用本实用新型的串联管道式连片农田在线监测系统，实现了对连片农田的径流流量以及壤中流流量的监测，并且无需人工读取径流池的流量，提高了径流流量以及壤中流流量监测的准确度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型提供的一种串联管道式连片农田在线监测系统方框图；
21.图2为本实用新型提供的一种串联管道式连片农田在线监测系统的单块农田的导流装置示意图；
22.图3为本实用新型提供的传输管道示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型的目的是提供一种串联管道式连片农田在线监测系统，以解决现有技术中的农田监测系统不适用于连片农田监测的问题。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.本实用新型提供了一种串联管道式连片农田在线监测系统，通过分层平行布设径流导流槽、壤中流导流槽，收集单块农田的径流和壤中流，各径流导流槽以及各壤中流导流槽均通过分层布设的径流传输管道和壤中流传输管道进行串联，并在最后一个径流传输管道和壤中流传输管道末端分别安装在线流量计，实现连片农田的径流和壤中流的同步监测。
27.图1为本实用新型提供的一种串联管道式连片农田在线监测系统方框图，如图1所示，一种串联管道式连片农田在线监测系统，包括：依次连接的导流装置、在线流量计、数据传输装置、数据收集装置、无线传输装置以及客户端。
28.所述导流装置布设于连片农田中，所述导流装置用于收集所述连片农田的径流以及壤中流。图2为本实用新型提供的一种串联管道式连片农田在线监测系统的单块农田的导流装置示意图，如图2所示，所述导流装置包括径流导流装置以及壤中流导流装置；所述壤中流导流装置平行布设于所述径流导流装置的下方。
29.所述径流导流装置包括多个径流导流槽以及多个径流传输管道；所述壤中流导流装置包括多个壤中流导流槽以及多个壤中流传输管道。图3为本实用新型提供的传输管道示意图，如图2和图3所示，多个所述径流导流槽通过多个所述径流传输管道串联；多个所述壤中流导流槽通过多个所述壤中流传输管道串联。在实际应用中，导流装置包括导流槽1和传输管道2，导流槽1包括径流导流槽以及壤中流导流槽，传输管道2包括径流传输管道以及壤中流传输管道。导流装置布设于农田3的一侧。
30.所述径流导流槽的形状为方形，所述方形在与农田3连接的一侧开口，另外三侧封闭。所述壤中流导流槽的形状与所述径流导流槽的形状相同。在实际应用中，径流导流槽为一个方形池、临近田块侧开口，其余三侧封闭，用于接收单块农田的地表径流，并将其导流至径流传输管道；径流传输管道用于串联各个径流导流槽，实现连片农田的径流监测，如图2所示，同时在最后一个径流传输管道末端安装在线流量计，通过数据传输设备实时传输到数据收集系统，并通过无线传输设备将数据收集系统获取的实时流量数据传输到客户端，实现连片农田径流在线监测。壤中流监测原理与径流监测原理相同。
31.所述在线流量计置于所述导流装置的末端，用于监测所述连片农田的径流流量以及壤中流流量。
32.所述在线流量计包括第一在线流量计以及第二在线流量计，所述第一在线流量计置于最后一个所述径流传输管道的末端，所述第一在线流量计用于监测所述径流流量；所述第二在线流量计置于最后一个所述壤中流传输管道的末端，所述第二在线流量计用于监测所述壤中流流量。
33.在实际应用中，通过传输管道串联多个径流导流槽，实现连片农田的径流监测，通过在传输管道末端安装在线流量计，实现连片农田径流的在线监测。其中径流导流槽的目的主要用于收集单块农田的径流并导流至径流传输管道，因此，相比传统径流池需要储存径流，本实用新型的径流导流槽设计尺寸更小，工程量更小，径流传输管道用于汇流各个径流导流槽导流出来的径流，实现各单块农田径流的汇流，在线流量计主要用于在线计量连片农田汇流的径流，实现连片农田径流的在线监测。
34.本实用新型同时在径流导流槽下方平行布设了壤中流导流槽，用于收集单块农田的壤中流，并在径流传输管道的下方平行布设了壤中流传输管道，壤中流导流槽也是通过壤中流传输管道串联起来。壤中流的监测原理、各装置的作用同径流。
35.在实际应用中，串联管道式连片农田在线监测系统：包括径流导流槽、径流传输管道和区域径流收集池，田块产生的径流直接进入径流导流槽，并经径流传输管道汇入区域径流收集池，在最后一个径流传输管道的末端安装在线流量计实时获取地表径流量数据，通过计量区域径流收集池中的水量计算大田区域径流产生量。
36.所述数据传输装置用于将所述径流流量以及所述壤中流流量传输至所述数据收集装置；所述无线传输装置用于将所述数据收集装置收集到的所述径流流量以及所述壤中流流量发送至所述客户端。
37.通过以上串联管道式连片农田在线监测系统实现了由传统监测装置只适用于监测小块农田向适用于连片农田的转变。
38.相比于现有技术，本实用新型提供的串联管道式连片农田在线监测系统具有以下优点：
39.通过传输管道串联径流导流槽，实现连片农田(上百亩)集中管道流量监测，对比传统径流池监测，一方面突破了径流池只适用于监测小田块或小区(几十平米)的局限，另一方面克服了以往径流池收集式监测存在的读数误差(以往靠计量径流池内水的体积)、监测量程窄(限于径流池的容积固定，无法监测超径流池容积的暴雨径流)的弊端，另外，径流导流槽和传输管道的设计，相比传统径流池，工程量大幅减少，适用性更高，克服了传统径流池无法监测暴雨径流的弊端，监测结果更精确。
40.通过在传输管道末端安装在线流量计，通过管道流量在线监测，实现连片农田的在线监测，对比传统径流池，一方面监测精度大幅提高，另一方面实现了在线监测
41.通过平行布设径流导流槽和壤中流导流槽、径流传输管道和壤中流传输管道，实现连片农田径流和壤中流的同步在线监测，这是传统径流池法无法实现的本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
42.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。