1.本发明涉及测量工程技术领域，具体而言，涉及农田灌溉水位监测装置。
背景技术：
2.离子浓度对于农作物的生长具有较大的影响作用。过高的离子浓度会对农作物的生长起到抑制作用，而过低的离子浓度则不利于农作物的生长。
3.现目前对于离子浓度的检测多是在农田内采样，然后在实验室内通过分析仪器对农田灌溉水的成分进行分析以得到离子浓度。该方法多用于对农作物生长周期特定的时间点进行研究分析，即在农作物全生长周期的特定时间点进行采样分析。
4.然而，采用上述方法进行农作物生长分析的研究中，只能获得农作物全生长周期中大致的离子浓度变化趋势，例如在两次采样时间点之间的时间段中，离子浓度变化是不确定的，若需要进行离子浓度对农作物生长的影响的更精细的研究，还需要获得农作物全生长周期下离子浓度的变化趋势。故如何获得农作物全生长周期下的离子浓度的变化趋势亟待解决。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是如何在农作物全生长周期下进行农田灌溉水离子浓度的监测，目的在于提供一种农田灌溉水位监测装置。
6.本发明通过下述技术方案实现：本发明提供的农田灌溉水位监测装置包括观察管、预埋管、摄入管以及离子浓度在线监测仪；所述观察管、预埋管、摄入管依次连接以形成连通器；所述预埋管用于预埋于田埂；所述观察管的管壁设置有透明窗，所述透明窗的长度方向与所述观察管的长度方向平行，在所述透明窗的长度方向上刻印有刻度；所述摄入管的管壁设置有摄入口以使农田灌溉水进入所述摄入管中，所述摄入口的长度方向与所述摄入管的长度方向平行，所述摄入口内嵌合有滤网；所述离子浓度在线监测仪包括信号检测器件和信号处理装置；所述信号处理装置配置有用于远程通讯的通信模块；所述信号检测器件包括在线离子电极、温度传感器以及参比电极，在线离子电极、温度传感器以及参比电极分别与信号处理装置相连，信号检测器件安装于所述摄入管的内壁上并位于所述摄入管上接近所述预埋管的一端以使在线离子电极、温度传感器以及参比电极均暴露在摄入管内的空间中。
7.本发明通过连通器的原理实现基本的水位监测功能。
8.而针对农田灌溉水的离子浓度进行在线监测时，需要将离子浓度在线监测仪的信号检测器件持续的置于农田灌溉水中以使离子浓度在线监测仪能够实时获得农田灌溉水中的离子浓度。然而，在农田灌溉水的检测环境中，农田灌溉水中存在有大量的淤泥，并且
还伴随有各种动物，若直接将信号检测器件置于农田灌溉水中，一方面需要考虑淤泥附着于信号检测器件导致监测失效，另一方面需要考虑农田灌溉水中动物对信号检测器件的破坏导致监测失效。故此，本发明在摄入管的管壁上设置滤网，能够过滤农田灌溉水中的淤泥以及其他杂物，例如动物的尸体、农作物掉落的枝叶等，从而保证进入摄入管内的农田灌溉水相对洁净，继而避免信号检测器件被覆盖而导致监测失效；并且，摄入管也为信号检测器件提供了相对安全的监测环境，能够避免农田灌溉水中动物的干扰而导致信号检测器件被破坏的问题。所以，本发明能够实现在农田灌溉水环境下的离子浓度实时监测，从而实现农作物全生长周期下离子浓度的变化趋势监测，进而利于进行离子浓度对农作物生长的影响问题的精细研究。
9.在一些实施例中，所述摄入口上接近所述预埋管的端部边沿被构造成倒角结构以形成溜泥部。
10.在一些实施例中，所述清理组件包括滑块，所述滑块通过连接杆与所述刷块连接；所述摄入管的外壁上设置有滑槽，所述滑槽具有避让腔、活动腔以及安装腔，所述活动腔与所述滑块相适应以使滑块能够在所述活动腔内滑动，所述安装腔位于所述活动腔的一端用以通过所述滑块，所述活动腔通过所述避让腔与摄入管的外部空间连通，所述避让腔用以避让所述连接杆。
11.在一些实施例中，所述滑块包括保持壳体、隔板以及钢球；两个所述隔板平行间隔设置于所述保持壳体内，所述钢球设置于所述隔板与所述保持壳体之间以形成钢球保持架。
12.在一些实施例中，所述滑块具有连接柱；所述连接杆具有支撑段和连接段，所述连接段与所述支撑段旋转连接，所述连接段与所述连接柱螺纹连接。
13.在一些实施例中，所述清理组件包括操纵杆，所述操纵杆与所述刷块连接，所述操纵杆与所述摄入管滑动连接。
14.在一些实施例中，所述清理组件包括定位组件，所述定位组件包括连接块、操纵按钮以及压缩弹簧；所述连接块与所述摄入管连接，所述连接块设置有过孔以供所述操纵杆同轴通过，所述连接块上还设置有与所述过孔垂直相通的安装孔；所述操纵按钮一端设置于所述安装孔中，该端与所述连接块之间设置有压缩弹簧以使所述操纵按钮抵靠在所述操纵杆上；所述操纵杆上设置有定位孔，当所述操纵杆相对于所述连接块滑动到一定位置时，所述操纵按钮能够进入所述定位孔。
15.在一些实施例中，所述预埋管上接近所述观察管的一端设置有泄水通道。
16.在一些实施例中，所述预埋管上设置有定位凸起。
17.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明提供的农田灌溉水位监测装置，将信号检测器件设置于摄入管内并通过滤网摄入农田灌溉水，使得信号检测器件处于相对安全的环境，能够避免农田灌溉水对其造成破坏，保证监测装置长期稳定有效运行。
18.2、本发明提供的农田灌溉水位监测装置，通过在摄入管上设置滤网，使得在线离
子电极处于相对洁净的灌溉水环境中，能够避免农田灌溉水附着于信号检测器件导致监测失效的问题，保证监测装置长期稳定的有效监测，从而实现农作物全生长周期下农田灌溉水离子浓度的实时监测。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例提供的农田灌溉水位监测装置的第一轴侧结构示意图；图2为本发明实施例提供的农田灌溉水位监测装置的第二轴侧结构示意图；图3为本发明实施例提供的农田灌溉水位监测装置的正视结构示意图；图4为所述图3的俯视结构示意图；图5为所述图3中b-b剖视结构示意图；图6为所述图5中ⅲ处的局部放大结构示意图；图7为本发明实施例提供的一种滑块的剖视结构示意图；图8为所述图3的右视结构示意图；图9为所述图8中a-a剖视结构示意图；图10为所述图9中ⅰ处的局部放大结构示意图；图11为所述图9中ⅱ处的局部放大结构示意图；图12为所述图8中ⅳ处的局部放大结构示意图；图13为本发明实施例提供的一种清理组件的结构示意图；图14为所述图9中
ⅴ
处的局部放大结构示意图；图15为所述图9中ⅵ处的局部放大结构示意图。
21.附图中标记及对应的零部件名称：1-观察管，11-透明疏水膜，12-透明窗，2-摄入管，21-清理组件， 211-操纵杆，212-刷块，213-滑块，2131-保持壳体，2132-第一隔板，2133-第一钢球，2134-第二隔板，2135-第二钢球，2136-连接柱，214-连接杆，2141-支撑段，2142-连接段，215-定位组件，2151-连接块，2152-操纵按钮，2153-压缩弹簧，22-滤网，23-滑槽，231-避让腔，232-活动腔，233-安装腔，24-溜泥部，25-安装板，26-安装通道，3-预埋管，31-定位凸起，32-泄水通道，321-泄水管，322-泄水盖，4-离子浓度在线监测仪，41-在线离子电极，42-第一固定环，43-导线，44-第二固定环。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
23.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，
为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
24.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
25.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
26.如图1~图13所示，在本发明提供的农田灌溉水位监测装置的一个实施例中，该农田灌溉水位监测装置包括观察管1、预埋管3、摄入管2以及离子浓度在线监测仪4；观察管1、预埋管3、摄入管2依次连接以形成连通器；预埋管3用于预埋于田埂；观察管1的管壁设置有透明窗12，透明窗12的长度方向与观察管1的长度方向平行，在透明窗12的长度方向上刻印有刻度；摄入管2的管壁设置有摄入口以使农田灌溉水进入摄入管2中，摄入口的长度方向与摄入管2的长度方向平行，摄入口内嵌合有滤网22；离子浓度在线监测仪4包括信号检测器件和信号处理装置；信号处理装置配置有用于远程通讯的通信模块；信号检测器件包括在线离子电极41、温度传感器以及参比电极，在线离子电极41、温度传感器以及参比电极分别与信号处理装置相连，信号检测器件安装于摄入管2的内壁上并位于摄入管2上接近预埋管3的一端以使在线离子电极41、温度传感器以及参比电极均暴露在摄入管2内的空间中。
27.具体而言，观察管1、预埋管3以及摄入管2均被配置为圆管，观察管1的轴线与摄入管2的轴线平行，观察管1的轴线与预埋管3的轴线垂直；预埋管3两端通过圆形弯管分别与观察管1、摄入管2连接；摄入管2上远离预埋管3的一端封口，摄入管2的管壁上开设一摄入口用以通过灌溉水，摄入口为方形口，摄入口的长度方向与摄入管2的轴线平行，摄入口内嵌合有滤网22，在摄入管2的径向方向上，滤网22与摄入管2的外壁之间具有间距，摄入管2的管壁自封口的一端向内开设盲孔，摄入管2自内壁设有凹槽，该凹槽与所述盲孔连通，该凹槽与盲孔共同形成安装通道26，所述凹槽的槽口可拆卸的设置有与之适配的安装板25，安装板25与凹槽的槽口之间密封处理以防止农田灌溉水进入安装通道26，摄入管2自内壁还开设有安装孔，该安装孔与安装通道26之间设有避让通道，离子浓度在线监测仪4的信号检测器件密封安装于安装孔内，信号检测器件尾部的导线43依次穿过避让通道、安装通道26与离子浓度在线监测仪4的信号处理装置连接，其中信号检测器件尾部设有第一固定环42，该第一固定环42用于套接于导线43以使导线43免于摆动，在安装通道26的端部设置有第二固定环44，该第二固定环44用于套接于导线43以使导线43免于摆动。
28.农田灌溉水经滤网22到达摄入管2中，在线离子电极41及参比电极与农田灌溉水直接接触，在线离子电极41、参比电极以及农田灌溉水相当于构成一个电化学体系(等价于
化学电池)：被测离子与在线离子电极41的选择膜发生电化学反应形成一个与 离子浓度有关的电位e，参比电极则始终保持一个稳定的电位e0，在线离子电极41及参比电极作为化学电池的两极，其输出电压v＝e-e0与被测溶液的离子浓度以及温度有关。 在恒定的温度下，该输出电压与被测离子浓度之间的关系符合能斯特原理，因此可以将电压信号转换成离子浓度信号。但当温度发生变化时，其输出电压与被测离子浓度之间的关系就发生了变化。由于本实施例旨在监测农作物全生长周期下农田灌溉水的离子浓度，农田灌溉水的温度变化幅度较大，故设置温度传感器对农田灌溉水的环境温度进行实施的监测，从而实现温度补偿，保证离子浓度监测结果的准确性。
29.可理解的是，本实施例中的信号处理装置配置了用于远程通讯的通信模块，其可以与其他移动终端通讯连接，例如手机、平板电脑，从而实现异地监控。
30.可理解的是，在本实施例中，信号检测器件的安装位置处于摄入管2上接近预埋管3的一端，如此设置主要是为了保证在农田灌溉水水位较低的情况下能够实现离子浓度的监测。需得注意的是，本实施例提供的农田灌溉水位监测装置在安装时需要将部分滤网22埋入农田内的淤泥中，当农田内的灌溉水水位较低时，灌溉水在水头压力的作用下自淤泥与滤网22的交界处渗出进入摄入管2中，由此，信号检测器件的安装位置较滤网22更加接近预埋管3，如此设置，才能在农田灌溉水位较低的情况下保证离子浓度被有效监测。
31.滤网22在长时间的使用状态下，由于水流的带动，农田灌溉水中的淤泥、动植物的尸体等会附着与滤网22上，长此以往，随着附着层厚度增加，滤网22会被堵塞，导致摄入管2内外的离子浓度存在差异，并且，连通器内部被堵塞后还会影响水位的测量，故在一实施例中，摄入管2上滑动连接一清理组件21，清理组件21的可滑动方向与摄入管2的轴线平行，清理组件21具有一刷块212，刷块212抵接在滤网22上，清理组件21相对于摄入管2滑动时，刷块212便能与滤网22产生相对摩擦以实现滤网22的清理。
32.可理解的是，本实施例中的预埋管3通过圆形弯管与观察管1、摄入管2分别连接一方面对灌溉水的流动起到了更好的疏导作用；另一方面圆形弯管对于水压的承受能力更大，应力集中发生的可能更小，对于预埋管3的厚度、材料的要求可以设置得较低。
33.可理解的是，本实施例中的刷块212与滤网22抵接后，由于滤网22与摄入管2的外侧壁之间具有间距，摄入口的内壁对刷块212的运动起到了导向作用。对于清理组件21来说，其与摄入管2的滑动连接的精度要求可以设置的相对较低。
34.可理解的是，本实施例中的滤网22主要用来过滤泥沙，故滤网22优选的采用泥沙过滤网22。在其他实施例中，根据农田的泥土沉积量、沉积深度、粒径等因素可以选用其他尺寸合适的滤网22。
35.可理解的是，本实施例中，通过在透明窗12上设置一定精度的刻度，能够实现水位数据的直接观测。
36.需要说明的是，本实施例中刷块212就是块体上设置刷毛的结构。
37.在一些实施例中，请参阅图4~图5，观察管1的内管壁上设置有透明疏水膜11。透明疏水膜11的设置能够防止灌溉水与观察管1之间发生毛细作用导致液面不平，从而便于工作人员观测到精确的水位数据。
38.在一些实施例中，请参阅图11，摄入口上接近预埋管3的端部边沿被构造成倒角结构以形成溜泥部24。
39.泥土大量沉积与农田的底部，随着时间的推移，农田底部的泥土深度可能会逐渐增大，并且部分漂浮的泥土由于重力作用也会聚集于水位较低的位置，所以摄入口中接近农田底部的一端的泥土堆积量一般是最大的，通过溜泥部24的设置能够在清理时对堆积的泥土起到一定的导向作用，从而使泥土更容易离开摄入口，防止滤网22被堵塞。
40.作为清理组件21的一种具体实施例，请参阅图5~图10以及图12，清理组件21包括滑块213，滑块213通过连接杆214与刷块212连接；摄入管2的外壁上设置有滑槽23，滑槽23用于与所述滑块213配合以形成滑动连接，滑槽23具体包括避让腔231、活动腔232以及安装腔233，活动腔232与滑块213相适应以使滑块213能够在活动腔232内滑动，活动腔232的长度方向与摄入管2的轴线平行，安装腔233位于活动腔232的一端用以通过滑块213，安装腔233位于活动腔232上远离预埋管3的一端，滑块213位于安装腔233内后，通过滑动进入活动腔232，如此设置能够实现滑块213的更换，便于清理组件21的维护；活动腔232通过避让腔231与摄入管2的外部空间连通，避让腔231具有与活动腔232相等的长度，避让腔231的宽度小于活动腔232的宽度以对滑块213形成限位，防止滑块213自避让腔231内滑出，避让腔231用以避让连接杆214。
41.在一些实施例中，可参阅图7，滑块213包括保持壳体2131、隔板以及钢球；两个隔板平行间隔设置于保持壳体2131内，钢球设置于隔板与保持壳体2131之间以形成钢球保持架。
42.需要说明的是，在保持壳体2131上开有小于钢球直径的圆孔，而隔板上也设置有小于钢球直径的圆孔，钢球被限制在隔板与保护壳体之间，从而形成钢球保持架。
43.具体而言，隔板被分为第一隔板2132和第二隔板2134，而钢球被分为第一钢球2133和第二钢球2135；保持壳体2131为空心的长方体，保持壳体2131的其中一面设置可开合的盖板以作为安装施工面；第一隔板2132与第二隔板2134板面平行设置，且相互之间设置有间隔，第一隔板2132与保护壳体之间设置有间隔，在该间隔之间设置若干第一钢球2133，第一隔板2132、第一钢球2133与保持壳体2131形成钢球保持架；第二隔板2134与盖板之间设置有间隔，在该间隔之间设置有第二钢球2135，第二隔板2134、第二钢球2135、盖板形成钢球保持架。
44.如此设置，滑块213与滑槽23配合紧凑的情况下，滑块213与滑槽23之间为多点接触，摩擦阻力较小，且配合面积更少，滑块213与滑槽23之间不容易发生卡滞在一些实施例中，可参阅图7，滑块213具有连接柱2136；连接杆214具有支撑段2141和连接段2142，连接段2142与支撑段2141旋转连接，连接段2142与连接柱2136螺纹连接。
45.如此设置，能够实现在不拆卸滑块213的基础上对刷块212进行拆卸，便于清理组件21的维护。
46.在一些实施例中，可参阅图8~图9，清理组件21还包括操纵杆 211，操纵杆 211与刷块212连接，操纵杆 211与摄入管2滑动连接。操纵杆 211的设置能够便于工作人员间接的对刷块212进行操作。
47.在一些实施例中，请参阅图10，清理组件21还包括定位组件215，定位组件215包括连接块2151、操纵按钮2152以及压缩弹簧2153；连接块2151与摄入管2连接，连接块2151设置有过孔以供操纵杆 211同轴通过，操纵杆 211在该过孔内可沿自身轴线滑动，连接块
2151上还设置有与过孔垂直相通的安装孔；操纵按钮2152一端设置于安装孔中，该端与连接块2151之间设置有压缩弹簧2153以使操纵按钮2152抵靠在操纵杆 211上，操纵按钮2152另一端位于连接块2151外部以供工作人员操作；操纵杆 211上设置有定位孔，当操纵杆 211相对于连接块2151滑动到一定位置时，操纵按钮2152能够进入定位孔。
48.可理解的是，根据定位孔的设置位置不同，刷块212对应于摄入口的位置也不同。在不清理滤网22时，刷块212适宜停留在摄入口较上方的位置，避免泥土沉积到刷块212上，故定位孔位于操纵杆 211上接近刷块212的一端。
49.在一些实施例中，预埋管3上接近观察管1的一端设置有泄水通道32。摄入管2内总会沉积一定的泥沙，或是来自农田外部的空气中，或是在刷块212的挤压作用下被动进入摄入管2内，故预埋管3上设置一泄水通道32以排放泥沙。
50.在一些实施例中，预埋管3上设置有定位凸起31。将预埋管3埋入田埂后，定位凸起31便嵌合到田埂中，定位凸起31能够对预埋管3形成周向限位，从而防止观察管1倾斜。
51.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。