本發(fā)明涉及一種礦山綠化系統(tǒng)，特別是涉及一種用于大型露天礦的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著大型礦山的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生了大型堆土場(chǎng)，對(duì)于環(huán)境的破壞日益嚴(yán)峻，特別在西部和東部草原區(qū)，此區(qū)域環(huán)境脆弱，缺水，因此堆土場(chǎng)的治理和維護(hù)也顯得困難重重，型露天煤礦排土場(chǎng)區(qū)域大又搞，水壓上不去，灑水又存不住，特別是大型露天礦區(qū)域都是采用疏排水的方法，堆土場(chǎng)周邊極度缺水，因此合理地提高灌溉用水的利用率以及智能化的土壤溫濕度調(diào)控系統(tǒng)顯得尤為重要；

目前關(guān)于土壤溫濕度快速監(jiān)測(cè)的設(shè)備較多，市面上都有銷售，在此不再詳述，但是排土場(chǎng)的土壤溫濕度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域暫時(shí)空白，同時(shí)對(duì)于排土場(chǎng)，由于土壤透氣性強(qiáng)，保水性差，如何保水綠化是一個(gè)重要的研究方向；

大型露天煤礦排土場(chǎng)區(qū)域大，因?yàn)榈V坑疏排水造成區(qū)域水資源緊張，且排土場(chǎng)又高又大，地下水很難達(dá)到自然補(bǔ)給，都是人工灑水維持需求，而排土場(chǎng)水平面高，造成水資源存儲(chǔ)及其困難，因此如何充分利用有限的土壤水資源對(duì)于排土場(chǎng)綠化有及其重要作用；排土場(chǎng)大型機(jī)械化操作，人為的濕度監(jiān)測(cè)和調(diào)控都是不可取的，因此智能化機(jī)械化的無(wú)線操作是十分迫切的；

土壤溫度對(duì)于植物的生長(zhǎng)，特別植物根系有重要影響；

現(xiàn)有技術(shù)主要難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1、了解大型露天礦排土場(chǎng)包氣帶水儲(chǔ)存和損失規(guī)律，明確植被水源的來(lái)源，從而針對(duì)其規(guī)律精確測(cè)量土壤溫濕度；

2、大型露天礦排土場(chǎng)平面高，且土壤透氣性強(qiáng)，保水性差，如何改善其保水性能很重要；

3、大型露天礦一般均為區(qū)域性缺水，對(duì)于西部和東部草原區(qū)的大型煤炭基地，本身就是缺水區(qū)域，因此精確性補(bǔ)充水分是極其必要的；

4、對(duì)于包氣帶水區(qū)域，充分利用植物的根系長(zhǎng)短搭配，充分利用土壤空間也是難題所在。

5、因?yàn)榇笮蛢x器在堆土場(chǎng)操作，如拉土車(chē)和鏟車(chē)等操作，不能人工去一個(gè)個(gè)快速監(jiān)測(cè)，不安全，不全面也不智能化，必須實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)在線；

6、排土場(chǎng)水資源緊張，且水平面高，必須要高低錯(cuò)開(kāi)，按照植物根系的長(zhǎng)度，一般根系短的200-300mm，根系長(zhǎng)的300-800mm，因此必須要監(jiān)測(cè)縱向上200-800的土壤溫濕度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，通過(guò)所述系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)大型露天礦排土場(chǎng)保水層，同時(shí)精確測(cè)量包氣帶水分布，并實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸和穩(wěn)定電源供電。

一種礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，所述礦排土場(chǎng)包括堆土場(chǎng)，所述系統(tǒng)設(shè)置在所述堆土場(chǎng)內(nèi)，包括隔水層和設(shè)置在其上部的多個(gè)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器包括機(jī)箱桶和與其外壁連接的卡槽，在所述卡槽內(nèi)設(shè)置有土壤監(jiān)測(cè)管；

所述土壤監(jiān)測(cè)管為長(zhǎng)條形，由凹陷方向相同的第一弧形側(cè)壁和第二弧形側(cè)壁構(gòu)成，所述第一弧形側(cè)壁的兩端與所述第二弧形側(cè)壁的兩端相連，在所述第一弧形側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)滲流孔，在所述第二弧形側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)供電極探針穿過(guò)的探針孔；多對(duì)電極探針貫穿所述第二弧形側(cè)壁和所述機(jī)箱桶的桶壁，所述電極探針包括多對(duì)溫度探針和多對(duì)濕度探針；在所述機(jī)箱桶的上部的內(nèi)壁上固定有依次與所述電極探針相連的單片機(jī)和無(wú)線傳輸裝置，在所述機(jī)箱桶的下部設(shè)置有第三線纜孔，所述單片機(jī)還與線纜管相連。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述第一弧形側(cè)壁的橫截面為直徑40mm，圓心角219°的鈍角圓弧形，所述第二弧形側(cè)壁的橫截面為直徑60mm，圓心角77°的銳角圓弧形；所述卡槽由上下兩個(gè)鐵板構(gòu)成，所述鐵板完全覆蓋所述土壤監(jiān)測(cè)管的剖面。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述線纜管為長(zhǎng)條形，其長(zhǎng)度方向垂直于所述堆土場(chǎng)的堆土方向，多個(gè)所述線纜管平行設(shè)置在所述隔水層的上部，每個(gè)所述線纜管連接有多個(gè)所述土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器；

所述線纜管包括第二線纜孔和設(shè)置在其兩側(cè)的左支撐塊和右支撐塊，在所述第二線纜孔的上部設(shè)置有頂板，所述頂板的兩側(cè)分別固定在所述左支撐塊和所述右支撐塊上，在所述左支撐塊內(nèi)部均勻設(shè)置有多個(gè)第一線纜孔，所述第一線纜孔的軸線方向垂直于所述第二線纜孔的軸線方向，所述第一線纜孔連通外部與所述第二線纜孔。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)所述線纜管連接有3個(gè)所述土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器，所述第一線纜孔的數(shù)量為3個(gè)；

所述電極探針的數(shù)量為10對(duì)，包括5對(duì)溫度探針和5對(duì)濕度探針，沿所述土壤監(jiān)測(cè)管的長(zhǎng)度方向從上至下間隔排列。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述隔水層形狀與所述堆土場(chǎng)的上表面形狀相近，由多個(gè)相同規(guī)格的高密度聚乙烯軟板密封拼接而成。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，所述隔水層距離所述堆土場(chǎng)的表面的豎直距離為1.1m，厚度為4mm，所述高密度聚乙烯軟板每塊寬度為2m，一捆長(zhǎng)度為100m。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，還包括電源線、控制中心和自動(dòng)噴水裝置；

所述電源線的一端連接所述單片機(jī)，另一端依次穿過(guò)所述第三線纜孔、所述第一線纜孔和所述第二線纜孔后與工業(yè)電源相連；所述自動(dòng)噴水裝置的數(shù)量為多個(gè)，均勻設(shè)置在所述堆土場(chǎng)的上表面和側(cè)面；所述控制中心與所述無(wú)線傳輸裝置和所述自動(dòng)噴水裝置通訊連接。

本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，其中，相鄰兩個(gè)所述線纜管之間的距離為60m，所述機(jī)箱桶高1.2m，其中，上部0.2m的長(zhǎng)度高于所述堆土場(chǎng)的表面，下端與所述隔水層相距0.1m，所述土壤監(jiān)測(cè)管高0.7m，與所述堆土場(chǎng)的表面和所述隔水層的距離均為0.2m。

采用本發(fā)明所述的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)的建立及使用方法，包括如下步驟：

(A)根據(jù)堆土場(chǎng)堆土要求，在設(shè)計(jì)的高度尚欠缺1.1m時(shí)，停止堆土，推平土場(chǎng)，鋪設(shè)隔水層；

(B)繼續(xù)堆土0.1m，在設(shè)計(jì)位置鋪設(shè)線纜管，并鋪設(shè)電線，將電源線接頭從第三線纜孔穿出，依次穿過(guò)第一線纜孔和第二線纜孔與位于所述堆土場(chǎng)側(cè)面的工業(yè)電源相連，鋪設(shè)機(jī)箱桶和土壤監(jiān)測(cè)管，繼續(xù)堆土，在所述機(jī)箱桶和所述土壤監(jiān)測(cè)管附近土壤需人工鋪平，壓勻；

(C)當(dāng)土壤堆積平面低于所述機(jī)箱桶頂端0.2m時(shí)，鋪平，種植根系長(zhǎng)為0.2～0.8m的草本植物，在所述堆土場(chǎng)表面均勻布置自動(dòng)噴水裝置；

(D)連接數(shù)據(jù)線，接通電源，開(kāi)始監(jiān)測(cè)；

(E)當(dāng)某監(jiān)測(cè)點(diǎn)任何1對(duì)濕度探針顯示土壤濕度小于19％時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)阶詣?dòng)噴水裝置的單片機(jī)上，自動(dòng)噴水裝置在此區(qū)域噴水，當(dāng)5對(duì)濕度探針顯示土壤濕度均大于30％時(shí)或者有1對(duì)濕度探針達(dá)到42％時(shí)，停止噴水；

當(dāng)最先顯示濕度值低于19％的濕度探針為從上至下第1對(duì)、第2對(duì)、第3對(duì)、第4對(duì)或第5對(duì)濕度探針時(shí)，自動(dòng)噴水裝置的噴水半徑分別為6m、8m、11m、15m和20m；

當(dāng)5對(duì)濕度探針顯示土壤濕度均大于30％時(shí)或者有1對(duì)濕度探針達(dá)到42％時(shí)，停止噴水。

本發(fā)明礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:

本發(fā)明礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)

有益效果：

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，通過(guò)穩(wěn)定電源供電、立體式分布溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、隔水層設(shè)計(jì)和智能化噴水裝置，實(shí)現(xiàn)了堆土場(chǎng)節(jié)約用水和溫濕度只能調(diào)控，為排土場(chǎng)的綠化奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

大型露天礦排土場(chǎng)平面高，且土壤透氣性強(qiáng)，保水性差，隔水層的設(shè)計(jì)改善了堆土場(chǎng)的保水性能，大大提高了水的使用效率，節(jié)約了大量水資源；

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了水資源的科學(xué)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，同時(shí)降低了工人作業(yè)強(qiáng)度，保證了工人作業(yè)安全，線纜管的設(shè)計(jì)也保證了電源線的穩(wěn)定，從而保證了這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

土壤監(jiān)測(cè)管高0.7m，按照植物根系的長(zhǎng)度，一般根系短的200-300mm，根系長(zhǎng)的300-800mm，因此監(jiān)測(cè)縱向上200-800mm的土壤溫濕度，實(shí)現(xiàn)有效土壤資源的全面溫濕度監(jiān)測(cè)。智能化的噴水裝置實(shí)現(xiàn)了土壤精確性補(bǔ)水，對(duì)于水的使用效率大大提高，對(duì)于土壤的使用效率也大大提高。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中土壤監(jiān)測(cè)管的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中土壤監(jiān)測(cè)管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中線纜管的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中線纜管的俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～圖7所示，一種礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)，礦排土場(chǎng)包括堆土場(chǎng)1，系統(tǒng)設(shè)置在堆土場(chǎng)1內(nèi)，包括隔水層2和設(shè)置在其上部的多個(gè)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器3。土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器3包括機(jī)箱桶5和與其外壁連接的卡槽6，在卡槽6內(nèi)設(shè)置有土壤監(jiān)測(cè)管7；土壤監(jiān)測(cè)管7為長(zhǎng)條形，由凹陷方向相同的第一弧形側(cè)壁701和第二弧形側(cè)壁702構(gòu)成，第一弧形側(cè)壁701的兩端與第二弧形側(cè)壁702的兩端相連，在第一弧形側(cè)壁701上設(shè)置有多個(gè)滲流孔703，在第二弧形側(cè)壁702上設(shè)置有多個(gè)供電極探針8穿過(guò)的探針孔；多對(duì)電極探針8貫穿第二弧形側(cè)壁702和機(jī)箱桶5的桶壁，電極探針8包括多對(duì)溫度探針802和多對(duì)濕度探針801；在機(jī)箱桶5的上部的內(nèi)壁上固定有依次與電極探針8相連的單片機(jī)9和無(wú)線傳輸裝置10，在機(jī)箱桶5的下部設(shè)置有第三線纜孔11，單片機(jī)9還與線纜管12相連。

以上結(jié)構(gòu)足以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還給出了以下的優(yōu)選方式：

第一弧形側(cè)壁701的橫截面為直徑40mm，圓心角219°的鈍角圓弧形，第二弧形側(cè)壁702的橫截面為直徑60mm，圓心角77°的銳角圓弧形；卡槽6由上下兩個(gè)鐵板構(gòu)成，鐵板完全覆蓋土壤監(jiān)測(cè)管7的剖面。

線纜管12為長(zhǎng)條形，其長(zhǎng)度方向垂直于堆土場(chǎng)1的堆土方向，多個(gè)線纜管12平行設(shè)置在隔水層2的上部，每個(gè)線纜管12連接有多個(gè)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器3；線纜管12包括第二線纜孔13和設(shè)置在其兩側(cè)的左支撐塊14和右支撐塊15，在第二線纜孔13的上部設(shè)置有頂板17，頂板17的兩側(cè)分別固定在左支撐塊14和右支撐塊15上，在左支撐塊14內(nèi)部均勻設(shè)置有多個(gè)第一線纜孔16，第一線纜孔16的軸線方向垂直于第二線纜孔13的軸線方向，第一線纜孔16連通外部與第二線纜孔13，這樣的設(shè)計(jì)保證了抗壓，從而保證線纜安全穩(wěn)定。

每個(gè)線纜管12連接有3個(gè)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)器3，第一線纜孔16的數(shù)量為3個(gè)，數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，3個(gè)是效果比較好的設(shè)置方式。電極探針8的數(shù)量為10對(duì)，包括5對(duì)溫度探針802和5對(duì)濕度探針801，沿土壤監(jiān)測(cè)管7的長(zhǎng)度方向從上至下間隔排列。數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，各5對(duì)是效果比較好的設(shè)置方式。

隔水層2形狀與堆土場(chǎng)1的上表面形狀相近，由多個(gè)相同規(guī)格的高密度聚乙烯軟板密封拼接而成。隔水層2距離堆土場(chǎng)1的表面的豎直距離為1.1m，厚度為4mm，高密度聚乙烯軟板每塊寬度為2m，一捆長(zhǎng)度為100m，可自由裁剪，但之間一定要密封好。

本發(fā)明的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)還包括電源線18、控制中心和自動(dòng)噴水裝置；電源線18的一端連接單片機(jī)9，另一端依次穿過(guò)第三線纜孔11、第一線纜孔16和第二線纜孔13后從堆土場(chǎng)1側(cè)面流出，與工業(yè)電源相連，保證電源供電，保證監(jiān)測(cè)過(guò)程穩(wěn)定，且線纜管12的抗壓設(shè)計(jì)保證電源線18的安全，工業(yè)用電保證用電的穩(wěn)定性，因?yàn)槎淹翀?chǎng)1表面有大量作業(yè)工作，太陽(yáng)能發(fā)電板供電不可行，一次性鋰電池供電成本高，且電量有限，不可行；較之這些，工業(yè)用電穩(wěn)定可靠，成本低廉；信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸裝置10無(wú)線傳輸?shù)娇刂浦行?，因?yàn)槎淹翀?chǎng)1表面有大量作業(yè)工作，必須無(wú)線傳輸，控制中心控制自動(dòng)噴水裝置噴水；

自動(dòng)噴水裝置的數(shù)量為多個(gè)，均勻設(shè)置在堆土場(chǎng)1的上表面和側(cè)面；控制中心與無(wú)線傳輸裝置10和自動(dòng)噴水裝置通訊連接。相鄰兩個(gè)線纜管12之間的距離為60m，機(jī)箱桶5高1.2m，其中，上部0.2m的長(zhǎng)度高于堆土場(chǎng)1的表面，下端與隔水層2相距0.1m，土壤監(jiān)測(cè)管7高0.7m，與堆土場(chǎng)1的表面和隔水層2的距離均為0.2m，即監(jiān)測(cè)地表以下0.2m至地表以下0.9m之間的溫濕度，這個(gè)區(qū)域也是堆土場(chǎng)根系發(fā)育的區(qū)域。

本發(fā)明的礦排土場(chǎng)土壤溫濕度監(jiān)測(cè)及智能化調(diào)控系統(tǒng)的建立及使用方法，包括如下步驟：

(A)根據(jù)堆土場(chǎng)1堆土要求，在設(shè)計(jì)的高度尚欠缺1.1m時(shí)，停止堆土，推平土場(chǎng)，鋪設(shè)隔水層2；

(B)繼續(xù)堆土0.1m，在設(shè)計(jì)位置鋪設(shè)線纜管12，并鋪設(shè)電線，將電源線18接頭從第三線纜孔11穿出，依次穿過(guò)第一線纜孔16和第二線纜孔13與位于堆土場(chǎng)1側(cè)面的工業(yè)電源相連，鋪設(shè)機(jī)箱桶5和土壤監(jiān)測(cè)管7，繼續(xù)堆土，在機(jī)箱桶5和土壤監(jiān)測(cè)管7附近在機(jī)箱桶5和土壤監(jiān)測(cè)管7附近不能車(chē)廂直接卸土，土壤需人工鋪平，壓勻；

(C)當(dāng)土壤堆積平面低于機(jī)箱桶5頂端0.2m時(shí)，鋪平，種植根系長(zhǎng)為0.2～0.8m的草本植物，在堆土場(chǎng)1表面和側(cè)面均勻布置自動(dòng)噴水裝置；

(D)連接數(shù)據(jù)線，接通電源，開(kāi)始監(jiān)測(cè)；

(E)當(dāng)某監(jiān)測(cè)點(diǎn)任何1對(duì)濕度探針801顯示土壤濕度小于19％時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)阶詣?dòng)噴水裝置的單片機(jī)上，自動(dòng)噴水裝置在此區(qū)域噴水，當(dāng)5對(duì)濕度探針801顯示土壤濕度均大于30％時(shí)或者有1對(duì)濕度探針801達(dá)到42％時(shí)，停止噴水；

當(dāng)最先顯示濕度值低于19％的濕度探針801為從上至下第1對(duì)、第2對(duì)、第3對(duì)、第4對(duì)或第5對(duì)濕度探針時(shí)，自動(dòng)噴水裝置的噴水半徑分別為6m、8m、11m、15m和20m；

當(dāng)5對(duì)濕度探針801顯示土壤濕度均大于30％時(shí)或者有1對(duì)濕度探針801達(dá)到42％時(shí)，停止噴水。

本發(fā)明的所有數(shù)量以及設(shè)置的數(shù)值都是優(yōu)選方式，并不是對(duì)技術(shù)方案的限定，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明給出的所有數(shù)量以及設(shè)置的數(shù)值是在實(shí)際生產(chǎn)和實(shí)踐中得到的最優(yōu)的設(shè)置方式，效果比別的數(shù)值要好。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。