Устройство контроля водного баланса почвы Советский патент 1988 года по МПК A01G25/16 

4

оо

05

со

4 СЛ

- /

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при водно-балансовых исследованиях на мелиоративных землях, а также в качестве первичного преобразователя при исследованиях влияния условий внешней среды на произрастание растений в автоматизированных осу- шительно-увлажнительных системах.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - кинематическая схема узла перемещения панели регулирования.

Устройство содержит емкость 1 с монолитом почвы, установленную на контрольном участке поля, и измерительную емкость 2 контроля уровня, выполняюш,ую роль регулятора уровня грунтовых вод в емкости 1, которые соединены как сообщающиеся сосуды.

Емкость 2 контроля уровня снабжена водоподпитывающим узлом 3 и узлом 4 сброса, выполненным в виде дозированных емкостей (дозаторов). Узлы водоподпитываю- щий и сброса снабжены электромагнитными клапанами 5-8, на входах и выходах смонтированы вместе с емкостью 2 контроля на панели 9 регулирования, передвигающейся в заглушенной скважине с помощью узла 10 перемещения панели регулирования. Устройство содержит также блок 11 управления с электронно-коммутирующей схемой (не показана), блок 12 питания и регистрации и источник водоподачи. Последний содержит емкость 13 с грунтовой водой, гидронасос 14 и электродвигатель 15. Уровень жидкости в емкости 2 контроля и в дозированных емкостях, а также в емкости 13 источника водоподачи регистрируется блоком 11 управления с помощью электроконтактных датчиков 16-19 уровня. Исполнительная система контроля уровня грунтовых вод представляет собой размещенный в перфорированной скважине 20 в, поле поплавок 21 с источником гамма-излучения (например, цезий-137), детектор 22 гамма- квантов, закрепленный на панели 9 регулирования, усилитель-дискриминатор 23 и ин- тенсиметр 24.

Узел 10 перемещения панели регулирования (фиг. 2) предназначен для вертикального ее перемещения с целью автоматического отслеживания естественного уровня грунтовых вод и включает в себя ревер10

НИН, стабилизатор опорного напряжения и блок переключения.

Устройство работает следующим образом. При выпадании осадков повышается уровень воды в емкости 1 с монолитом почвы и, соответственно, в соединенной с ней емкости 2 контроля уровня. Через сливную трубку и электромагнитный клапан 7, управляемый блоком 11 управления через электронно-коммутирующую схему, инфильтрат поступает в дозатор 4 сброса инфильтрата. При наборе определенного количества (дозы) инфильтрата в дозаторе по сигналу с электронно-коммутирующей схемы клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается для

-15 слива дозы инфильтрата. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня грунтовых вод. Сведения о количестве доз, т. е. о количестве инфильтрата, поступает из блока 11 управления на цифровое табло и самопишущий прибор в бло20 ке 12 питания и регистрации.

В случае испарения влаги понижается уровень грунтовых вод в емкости 1 и в емкости 2 контроля уровня, блок управления через электронно-коммутирующую схему от25 крывает клапан 6 и определенное количество воды из узла водоподпитывающего узла 3 поступает в емкость 2. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня, долив осуществляется дискретно, величина дозы определяется дозатором водоподпитывающего узла 3, управляемого блоком 11 управления. Информация о количестве доз долива, т. е. о количестве испарившейся влаги, поступает на другой счетный и самопишущий приборы в блоке 12. Электромагнитный клапан 5, управ35 ляемый блоком 11, регулирует поступление воды из емкости 13 источника водоподачи. Электроконтактный датчик 19 позволяет поддерживать постоянный уровень воды в емкости 13 и через электронно-коммутирующую схему блока 11 управления управляет работой гидронасоса 14 и электродвигателя 15, закачивая грунтовую воду из почвы на исследуемом участке поля.

Выпадание осадков или испарение влаги на контролируемом участке почвы влечет за

45 собой подъем или опускание уровня грунтовых вод в перфорированной скважине 20, что приводит к вертикальному смещению поплавка 21 с источником гамма-излучения относительно детектора 22, а следовательно, и к изменению потока зарегистрированных де30

40

сивный электродвигатель 25 постоянного то- 50 тектором гамма-квантов. Сигнал с детектора

ка, соединенный с зубчатой передачей 26 посредством эластичной муфты 27, ходового винта 28, установленного в опорах 29, а также направляющие 30 панели 9 с гайкой 31. Блок 11 yпpaвJteния с электронно-коммутирующей схемой предназначен для управления всем устройством и включает в себя электронные ключевые элементы, электромагнитные реле, реле времени, блок сравне22 через усилитель-дискриминатор 23 S виде серии импульсов поступает на интенсиметр 24, который регистрирует их среднюю частоту поступления. С выхода интенсиметра сигнал . подается .через электронно-коммутирующую 55 схему на вход блока 11 управления, который при постоянстве данного сигнала и отсутствии сигнала о сливе или дЬливе воды в течение определенной выдержки вре

НИН, стабилизатор опорного напряжения и блок переключения.

Устройство работает следующим образом. При выпадании осадков повышается уровень воды в емкости 1 с монолитом почвы и, соответственно, в соединенной с ней емкости 2 контроля уровня. Через сливную трубку и электромагнитный клапан 7, управляемый блоком 11 управления через электронно-коммутирующую схему, инфильтрат поступает в дозатор 4 сброса инфильтрата. При наборе определенного количества (дозы) инфильтрата в дозаторе по сигналу с электронно-коммутирующей схемы клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается для

5 слива дозы инфильтрата. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня грунтовых вод. Сведения о количестве доз, т. е. о количестве инфильтрата, поступает из блока 11 управления на цифровое табло и самопишущий прибор в бло0 ке 12 питания и регистрации.

В случае испарения влаги понижается уровень грунтовых вод в емкости 1 и в емкости 2 контроля уровня, блок управления через электронно-коммутирующую схему от5 крывает клапан 6 и определенное количество воды из узла водоподпитывающего узла 3 поступает в емкость 2. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня, долив осуществляется дискретно, величина дозы определяется дозатором водоподпитывающего узла 3, управляемого блоком 11 управления. Информация о количестве доз долива, т. е. о количестве испарившейся влаги, поступает на другой счетный и самопишущий приборы в блоке 12. Электромагнитный клапан 5, управ5 ляемый блоком 11, регулирует поступление воды из емкости 13 источника водоподачи. Электроконтактный датчик 19 позволяет поддерживать постоянный уровень воды в емкости 13 и через электронно-коммутирующую схему блока 11 управления управляет работой гидронасоса 14 и электродвигателя 15, закачивая грунтовую воду из почвы на исследуемом участке поля.

Выпадание осадков или испарение влаги на контролируемом участке почвы влечет за

5 собой подъем или опускание уровня грунтовых вод в перфорированной скважине 20, что приводит к вертикальному смещению поплавка 21 с источником гамма-излучения относительно детектора 22, а следовательно, и к изменению потока зарегистрированных де0

0

0 тектором гамма-квантов. Сигнал с детектора

тектором гамма-квантов. Сигнал с детектора

22 через усилитель-дискриминатор 23 S виде серии импульсов поступает на интенсиметр 24, который регистрирует их среднюю частоту поступления. С выхода интенсиметра сигнал подается .через электронно-коммутирующую схему на вход блока 11 управления, который при постоянстве данного сигнала и отсутствии сигнала о сливе или дЬливе воды в течение определенной выдержки времени переключает устройство с режима измерений и контроля уровня на режим отслеживания уровня. При этом блок 11 управления сравнивает амплитуду поступающего с интенсиметра 24 сигнала с опорным потенциалом, эквивалентным половине максимального сигнала с интенсиметра (,5 f/смакс). Полярность ВЫХОДНОГО сигнала интенсиметра зависит от того, в какую сторону смещен центр детектора 22, совпадающий с верхним срезом сливной трубки водослива в емкости 2 контроля и, следовательно, с уровнем грунтовых вод в емкости 1 с монолитом почвы относительно уровня воды в перфорированной скважине 20, а его амп литуда - от величины этого смещения. В свою очередь выходной сигнал блока 11 управления, пропорциональный разности UP UC-f/0, посредством электронно-коммутирующей схемы переключает обмотки реверсивного электродвигателя узла 10, перемещая панели 9 так, что при производится подъем, а при - опускание панели 9 по направляющим 30 с помощью ходового винта 28. Перемещение панели в ту или иную сторону происходит до тех пор, пока сигнал не станет равным нулю, т. е. при и блок 11 управления через электронно-коммутирующую схему выключает электродвигатель. Одновременно с перемещением панели 9 по сигналу блока управления через электронно-коммутирующую схему открываются клапаны 5 и 6 или 7 и 8 (в зависимости от направления перемещения) и происходит долив или слив жидкости через емкость 2, при этом информация о количестве долитой или слитой жидкости не поступает в блок 12 питания и регистрации. Процесс продолжается до совпадения уровней воды ,3 емкости 1, в емкости 2 контроля и в перфорированной скважине 20, а затем устройство переключается на режим измерений, происходит новый цикл контроля уровня.

Таким образом, в течение всего периода работы устройства уровень воды в емкости 1 с монолитом почвы постоянно следует за уровнем грунтовых вод в поле. Поступление в емкость 1 на контрольном участке грунтовой воды приводит к соответствию химических составов монолнта почвы в лизиметре и почвы на исследуемом участке, а следовательно, и повышению достоверности получаемых Э1сепериментальных данных.

Устройство обеспечивает автоматическое поддержание уровня воды в емкости с монолитом почвы на конт рольном участке поля, который постоянно соответствует меняющемуся уровню грунтовых вод на исследуемом участке почвы раздельное измерение инфиль- трованной и испаривщейся влаги с больщой степенью точности, определяемой величиной дозы. Все это позволяет достаточно точно определить водный баланс почвы и повысить э(|)фективность агромелиоративных мероприятий.

Формула изобретения

1.Устройство контроля водного баланса почвы, включающее емкость с монолитом

почвы, гидравлически связанную с емкостью контроля уровня, которая снабжена входным патрубком и водосливом, размещена на панели регулирования с возможностью вертикального перемещения и оснащена узлом сброса, подключенным к водосливу, и водоподпитывающим узлом, подсоединенным к источнику водоподачи, а также блок управления с электрокоммутационной схемой и подключенные к нему электромагнитные клапаны на входах и выводах узла сброса и

водоподпитывающего узла, блок питания и регистрации и датчики уровней в емкости контроля уровня, в узле сброса и водопод- питывающем узле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых

вод, устройство снабжено узлом перемещения панели регулирования с электроприводом, подключенным к блоку управления, перфорированной скважиной в почве с помещенным в ней поплавком, имеющим источник гамма-излучения, детектором гаммаизлучения, установленным на панели регулирования на одном уровне с водосливом, и последовательно включенные между детектором и блоком управления усилителем-дискриминатором и интенсиметром, причем источник водоподачи выполнен в виде емкости с датчиком уровня, подключенным к блоку управления, и подсоединенного к ней трубопровода, на котором смонтированы реверсивный гидронасос с реверсивным электроприводом, подключенным к блоку управления, и фильтр-оголовок, установленный в почве ниже уровня грунтовых вод.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел перемещения панели регулирования выполнен в виде закрепленной на ней ходовой гайки с возможностью взаимодействия с ходовым винтом, кинематически связанным с электроприводом.

ff/n §/7ffHa //

Изобретение относится к мелиоративным исследованиям в сельском хозяйстве и может быть применено при проведении водно-балансовых исследований. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод. При изменении уровня в емкости 1 с монолитом почвы изменяется уровень в емкости 2 контроля, о чем сигнализирует датчик 16 уровня в блок управления 11, который, управляя электромагнитными клапанами 5, 6, 7 и 8, осуществляет слив или долив воды через дозированные емкости узлов сброса 4 или водо- подпитывающего 3. Информация о количестве доз служит для контроля изменения уровня в емкости 1. При изменении уровня грунтовых вод в поле по сравнению с изменением уровня в емкости 1 с монолитом почвы поплавок 21 смещается относительно детектора 22, и сигнал с последнего через усилитель-дискриминатор 23 и интенси- метр 24 поступает в блок управления II. Блок управления посредством насоса 14 с электроприводом приводит уровень в емкости g 1 в соответствие с уровнем грунтовых вод в поле. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.