本实用新型涉及一种补水排水装置，具体涉及一种用于湿地的补水排水装置。
背景技术：
水文情势是决定湿地生态系统功能的最重要因素之一，其对湿地植被的演替起着决定性作用，进一步影响水鸟、鱼类等湿地动物的栖息、繁殖等。针对湿地生态系统开展水位变化效应的相关研究，不仅有助于理解湿地的生态过程，而且对于湿地管理和湿地恢复等具有指导意义。但在自然湿地中布置水位自动控制设备存在如下重要难点：1)虽然可以采取一定的隔离措施切断样方内水体与周边水体的横向联系，但垂向水体交换依然存在，这就导致在设置低于自然水位的控制实验时无法通过蒸发降低样方内的水位，反而由于周边水体的补给作用而慢慢于周边水体水位持平；2)生态学实验必须设置不同的水位梯度及重复，因此，要求水位自动控制设备具有对各样方可实验独立控制，即各样方的补排水可同时进行且互不影响。
虽然在厂矿锅炉等采用的自动水位控制设备中有的可以试验自动补排水功能，但其往往只有一个回路，不能满足生态学实验的要求。在生态学研究中需要设置不同的水位梯度，且每个梯度均需要三个以上的重复，这是工业用设备通常不具备的。而现有农业和生态学研究中的设备虽有多路控制，但其往往不考虑排水的需求，只对样方进行补水，由降水造成的水位上升则通过蒸发与土壤下渗自然排出。但在沼泽湿地中由于地表积水的存在，同时在设计水位控制实验时需要针对低于自然水位的水文情势开展研究，因此要求自动水位控制装置在具备自动补水功能的同时还具备自动排水功能。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了克服现有农业与生态学领域的自动水位控制设备只有补水功能，而其他领域中具有自动补排水功能的自动水位控制设备仅有一个回路的问题，提供了一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备。
本实用新型的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备，包括控制中枢和补水泵，还包括排水泵和多条补排水循环回路；
控制中枢包括补水泵变频器、排水泵变频器和液位控制器；
每条补排水循环回路对应为一个样方池补排水；液位控制器用于采集样方池内的液位信号；补水泵用于将补水池中的水泵入样方池，排水泵用于将样方池中的水排出；
补水泵变频器的变频信号输出端连接补水泵的变频信号输入端；排水泵变频器的变频信号输出端连接排水泵的变频信号输入端。
本实用新型的有益效果是：一套设备中具有多个回路，且每个回路分别独立控制，同时设备兼具有补水和排水功能，且补水和排水可同时进行。
附图说明
图1为本实用新型的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备的结构示意图；
图2为本实用新型的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备的液位控制器的电路结构示意图；
图3～图5为本实用新型的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备的电气原理图。
具体实施方式
具体实施方式一
如图1所示，本发明的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备，包括控制中枢1和补水泵2，其特征在于，还包括排水泵4和多条补排水循环回路；其中，控制中枢1包括补水泵变频器6、排水泵变频器7和液位控制器8。
液位控制器8用于采集样方池9内的液位，其信号采集端安装于样方池9内，用于采集样方池9内液位高度，并根据不同的液位高度来开启或关闭补水电磁阀10和排水电磁阀11。
补水泵2与补排水循环回路的进水口连通、用于将补水池中的水泵入样方池9，补水池中为原位沼泽水。补水泵变频器6的变频信号输出端连接补水泵2的变频信号输入端，用于控制补水泵电机，补水泵变频器6与电源之间设有开关QF1，补水泵变频器6可以为OMXON的X-680通用型变频调速器。
排水泵4与补排水循环回路的出水口连通、用于将样方池9中的水排出；排水泵变频器7的变频信号输出端连接排水泵4的变频信号输入端，用于控制排水泵电机，排水泵变频器7与电源之间设有开关QF2，排水泵变频器7可以为OMXON的X-600通用型变频调速器。
每条补排水循环回路对应为一个样方池9补排水，每条补排水循环回路分别独立控制，同时设备兼具有补水和排水功能，且补水和排水可同时进行。
优选将补排水循环回路和样方池9的数量设为30组，该30个样方池9内的液位高度根据需要可以分为4个水位梯度：(1)基准水位，为漂浮的根系层与黏土层相接时的水位高度；(2)基准水位+10cm；(3)基准水位-10cm；(4)基准水位-20cm。
将30个样方池9分为四个份，分别以上述的4个水位梯度进行液位控制器8的信号采集端的设置，比如在观察基准水位的样方池9内，令基准水位位于低液位和高液位之间，在观察基准水位+10cm的样方池9内，令基准水位+10cm的水位位于低液位和高液位之间，以此类推。
具体实施方式二
本具体实施方式二与具体实施方式一的区别在于，如图1和图5所示，补水泵2通过补水管路3连通样方池9，排水泵4通过排水管路5连通样方池9；补水管路3上设有补水电磁阀10，排水管路5上设有排水电磁阀11，排水电磁阀11为DC1～DC30，补水电磁阀10为DC31～DC60。补水电磁阀10和排水电磁阀11能够控制补水管路3或排水管路5的通断。
具体实施方式三
本具体实施方式三与具体实施方式二的区别在于，根据图2和图4所示，
液位控制器8可以采用AMDJ-3S220电极式液位控制器，该液位控制器8包括高液位继电器13和低液位继电器14，且该液位控制器8能够采集四个不同的液位，即设定为采集的样方池9内的液位信号包括：超高液位信号、高液位信号、低液位信号和超低液位信号，
超高液位信号和高液位信号分别输入高液位继电器13的电平信号输入端、且高液位继电器13的常开触点接入排水电磁阀11的电源输入端和电源之间；排水电磁阀11为常闭电磁阀。
低液位信号和超低液位信号分别输入低液位继电器14的电平信号输入端、且低液位继电器14的常开触点接入补水电磁阀10的电源输入端和电源之间；补水电磁阀10为常开电磁阀。
其中指示灯a为电源指示灯，通电时绿色常亮，指示灯b和指示灯c分别为低液位/超低液位指示灯和高液位/超高液位指示灯。
液位控制器8的信号采集端为电极，其有一个共用端电极(最低处)和四个液位采集电极共五个电极，能够测量四个液位，即超低液位D、低液位C、高液位B和超高液位A(高于共用端电极G由下至上依次设置)。
并且，每个液位控制器8与电源之间均设有开关SB2～SB31，高液位继电器13为KA1～KA30，低液位继电器14为KA31～KA60。
以下说明液位控制器8工作原理：
1、接通电源后，样方池9水位低于超低液位时，绿电源指示灯a常亮，指示灯b、c均为绿色，两继电器均处于释放状态；
2、当液位上升，达到超低液位时，指示灯b、c及两继电器均保持原状态，当液位达到低液位时，指示灯b变为红色，低液位继电器14吸合，此时控制补水电磁阀10闭合，补水管路3处于非连通状态；
3、当液位达到高液位时，指示灯c及高液位继电器13均保持原状态，当液位达到超高液位时，指示灯c变为红色，高液位继电器13吸合，此时控制排水电磁阀11打开，排水管路5处于连通状态；
4、当液位下降，低于超高液位时，指示灯c红灯亮，高液位继电器13保持吸合状态；当液位低于高液位时，指示灯c由红色变为绿色，高液位继电器13释放，此时控制排水电磁阀11闭合，排水管路5处于非连通状态；
5、当液位低于下限时，指示灯b保持红色，低液位继电器14仍处于吸合状态，当液位低于超低液位时，指示灯b由红色变为绿色，低液位继电器14释放，此时控制补水电磁阀10打开，补水管路3处于连通状态。
具体实施方式四
本具体实施方式四与具体实施方式一的区别在于，如图1、图3和图4所示，
排水泵4与排水管路5之间的通路上设有排水装置12，排水装置12包括真空罐和真空罐继电器16(KA61)；真空罐内安装有真空罐液位计15、真空罐的罐壁上设有出水阀19(DC63)和气压平衡阀20(DC64)；真空罐与排水管路5之间可以设有阀门DC61，真空罐与排水泵4之间可以设有阀门DC62。
真空罐液位计15采集真空罐内的液位即高液位31A和低液位31B，在液位达到31B时，真空罐继电器16是闭合状态，而达到31A时，真空罐继电器16是断开状态；真空罐液位计15的液位信号输出端连接真空罐继电器16的电平信号输入端、真空罐继电器16的常开触点分别接入出水阀19(DC63)的电源输入端和电源之间、以及气压平衡阀20(DC64)的电源输入端和电源之间；
真空罐继电器16的常闭触点的一端连接排水泵变频器7的FWD控制信号输入端、另一端连接高液位继电器13的常开触点、高液位继电器13的常开触点的另一端连接排水泵变频器7的COM控制信号输入端；且真空罐继电器16的常闭触点与FWD控制信号输入端之间还设有排水泵4开关SB33。
真空罐继电器16的常闭触点连接排水变频继电器23的常开触点，排水变频继电器23的常开触点接入排水泵变频器7的两个控制信号输入端TA端子与TB端子之间；且真空罐继电器16为常闭继电器、排水变频继电器为常开继电器。
具体实施方式五
本具体实施方式五与具体实施方式一的区别在于，如图1所示，多个补水管路3通过一个补水分水器21与补水泵2连通，多个排水管路5通过一个排水分水器22与排水装置12连通。
补水分水器21和排水分水器22均为分水器，便于集中管理。
具体实施方式六
本具体实施方式六与具体实施方式五的区别在于，如图4所示，控制中枢1还包括恒压供水控制器18，恒压供水器可以采用OMXON微电脑恒压供水控制器，该恒压供水控制器18的控制信号输出端连接补水泵变频器6的控制信号输入端，具体与补水泵变频器6的V1、FWD、GND和COM端子连接，信号输入端连接远传压力表17的水压信号输出端，用于接收远传压力表17的水压信号后发送控制信号至补水泵变频器6，令其控制补水泵2启动或停止。
远传压力表17用于测量补水分水器21内水压，其测量端安装在补水分水器21上，用于检测补水管路3的水压是否超过设定阈值。设定补水分水器压力达到预设值(0.4MPa)时，补水泵变频器6停止输出电压，补水泵2停止工作。
具体实施方式七
本具体实施方式七与具体实施方式一的区别在于，根据权利要求1所述的一种用于湿地生态系统的原位自动补排水设备，其特征在于，补水泵2、排水管路5和排水电磁阀11的来水端均安装有过滤装置。
过滤装置用于过滤泥沙等颗粒物，防止堵塞管道、阀门和水泵等设备。
具体实施方式八
本具体实施方式八与具体实施方式一的区别在于，补水泵2为卧式自吸离心泵，该卧式自吸离心泵可以采用40CWZ-6型卧式自吸离心泵。
具体实施方式九
本具体实施方式九与具体实施方式一的区别在于，排水泵4为水环真空泵，该水环真空泵可以采用2BV2070型水环真空泵。
具体实施方式十
本具体实施方式十与具体实施方式一的区别在于，本具体实施方式中设备还包括浪涌保护器24，该浪涌保护器24的输入端连接电源火线和零线、且安装于所有用电器之前。浪涌保护器可以采用DELIXI的HDYE-40。
具体的工作流程如下
1)使所有设备将均处于电源接通状态。
2)若某一样方池9或某几个样方池9水位(以1号样方池为例)低于超低液位时，即1号样方池9水位低于1D时，1号样方池9对应的液位控制器8中的两个继电器均处于释放状态，补水电磁阀DC31处于打开状态，补水泵变频器6输出电压，补水泵2开始工作，从补水池抽取沼泽水向1号样方池9补水；
3)当水位逐渐上升到达1D时，各设备继续按当前状态工作；
4)当水位上升到1C时，低液位继电器14(KA31)吸合，补水电磁阀10(DC31)关闭，1号样方池9停止补水，补水泵2继续工作，当补水分水器21中压力达到预设值(优选0.4MPa)时，补水泵变频器6停止输出电压，补水泵2停止工作；
5)当有降雨存在时，样方池9内水位上升，当水位上升到1B时，液位控制器8中的两个继电器继续保持原状态，所有设备都不动作；
6)当水位继续上升，达到1A时，高液位继电器13(KA1)吸合，排水电磁阀11(DC1)打开，阀门DC61、阀门DC62打开，排水泵变频器7输出电压，排水泵4开始工作，并且在真空罐内形成负压，将1号样方池9中的水抽出吸入真空罐内(此时判断，如果真空罐内水位达到高液位31A时，真空罐继电器16(K61)断开，阀门DC61、阀门DC62关闭，排水泵变频器7停止输出电压，排水泵4停止工作，出水阀19(DC63)、气压平衡阀20(DC64)打开，空气从气压平衡阀20(DC64)进入真空罐平衡压力，真空罐内储存的水通过出水阀19(DC63)排入沼泽；当真空罐内的水位下降到低液位31B时，真空罐继电器16(K61)吸合，出水阀19(DC63)、气压平衡阀20(DC64)关闭，阀门DC61、阀门DC62打开，排水泵变频器7开始输出电压，排水泵4开始工作，继续吸取1号样方池9内的水)；
7)当水位逐渐下降，低于1B时，高液位继电器13(KA1)释放，排水电磁阀11(DC1)关闭，阀门DC61、阀门DC62关闭，排水泵变频器7停止输出电压，排水泵4停止工作，1号样方池9停止向外排水。
8)当水位下降超过1D时，本套设备将重复动作2)、3)、4)，进行补水；或当又有降雨发生时，本套设备将重复动作5)、6)、7)，进行排水。
本实用新型中的控制中枢以及各个开关等，均安装在电控箱中。