地表可燃物含水率自动提升称重测量方法及采样称重装置制造方法
【专利摘要】地表可燃物含水率自动提升称重测量方法及采样称重装置，属于可燃物物理性质指标测量方法及其测量仪器领域。本发明为了解决现有的称重法烘干耗时长，无法实时获得可燃物的含水率，无法用于森林火险预报中的问题。利用采样刀、采样撮及分层梳对可燃物床层进行取样并制备待称量可燃物，将待称量可燃物置于称量托盘中并放入野外环境，安装提升式称重测量装置，在采样撮外侧取同厚度地表细小可燃物少量，称量鲜重并记录，装于塑料袋内密封，带回实验室后置烘箱中烘干，取出称干重并计算待称量可燃物的初始含水率，从而确定了待称可燃物干质量。然后通过电子设备进行可燃物含水率的实时监测。本发明用于地表可燃物含水率监测。
【专利说明】地表可燃物含水率自动提升称重测量方法及采样称重装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地表可燃物含水率测量方法及采样称重装置，具体涉及一种地表可燃物含水率自动提升称重测量方法及采样称重装置，属于可燃物物理性质指标测量方法及其测量仪器领域。
【背景技术】
[0002]森林火灾是对森林破坏最严重的灾害之一。做好森林火险预报是预防森林火灾的重要手段。可燃物的含水率影响着林火发生的可能性和着火后的火行为。准确实时地获取森林可燃物的含水率是森林火险预报的核心任务。地表细小可燃物是指林下地表的尚未分解的凋落物，包括落叶和枯枝等。可燃物床层是指地表具有一定厚度的可燃物集合体。地表细小可燃物床层的含水率是决定火险的最主要因素，准确获得该类可燃物的含水率是火险预报的核心任务。
[0003]目前常用的可燃物含水率的测定方法有两类:一类是称重法，另一类是预测法。称重法通过对可燃物的干质量和鲜质量的分别称量，得到可燃物中的水分质量，再除以可燃物干质量即为可燃物的含水率。称重法根据取样方式分成破坏性和非破坏性两种。破坏性采样称重法一般在野外直接取样并现场称量可燃物鲜重，然后带回实验室烘干后称干重，再计算含水率。这种方法测量结果最准确，但烘干时间一般都在8个小时以上，一方面需要人工采样，另一方面不能实时得到可燃物的含水率，因此，无法在火险预报中应用。非破坏采样称重法是将事先人工制备的可燃物放到森林环境中，定时称量其鲜重，然后计算出含水率。这种方法有两个做法，一种做法采用已知质量的木棒作为可燃物的替代材料，如美国采用的是干质量为IOOg的木棒，称为湿度棒，放在距地面一定高度的架子上，定期称量木棒的质量，就可以计算出湿度棒的含水率。由于野外地表可燃物的水汽交换主要发生在床层的垂直方向，其含水率的变化速率与可燃物的组成和空间结构有关，也受采样可燃物下面的可燃物含水率影响。只有待称量的可燃物与野外可燃物的结构、状态相同，所得的含水率才能是真实的野外可燃物含水率。而木棒组成和所处环境与地表可燃物都不同，因此，该法测定的木棒含水率与地表可燃物含水率不一样，两者之间有一定的相关，如需得到地表可燃物的含水率，还需建立两者之间的关系方程，通过该方程计算才能得到地表可燃物含水率，但这个计算的含水率(在这个意义上相当于预测法)与地表可燃物的真实含水率有一定的误差。另一种做法是将一定量的地表可燃物放在一个容器中，然后放在地表，定期称量可燃物鲜重。该方法不能将可燃物烘干后测干质量，因为这样会破坏可燃物床层的结构，其初始含水率与野外可燃物也不同。该方法只能在工作结束后将可燃物带回烘干称量干重，届时才能得到观测时的含水率。该方法得到的可燃物含水率比湿度棒法准确，但每次观测都需要人工进行，即人工将可燃物容器取出称量，然后再放回原处，无法自动工作。此外，还不能实时地得到可燃物的含水率，因此，只适合科学研究，不适合森林火险预报。
[0004]预测法通过建立一些可以实时测量的物理量，主要是气象因子或可燃物的电学属性，与地表可燃物含水率之间的关系方程，然后通过这些方程由这些物理量来预测可燃物的含水率。最常用的预测方法是根据气象因子来预测可燃物含水率。这类方法有气象要素直接回归法、时滞和平衡含水率法、物理过程模型法等，这些方法在各国的火险预报系统中得到应用，但这些预测方法都存在一定的误差，不如称重法准确，且有时误差很大。有人曾通过测量可燃物的电导等物理特性来预测可燃物含水率，但由于森林地表可燃物的组成复杂，结构不均匀，因此，误差很大，已很少使用。
[0005]综上所述，称重法虽然准确，但由于烘干耗时长，不能实时获得可燃物的含水率，无法用于森林火险预报中。预测法虽然能实时获得可燃物含水率，但有一定误差，尚不能完全满足森林火险预报的精度要求。因此，开发一种既准确又实时地获取森林可燃物含水率的方法是目前林火科学的重要研究内容，也是森林火险预报工作的迫切需求。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有的称重法烘干耗时长，无法实时获得可燃物的含水率，无法用于森林火险预报中的问题，进而提供一种地表可燃物含水率自动提升称重测量方法及采样称重装置。
[0007]为了解决上述技术的问题，本发明所采取的技术方案是:
[0008]本发明所述地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，具体步骤为:
[0009]步骤一、待称量可燃物床层取样和制备
[0010]根据采样地区的地表细小可燃物床层的厚度，用铁锤将采样刀砸入可燃物床层中，砸入深度大于地表细小可燃物厚度，然后在采样刀的相邻两侧，用采样撮撮出一个与采样刀等宽，长度大于分层梳的一个三棱柱床体，将三棱柱床体移出；将两个分层梳分别从采样刀两个相邻的插槽插入，完成地表可燃物与下面的可燃物之间的分割；将采样刀提起，放到内部尺寸与采样刀内部尺寸相同的称量托盘上方，用细刷将底部沾有的腐殖质刷去，将分层梳由采样刀的插槽中抽出，按采样刀内的待称可燃物，将待称可燃物放入称量托盘中；检查待称可燃物与称量托盘的接触情况，保证待称可燃物与称量托盘的边缘接触，称量托盘的高度大于待称可燃物的厚度；
[0011]在称量托盘上方覆盖一层网；固定待称可燃物，防止待称可燃物被风吹走；
[0012]步骤二、将称量托盘放入野外环境
[0013]在地表可燃物床层采样后留下的空穴中放置一个外套托盘，外套托盘与称量托盘形状相同，外套托盘内部尺寸与称量托盘的外部尺寸的单边尺寸差小于或等于1mm，外套托盘底部与空穴的上表面紧密接触；将装有待称可燃物的称量托盘置于外套托盘内，称量托盘底部与外套托盘底部紧密接触；将两个采样撮中的三棱柱床体放回原来的采样位置，并使回填的三棱柱床体与外套托盘紧密接触；
[0014]步骤三、安装提升式称重测量装置
[0015]根据称量托盘的位置确定提升式自动称重装置的位置，并将提升式自动称重装置固定，将称量勾与称量托盘相连，并在外套托盘与称量托盘的两个对角处插入导轨；
[0016]安装太阳能供电光伏系统，在微处理器中设置采样步长，去皮重，开始称重；通过微处理器控制传动装置将装有待称可燃物的称量托盘根据需要提高I至500mm，通过称重传感器获得重量信号，并将信号传给微处理器，微处理器计算得到待称可燃物的鲜重，并记录到存储器中，同时经发射器发送到终端机，通过传动装置将称量托盘回落至原位置；[0017]步骤四、待称量可燃物的初始含水率确定
[0018]在采样撮外侧，取同厚度地表细小可燃物少量，称量鲜重Wh并记录，装于塑料袋内密封，带回实验室后置烘箱中105°C烘干24小时，取出称干重Wd，按下式计算含水率:
[0019]M = W,'wWdxm%,
[0020]式中:M为待称可燃物初始含水率(％) ；ffh为可燃物鲜重(g) ;Wd为可燃物干重(g);
[0021]待称量可燃物的初始含水率M乘以取样时的待称可燃物的鲜重，即为待称可燃物的干质量；
[0022]步骤五、可燃物含水率的实时监测
[0023]称重装置按设定的时间间隔，定时提升称量托盘，记录称量托盘重量，然后将称量托盘放回到原来位置；经过去皮后得到该时刻的待称量可燃物的鲜重，存储在存储器中，并通过无线发送设备发到终端机上，将待称可燃物的初始干质量输入终端机中，根据传回的待称可燃物的鲜重，按下式计算可燃物的实时含水率；
M1-Mo
[0024]mi =-
Mo
[0025]式中:1?:时刻 i时的含水率鷓:时刻i时待称可燃物的鲜重^:待称可燃物的干质量。
[0026]优选的:在步骤四后步骤五前进行遮拦网架布设
[0027]在采样点外布设遮拦网架，遮拦网架的长X宽X高为:ImX 2mX lm，遮拦网架的角柱插入土中，插入深度为50cm ；
[0028]防止其他凋落物落在称量托盘上影响精度，同时不影响降水的进入。
[0029]优选的:所述步骤一中的采样刀由四个侧壁围合构成矩形框架结构，所述四个侧壁的下部均为楔形结构，便于快速割开可燃物而不破坏可燃物床层结构，每个侧壁上均开设有长条型插槽，长条形插槽的长边与侧壁的长度方向一致，长条形插槽的槽宽为10至20mm，便于分层梳插入，长条形插槽的底边到侧壁底边的距离小于15mm。
[0030]优选的:所述采样刀由金属材料制成。
[0031]优选的:所述步骤一中的分层梳包括把手和多个金属钎子，所述多个金属钎子并排安装在把手上。
[0032]分层梳的宽度小于采样刀的宽度，分层梳的长度大于采用刀的长度，分层梳用于将采样刀中的可燃物在不破坏其床层结构的前提下，与下面的可燃物分开，金属钎子用于插入可燃物床层并托起可燃物。
[0033]优选的:所述步骤一中的采样撮包括撮体和与撮体分开的底板组成，所述底板上设有扣手，所述撮体的底部为楔形结构，撮体和底板均由金属材料制成。撮体下部的楔形，便于切入可燃物床层，底板在撮体插入可燃物床层后，斜向插入撮体底部，形成三棱柱床体，便于将三棱柱床体取出和放回，采样撮的主要作用是在采样刀附近去取部分可燃物，以便分层梳插入采样刀的插槽中。
[0034]优选的:所述步骤三中的称重测量装置包括外套托盘、导轨、称量托盘、称重传感器、支撑架、传动装置、微处理器、存储器、发射器、太阳能供电光伏系统和终端机；
[0035]所述称量托盘置于外套托盘内，称量托盘底部与外套托盘底部紧密接触；外套托盘与称量托盘的两个对角处插入导轨，称重传感器置于称量托盘上方并通过提绳与称量托盘连接，传动装置通过支撑架架设在称重传感器上方，所述传动装置与称重传感器连接，所述存储器、发射器和称重传感器与微处理器连接，称重测量装置通过太阳能供电光伏系统供电，称重传感器用于获取提升称量托盘的重量，称重传感器经获取的重量数据传送给微处理器，并储存于存储器中，发射器用于将数据发射至终端机。
[0036]传动装置包括舵机、万向支架、绞线滑轮和防水盒，绞线滑轮通过轴与安装在防水盒内的舵机连接，防水盒通过万向支架与支撑架连接。所述舵机使用的是辉胜公司生产的MG995舵机。
[0037]优选的:所述称量托盘和外套托盘均由金属网制成，称量托盘和外套托盘均由托盘体和其制成一体的外沿组成，外沿的对角设有过孔，所述金属网的网眼尺寸为5至30_。网眼的大小可根据具体可燃物的大小进行调整，以保证可燃物不能从网眼中掉出为好。网眼的密度以能保证待称量可燃物与周围的可燃物有足够的水汽交换条件为宜。
[0038]优选的:所述称量托盘和外套托盘均由金属板制成，金属板上冲制通孔，称量托盘和外套托盘由托盘体和其制成一体的外沿组成，外沿的对角设有过孔，所述金属板上冲制的通孔尺寸为5至30mm。通孔的大小可根据具体可燃物的大小进行调整，以保证可燃物不能从通孔中掉出为好。通孔的密度以能保证待称量可燃物与周围的可燃物有足够的水汽交换条件为且。
[0039]优选的:所述称重测量装置还包括时钟模块、显示模块、温湿度传感器和风速传感器，所述时钟模块、显示模块、温湿度传感器和风速传感器与微处理器连接。
[0040]本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0041]本发明的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法实现了在采样时可燃物床层结构不受影响，且采样可燃物放置环境与自然环境相同，保证了采样可燃物与野外可燃物具有相同的含水率。提出了测定采样可燃物的干质量的方法，在此基础上本发明了用悬吊式称重法来测量可燃物含水率，突破了以往称重法不能在森林火险预报所要求的可燃物含水率实时自动观测的局限，又兼具了其准确性，克服了现有森林火险预报中所使用的预测法的误差，实现了自动连续实时的可燃物含水率观测，节约了大量人力成本。本发明可直接用于森林火险预报中的可燃物含水率，有效提高了森林火险预报的准确度，可用于森林火险预报和科学研究。
[0042]本发明的称重测量装置具体效果如下:
[0043]1.本发明的称重测量装置采用电子电路技术，自动化程度高，不仅节约了人力资源和试验成本，还避免了人工操作引起的误差，从源头上确保了数据的准确性。
[0044]2.本发明的称重测量装置可以在野外代替人工进行24小时测量，拓展了数据采集的时间尺度，提闻实验效率。
[0045]3.本发明的称重测量装置通过相关传感器同时搜集气象数据，自动化程度高，避免了人工测量上时间差异引起各参数的差异。
[0046]4.本发明的称重测量装置故障率低，可以模块为单位维修替换。
[0047]5.本发明的称重测量装置结构简单，易于批量生产，成本不高，适于大量布设，无后续维护成本，行业市场前景广阔。【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是采样刀的立体结构图；
[0049]图2是采样刀的局部剖视图；
[0050]图3是分层梳的立体结构图；
[0051]图4是采样撮的立体结构图；
[0052]图5是采样撮将采样刀附近的可燃物移出示意图；
[0053]图6是称量托盘的立体结构图；
[0054]图7是称量托盘的局部放大图；
[0055]图8是称量托盘与外套托盘连接关系图；
[0056]图9是称量托盘与外套托盘紧密接触示意图；
[0057]图10是托盘放置位置示意图；
[0058]图11是称重测量装置的结构原理图；
[0059]图12是称重测量装置电路原理图；
[0060]图13是遮拦网架布设示意图；
[0061]图14是传动装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0062]下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
[0063]【具体实施方式】:参见图1至图14，本实施方式的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，
[0064]具体思路
[0065]称重法是最准确的含水率测量方法。如果能在野外可燃物床层中不破坏床层结构地截取一部分且该部分的干质量已知，则连续称量该部分地表可燃物的鲜重，就可以实时地获得可燃物含水率，就可以用于火险预报。为实现此目标，需解决下列问题:
[0066]1.待称量的可燃物取样时必须要保持其结构不变，具有相同的初始含水率，这样才能保证待称量可燃物的含水率变化速率与野外可燃物相同，保证取样代表性。
[0067]2.待称量的可燃物应放到与其他野外可燃物相同的水汽交换环境中，这样才能保证该采样可燃物的水分变化与自然状态下的可燃物含水率变化一致。可以将取出的可燃物放置在原取样处，盛放待称可燃物的托盘底部和侧面必须有足够的空隙，保证垂直方向和水平方向的水汽交换条件与自然床层相似。
[0068]3.待称可燃物的干质量要已知，这样才能实时计算出含水率。
[0069]4.应能够自动连续称量，以实现自动监测。
[0070]5.称重装置和称重方法不可影响待称可燃物的水汽交换环境。此时需要采用提升式称重。若将质量传感器置于可燃物下面，会影响下部可燃物和待称可燃物之间的水汽交换，使待称可燃物的含水率与自然可燃物床层含水率变化不一致。可采用上部提升称重方法，即悬吊式自动连续称重，但每次称量时应保持待称可燃物放置的位置不变，不改变与自然条件相同的水汽交换环境，即每次提升称量托盘称重后再放下来时，待称可燃物与其周围可燃物的接触情况与自然床层相似，且不变化。
[0071]为此，设计了专用的采样器、待称可燃物托盘，外套托盘和提升式自动称重系统及采样方法。实现了基于提升式称重法的地表可燃物含水率准确实时测量。
[0072]地表可燃物含水率自动提升称重测量方法的具体步骤为:
[0073]步骤一、待称量可燃物床层取样和制备
[0074]根据采样地区的地表细小可燃物床层的厚度，用铁锤将采样刀I砸入可燃物床层中，砸入深度大于地表细小可燃物厚度，然后在采样刀I的相邻两侧，用采样撮3撮出一个与采样刀I等宽，长度大于分层梳的一个三棱柱床体，将三棱柱床体移出；将两个分层梳2分别从采样刀I两个相邻的插槽插入，完成地表可燃物与下面的可燃物之间的分割；将采样刀I提起，放到内部尺寸与采样刀I内部尺寸相同的称量托盘4上方，用细刷将底部沾有的腐殖质刷去，将分层梳2由采样刀I的插槽中抽出，按采样刀I内的待称可燃物，将待称可燃物放入称量托盘4中；检查待称可燃物与称量托盘4的接触情况，保证待称可燃物与称量托盘4的边缘接触，称量托盘4的高度大于待称可燃物的厚度；参见图5 ；
[0075]在称量托盘4上方覆盖一层网；固定待称可燃物，防止待称可燃物被风吹走；
[0076]步骤二、将称量托盘放入野外环境
[0077]在地表可燃物床层采样后留下的空穴中放置一个外套托盘5，外套托盘5与称量托盘4形状相同，外套托盘5内部尺寸与称量托盘4的外部尺寸的单边尺寸差小于或等于Imm,外套托盘5底部与空穴的上表面紧密接触；将装有待称可燃物7的称量托盘4置于外套托盘5内，称量托盘4底部与外套托盘5底部紧密接触；将两个采样撮3中的三棱柱床体放回原来的采样位置，并 使回填的三棱柱床体与外套托盘5紧密接触；图8至图10 ;
[0078]步骤三、安装提升式称重测量装置
[0079]根据称量托盘的位置确定提升式自动称重装置的位置，并将提升式自动称重装置固定，将称量勾与称量托盘4相连，并在外套托盘5与称量托盘4的两个对角处插入导轨6 ；
[0080]安装太阳能供电光伏系统，在微处理器中设置采样步长，去皮重，开始称重；通过微处理器控制传动装置将装有待称可燃物的称量托盘根据需要提高I至500mm，通过称重传感器获得重量信号，并将信号传给微处理器，微处理器计算得到待称可燃物的鲜重，并记录到存储器中，同时经发射器发送到终端机，通过传动装置将称量托盘回落至原位置；
[0081 ] 步骤四、待称量可燃物的初始含水率确定
[0082]在采样撮外侧，取同厚度地表细小可燃物少量，称量鲜重Wh并记录，装于塑料袋内密封，带回实验室后置烘箱中105°C烘干24小时，取出称干重Wd，按下式计算含水率:
W-W
[0083]M=^ X100% >
Wd
[0084]式中:M为待称可燃物初始含水率(％) ；ffh为可燃物鲜重(g) ;Wd为可燃物干重(g);
[0085]待称量可燃物的初始含水率M乘以取样时的待称可燃物的鲜重，即为待称可燃物的干质量；
[0086]步骤五、可燃物含水率的实时监测
[0087]称重装置按设定的时间间隔，定时提升称量托盘，记录称量托盘重量，然后将称量托盘放回到原来位置；经过去皮后得到该时刻的待称量可燃物的鲜重，存储在存储器中，并通过无线发送设备发到终端机上，将待称可燃物的初始干质量输入终端机中，参见图11，根据传回的待称可燃物的鲜重，按下式计算可燃物的实时含水率；Mi—Mg
[0088]mi =-
Mo
[0089]式中:m1:时刻i时的含水率鷓:时刻i时待称可燃物的鲜重^:待称可燃物的干质量。
[0090]进一步:在步骤四后步骤五前进行遮拦网架布设
[0091]在采样点外布设遮拦网架21，遮拦网架21的长X宽X高为:lmX2mXlm，遮拦网架21的角柱插入土中，插入深度为50cm ；
[0092]防止其他凋落物落在称量托盘上影响精度，同时不影响降水的进入。
[0093]进一步:所述步骤一中的采样刀I由四个侧壁1-1围合构成矩形框架结构，所述四个侧壁的下部均为楔形结构，便于快速割开可燃物而不破坏可燃物床层结构，每个侧壁上均开设有长条型插槽1-2，长条形插槽1-2的长边与侧壁的长度方向一致，长条形插槽
1-2的槽宽为10至20mm，便于分层梳插入，长条形插槽1_2的底边到侧壁底边的距离小于15mm。参见图1和图2。
[0094]进一步:所述采样刀I由金属材料制成。
[0095]进一步:所述步骤一中的分层梳2包括把手2-1和多个金属钎子2-2，所述多个金属钎子2-2并排安装在把手2-1上。参见图3。
[0096]分层梳的宽度小于采样刀的宽度，分层梳的长度大于采用刀的长度，分层梳用于将采样刀中的可燃物在不破坏其床层结构的前提下，与下面的可燃物分开，金属钎子用于插入可燃物床层并托起可燃物。
[0097]进一步:所述步骤一中的采样撮3包括撮体3-1和与撮体分开的底板3-2组成，所述底板3-2上设有扣手3-3，所述撮体3-1的底部为楔形结构，撮体3-1和底板3_2均由金属材料制成。撮体3-1下部的楔形，便于切入可燃物床层，底板3-2在撮体插入可燃物床层后，斜向插入撮体3-1底部，形成三棱柱床体，便于将三棱柱床体取出和放回,采样撮3的主要作用是在采样刀I附近去取部分可燃物，以便分层梳2插入采样刀的插槽中。参见图4。
[0098]进一步:所述步骤三中的称重测量装置包括外套托盘5、导轨6、称量托盘4、称重传感器8、支撑架9、传动装置10、微处理器11、存储器12、发射器13、太阳能供电光伏系统14和终端机15 ；
[0099]所述称量托盘4置于外套托盘5内，称量托盘4底部与外套托盘5底部紧密接触；外套托盘5与称量托盘4的两个对角处插入导轨6，称重传感器8置于称量托盘4上方并通过提绳16与称量托盘4连接，传动装置10通过支撑架9架设在称重传感器8上方，所述传动装置10与称重传感器8连接，所述存储器12、发射器13和称重传感器8与微处理器11连接，称重测量装置通过太阳能供电光伏系统14供电，称重传感器8用于获取提升称量托盘的重量，称重传感器8经获取的重量数据传送给微处理器11，并储存于存储器12中，发射器13用于将数据发射至终端机15。参见图11。
[0100]传动装置包括舵机22、万向支架23、绞线滑轮24和防水盒25，绞线滑轮24通过轴与安装在防水盒25内的舵机22连接，防水盒25通过万向支架23与支撑架9连接。所述舵机22使用的是辉胜公司生产的MG995舵机。参见图14。
[0101]进一步:所述称量托盘4和外套托盘5均由金属网制成，称量托盘4和外套托盘5均由托盘体4-1和其制成一体的外沿4-2组成，外沿4-2的对角设有过孔4-3，所述金属网的网眼尺寸为5至30mm。网眼的大小可根据具体可燃物的大小进行调整，以保证可燃物不能从网眼中掉出为好。网眼的密度以能保证待称量可燃物与周围的可燃物有足够的水汽交换条件为宜。参见图6和图7。
[0102]进一步:所述称量托盘4和外套托盘5均由金属板制成，金属板上冲制通孔，称量托盘4和外套托盘5由托盘体4-1和其制成一体的外沿4-2组成，外沿4-2的对角设有过孔4-3，所述金属板上冲制的通孔尺寸为5至30mm。通孔的大小可根据具体可燃物的大小进行调整，以保证可燃物不能从通孔中掉出为好。通孔的密度以能保证待称量可燃物与周围的可燃物有足够的水汽交换条件为宜。参见图6和图7。
[0103]进一步:所述称重测量装置还包括时钟模块17、显示模块18、温湿度传感器19和风速传感器20，所述时钟模块17、显示模块18、温湿度传感器19和风速传感器20与微处理器11连接。
[0104]本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
【权利要求】
1.地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于所述地表可燃物含水率自动提升称重测量方法的具体步骤为: 步骤一、待称量可燃物床层取样和制备 根据采样地区的地表细小可燃物床层的厚度，用铁锤将采样刀(I)砸入可燃物床层中，砸入深度大于地表细小可燃物厚度，然后在采样刀(I)的相邻两侧，用采样撮(3 )撮出一个与采样刀(I)等宽，长度大于分层梳的一个三棱柱床体，将三棱柱床体移出；将两个分层梳(2)分别从采样刀(I)两个相邻的插槽插入，完成地表可燃物与下面的可燃物之间的分割；将采样刀(I)提起，放到内部尺寸与采样刀(I)内部尺寸相同的称量托盘(4)上方，用细刷将底部沾有的腐殖质刷去，将分层梳(2)由采样刀(I)的插槽中抽出，按采样刀(I)内的待称可燃物，将待称可燃物放入称量托盘(4)中；检查待称可燃物与称量托盘(4)的接触情况，保证待称可燃物与称量托盘(4)的边缘接触，称量托盘(4)的高度大于待称可燃物的厚度； 步骤二、将称量托盘放入野外环境 在地表可燃物床层采样后留下的空穴中放置一个外套托盘(5)，外套托盘(5)与称量托盘(4)形状相同，外套托盘(5)内部尺寸与称量托盘(4)的外部尺寸的单边尺寸差小于或等于1_，外套托盘(5)底部与空穴的上表面紧密接触；将装有待称可燃物(7)的称量托盘(4)置于外套托盘(5)内，称量托盘(4)底部与外套托盘(5)底部紧密接触；将两个采样撮(3)中的三棱柱床体放回原来的采样位置，并使回填的三棱柱床体与外套托盘(5)紧密接触； 步骤三、安装提升式称重测量装置 根据称量托盘的位置确定提 升式自动称重装置的位置，并将提升式自动称重装置固定，将称量勾与称量托盘(4)相连，并在外套托盘(5)与称量托盘(4)的两个对角处插入导轨(6)； 安装太阳能供电光伏系统，在微处理器(11)中设置采样步长，去皮重，开始称重；通过微处理器(11)控制传动装置(10)将装有待称可燃物的称量托盘根据需要提高I至500mm，通过称重传感器(8)获得重量信号，并将信号传给微处理器(11)，微处理器(11)计算得到待称可燃物的鲜重，并记录到存储器(12)中，同时经发射器(13)发送到终端机(15)，通过传动装置将称量托盘回落至原位置； 步骤四、待称量可燃物的初始含水率确定 在采样撮外侧，取同厚度地表细小可燃物少量，称量鲜重Wh并记录，装于塑料袋内密封，带回实验室后置烘箱中105°C烘干24小时，取出称干重Wd，按下式计算含水率:
M = Wh-Wd χ100%，
Wll 式中:Μ为待称可燃物初始含水率(％) ;Wh为可燃物鲜重(g) ;Wd为可燃物干重(g)； 待称量可燃物的初始含水率M乘以取样时的待称可燃物的鲜重，即为待称可燃物的干质量; 步骤五、可燃物含水率的实时监测 称重装置按设定的时间间隔，定时提升称量托盘，记录称量托盘重量，然后将称量托盘放回到原来位置；经过去皮后得到该时刻的待称量可燃物的鲜重，存储在存储器中，并通过无线发送设备发到终端机上，将待称可燃物的初始干质量输入终端机中，根据传回的待称可燃物的鲜重，按下式计算可燃物的实时含水率；
2.根据权利要求1所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:在步骤四后步骤五前进行遮拦网架布设； 在采样点外布设遮拦网架，遮拦网架的长X宽X高为:ImX 2mX lm，遮拦网架的角柱插入土中，插入深度为50cm。
3.根据权利要求2所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述步骤一中的采样刀(I)由四个侧壁(1-1)围合构成矩形框架结构，所述四个侧壁的下部均为楔形结构，每个侧壁上均开设有长条型插槽(1-2)，长条形插槽(1-2)的长边与侧壁的长度方向一致，长条形插槽(1-2)的槽宽为10至20mm，长条形插槽(1-2)的底边到侧壁底边的距离小于15mm。
4.根据权利要求3所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述采样刀(I)由金属材料制成。
5.根据权利要求3所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述步骤一中的分层梳(2)包括把手(2-1)和多个金属钎子(2-2)，所述多个金属钎子(2-2)并排安装在把手(2-1)上；分层梳的宽度小于采样刀的宽度，分层梳的长度大于采用刀的长度。
6.根据权利要求5所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述步骤一中的采样撮(3)包括撮体(3-1)和与撮体分开的底板(3-2)组成，所述底板(3-2)上设有扣手(3-3 )，所述撮体(3-1)的底部为楔形结构，撮体(3-1)和底板(3-2 )均由金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述步骤三中的称重测量装置包括外套托盘(5)、导轨(6)、称量托盘(4)、称重传感器(8)、支撑架(9)、传动装置(10)、微处理器(11)、存储器(12)、发射器(13)、太阳能供电光伏系统(14)和终端机(15)； 所述称量托盘(4)置于外套托盘(5)内，称量托盘(4)底部与外套托盘(5)底部紧密接触；外套托盘(5)与称量托盘(4)的两个对角处插入导轨(6)，称重传感器(8)置于称量托盘(4 )上方并通过提绳(16 )与称量托盘(4 )连接，传动装置(10 )通过支撑架(9 )架设在称重传感器(8 )上方，所述传动装置(10 )与称重传感器(8 )连接，所述存储器(12)、发射器(13)和称重传感器(8)与微处理器(11)连接，称重测量装置通过太阳能供电光伏系统(14)供电，称重传感器(8 )用于获取提升称量托盘的重量，称重传感器(8 )经获取的重量数据传送给微处理器(11)，并储存于存储器(12)中，发射器(13)用于将数据发射至终端机(15)，传动装置(10)包括舵机(22)、万向支架(23)、绞线滑轮(24)和防水盒(25)，绞线滑轮(24)通过轴与安装在防水盒(25 )内的舵机(22 )连接，防水盒(25 )通过万向支架(23 )与支撑架(9)连接。
8.根据权利要求7所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述称量托盘(4)和外套托盘(5)均由金属网制成，称量托盘(4)和外套托盘(5)均由托盘体(4-1)和其制成一体的外沿(4-2)组成，外沿(4-2)的对角设有过孔(4-3)，所述金属网的网眼尺寸为5至30mm。
9.根据权利要求7所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述称量托盘(4)和外套托盘(5)均由金属板制成，金属板上冲制通孔，称量托盘(4)和外套托盘(5)由托盘体(4-1)和其制成一体的外沿(4-2)组成，外沿(4-2)的对角设有过孔(4-3),所述金属板上冲制的通孔尺寸为5至30mm。
10.根据权利要求8或9所述的地表可燃物含水率自动提升称重测量方法，其特征在于:所述称重测量装置还包括时钟模块(17)、显示模块(18)、温湿度传感器(19)和风速传感器(20)，所述时钟模块(17)、显示模块(18)、温湿度传感器(19)和风速传感器(20)与微处理器(11)连接。
【文档编号】G01N5/04GK103487350SQ201310495997
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】金森, 于宏洲 申请人:金森, 于宏洲