浊度传感式在线测沙方法技术

本发明专利技术公开了一种浊度传感式在线测沙方法，该方法基于浊度感应式悬移质泥沙在线监测系统，该系统是由浊度传感器、控制机箱构成，所述控制机箱固定在浮船上，浮船漂浮在水面上，浊度传感器通过钢丝绳固定在浮船上，伸入水下，并与水面保持一定的距离，浮船用绳索固定在岸边(悬移质分布相对均匀时)或悬移质单位含沙量代表线上，浊度感应式在线泥沙监测系统通过无线传输模块将水体浊度数据定时传递到指挥中心，指挥中心依据浊度与同步施测的含沙量建立的相关关系：Y＝aX

On line sand measurement method for turbidity sensing

The invention discloses a turbidity sensor on-line measurement of sediment method, this method is based on the shift of online monitoring system of sediment suspension turbidity sensor type, the system is composed of turbidity sensor, control cabinet, the control cabinet is fixed on the floating pontoon boat, floating in the water, the turbidity sensor is fixed on the floating ship through the wire rope into the water, and keep a certain distance with the surface of the water, floating boat with a rope fixed on the shore (suspended sediment distribution is relatively uniform when) or suspended sediment turbidity unit representative of the online online monitoring system through the sediment induction type wireless transmission module the water turbidity data timing passed to the command center according to the command center, and simultaneously the relationship of sediment turbidity measurement established: Y = aX

【技术实现步骤摘要】
浊度传感式在线测沙方法
本专利技术应用于河道含沙量监测领域，是一种浊度传感式在线测沙方法。
技术介绍
在传统的测沙过程中，需要人工在水体中取样，再将样品拿回实验室，进行烘干、称重，进而计算得到水体的单位含沙量、监测断面的输沙率。伴随人类经济活动的日益活跃，对环境破坏的日益严重，在环境监测、水文监测领域急需提高测沙的频度和效率。由于传统测沙工作对人的依赖性太重，每天取样的频率远远不能满足日益高涨的监测需求，且从取样、烘干、称重过程太长，工作效率底下。随着科技的进步，尤其是浊度传感器的诞生为测沙工作带来了新的契机。由此可见，利用浊度传感器研发出一种在线测沙仪和测沙方法是非常必须，也是非常可行的。
技术实现思路
浊度传感式在线测沙方法自动将设备上报的浊度转化为含沙量，将易测量的因子，转化为难测量的数据，大大地提高了生产效率，节省了人力成本。为实现上述目标，本专利技术提供的技术方案如下：1.如图1所示，浊度传感式在线测沙方法基于浊度感应式悬移质泥沙在线监测系统，该系统是由浊度传感器、控制机箱构成，机箱内有控制电路，控制电路上有CPU、无线传输模块、显示模块、按键、指示灯、电源模块，浊度传感器通过电缆连接在控制电路的电源模块和CPU的串口上，无线传输模块、显示模块、按键、指示灯连接在CPU上；所述控制机箱固定在浮船上，浮船漂浮在水面上，浊度传感器通过钢丝绳固定在浮船上；所述浊度传感器固定在水下，并与水面保持一定的距离，当水位上升或下降时，浊度传感器与水面的距离不变；浮船用绳索固定在岸边或悬移质单位含沙量代表线上，水体流动时，浮船的相对位置不变；本浊度感应式在线测沙系统通过无线传输模块将水体浊度数据定时传递到指挥中心；指挥中心依据浊度与同步施测的含沙量建立的相关关系：Y=aX²+bX+c将浊度转化为单位含沙量保存入库，表达式中的a、b、c为常数，Y表示水体的单位含沙量，X表示水体的浊度。实际使用中，系统建设初期含沙量计算公式中的常数是无法确定的，只有经过测验并率定确定a、b、c三常数后，该公式才能发挥作用，当然初期阶段，可只记录浊度值，率定成功后，再根据建立的相关公式计算出含沙量。实际使用中，除含沙量外，系统往往还需要计算河道对应断面的输沙率，也就是在单位时间内通过河流断面的干沙质量，单位是kg/s或T/s，输沙率的计算公式是：输沙率=流量*单位含沙量，流量也就是在单位时间内流过江河某一过水断面的水体体积，单位是立方米每秒（m³/s），单位含沙量是在单位体积内水体内沙石的质量，单位是千克每立方米（kg/m³），所述流量是通过其他技术手段（例如测流仪）得到的，在本方法中，可以看作是常数。2.如图2，图3所示，含沙量计算公式Y=aX²+bX+c中a、b、c三个常数的确定，是由多次测验和率定计算而得。图2为含沙量计算流程，图3为率定abc三常数流程。3.所述测验是在水体内测量一个浊度，再在相同的时间点上测量水体的单位含沙量，浊度的测量可通过所述浊度传感器探测并返回，水体含沙量的测量需要提取一定体积的水体样本，再通过烘干、称重过程，计算得到单位体积水体内所含沙的重量，每一份测验成果包括4个要素，即：浊度提取时间、浊度值、水体样本提取时间、水体的含沙量。实际使用中，要求浊度和含沙量的采集时间是一致的，如图5所示，如果含沙量和监测浊度的时间不一致，可用插值的方法，对比实测含沙量过程线和浊度过程线，在浊度过程曲线上，计算出一个浊度值，从而修正每份浊度和每份含沙量在时间上的一致性。4.率定需要一定的数据积累，也就是要多次测验，且测验的成果中要尽量包括水体含沙量高时的数据、水体含沙量适中的数据、水体含沙量较低的数据，积累的数据量越大、覆盖的高中低含沙量越全面，率定的含沙量计算公式就越精确。5.如图4所示，所述率定也就是依据浊度和单位含沙量同步测验结果，确定含沙量公式Y=aX²+bX+c中a、b、c三常数的过程，率定过程中首先将多次测验结果中的浊度值和含沙量值放在一个二维的坐标系统中，该二维坐标系统横坐标为浊度、纵轴为含沙量，每一组测验结果在该二维坐标系统中表现为一个点，观测点的分布情况，这些点应该分布在一条曲线的周围，剔除远离曲线的点，借助数学算法最小二乘法，将这批点传递给该数学算法，即可得到关系公式Y=aX²+bX+c中a、b、c的值。6.所述比验和率定是一个长期的、循环的过程，测验成果是一个不断积累的过程，有一批新的测验成果后，就可以再进行率定，以提升沙量计算公式的准确性。实际使用中，需要积累至少1年以上的测验数据，才能将公式率定的准确。本专利技术的优点是：浊度传感式在线测沙方法自动将设备上报的浊度转化为含沙量，将易测量的因子，转化为难测量的数据，大大地提高了生产效率，节省了人力成本。附图说明图1：浊度传感式在线测沙系统结构图。图2：含沙量计算流程图。图3：浊度-含沙量公式率定流程图。图4：率定曲线。图5：浊度插值示意图。具体实施方式浊度传感式在线测沙方法自动将设备上报的浊度转化为含沙量，将易测量的因子，转化为难测量的数据，大大地提高了生产效率，节省了人力成本。为实现上述目标，本专利技术提供的技术方案如下：1.如图1所示，浊度传感式在线测沙方法基于浊度感应式悬移质泥沙在线监测系统，该系统是由浊度传感器、控制机箱构成，机箱内有控制电路，控制电路上有CPU、无线传输模块、显示模块、按键、指示灯、电源模块，浊度传感器通过电缆连接在控制电路的电源模块和CPU的串口上，无线传输模块、显示模块、按键、指示灯连接在CPU上；所述控制机箱固定在浮船上，浮船漂浮在水面上，浊度传感器通过钢丝绳固定在浮船上；所述浊度传感器固定在水下，并与水面保持一定的距离，当水位上升或下降时，浊度传感器与水面的距离不变；浮船用绳索固定在岸边或悬移质单位含沙量代表线上，水体流动时，浮船的相对位置不变；本浊度感应式在线测沙系统通过无线传输模块将水体浊度数据定时传递到指挥中心；指挥中心依据浊度与同步施测的含沙量建立的相关关系：Y=aX²+bX+c将浊度转化为单位含沙量保存入库，表达式中的a、b、c为常数，Y表示水体的单位含沙量，X表示水体的浊度。实际使用中，系统建设初期含沙量计算公式中的常数是无法确定的，只有经过测验并率定确定a、b、c三常数后，该公式才能发挥作用，当然初期阶段，可只记录浊度值，率定成功后，再根据建立的相关公式计算出含沙量。实际使用中，除含沙量外，系统往往还需要计算河道对应断面的输沙率，也就是在单位时间内通过河流断面的干沙质量，单位是kg/s或T/s，输沙率的计算公式是：输沙率=流量*单位含沙量，流量也就是在单位时间内流过江河某一过水断面的水体体积，单位是立方米每秒（m³/s），单位含沙量是在单位体积内水体内沙石的质量，单位是千克每立方米（kg/m³），所述流量是通过其他技术手段（例如测流仪）得到的，在本方法中，可以看作是常数。具体实施时，水体的单位含沙量，通常并不能代表整个河道断面的平均含沙量，在建立单位含沙量和断面平均含沙量的过程中，通常需要在河道断面的不同位置上提取多份含沙量，计算河道断面的平均含沙量后，再建立河中某点单位含沙量和河道断面平均含沙量的关系公式，河中某点的单位含沙量和河道断面平均含沙量的关系公式，该关系公式也常Y=aX²+bX+c来表达。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
浊度传感式在线测沙方法，其特征在于：本方法基于浊度感应式悬移质泥沙在线监测系统，该系统是由浊度传感器、控制机箱构成，机箱内有控制电路，控制电路上有CPU、无线传输模块、显示模块、按键、指示灯、电源模块，浊度传感器通过电缆连接在控制电路的电源模块和CPU的串口上，无线传输模块、显示模块、按键、指示灯连接在CPU上；所述控制机箱固定在浮船上，浮船漂浮在水面上，浊度传感器通过钢丝绳固定在浮船上；所述浊度传感器固定在水下，并与水面保持一定的距离，当水位上升或下降时，浊度传感器与水面的距离不变；浮船用绳索固定在岸边或悬移质单位含沙量代表线上，水体流动时，浮船的相对位置不变；本浊度感应式在线测沙系统通过无线传输模块将水体浊度数据定时传递到指挥中心；指挥中心依据浊度与同步施测的含沙量建立的相关关系：Y=aX²+bX+c将浊度转化为单位含沙量保存入库，表达式中的a、b、c为常数，Y表示水体的单位含沙量，X表示水体的浊度。

【技术特征摘要】
1.浊度传感式在线测沙方法，其特征在于：本方法基于浊度感应式悬移质泥沙在线监测系统，该系统是由浊度传感器、控制机箱构成，机箱内有控制电路，控制电路上有CPU、无线传输模块、显示模块、按键、指示灯、电源模块，浊度传感器通过电缆连接在控制电路的电源模块和CPU的串口上，无线传输模块、显示模块、按键、指示灯连接在CPU上；所述控制机箱固定在浮船上，浮船漂浮在水面上，浊度传感器通过钢丝绳固定在浮船上；所述浊度传感器固定在水下，并与水面保持一定的距离，当水位上升或下降时，浊度传感器与水面的距离不变；浮船用绳索固定在岸边或悬移质单位含沙量代表线上，水体流动时，浮船的相对位置不变；本浊度感应式在线测沙系统通过无线传输模块将水体浊度数据定时传递到指挥中心；指挥中心依据浊度与同步施测的含沙量建立的相关关系：Y=aX²+bX+c将浊度转化为单位含沙量保存入库，表达式中的a、b、c为常数，Y表示水体的单位含沙量，X表示水体的浊度。2.如权利要求1所述的浊度传感式在线测沙方法，其特征在于：含沙量计算公式Y=aX²+bX+c中a、b、c三个常数的确定，是由多次测验和率定计算而得。3.如权利要求2所述的浊度传感式在线测沙方法，其特征在于：所述测验是在水体内测量一个浊度，再在相同的时间点上测量水体的单位含沙量，浊度的测量可通过所述浊度传感器探测并返回，水体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庆涛，马派可，梁中平，张正义，董向，白伟雄，
申请(专利权)人：北京美科华仪科技有限公司，广东省水文局肇庆水文分局，
类型：发明
国别省市：北京,11