一种高浓度径流泥沙样品采集系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高浓度径流泥沙样品采集系统，该系统包括径流泥沙样品采集盘、步进电机、重力传感器和电器柜；径流泥沙样品采集盘用于固定采样容器；步进电机用于驱动径流泥沙样品采集盘同步转动，使采样容器按照预先设置的时间间隔从当前容器位置转动至下一个容器位置，实现泥沙样品自动采集的目的；重力传感器用于检测采样容器中的泥沙样品的质量；电器柜内设置有交直流转换器、运动驱动器和供电系统，供电系统与交直流转换器电连接，交直流转换器为系统提供稳定的直流电源；运动驱动器用于驱动步进电机的运动。器用于驱动步进电机的运动。器用于驱动步进电机的运动。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度径流泥沙样品采集系统


[0001]本技术涉及泥沙样品采集
，具体涉及一种高浓度径流泥沙样品采集系统。

技术介绍

[0002]以下内容仅代表专利技术人自己掌握的
技术介绍
，并非社会公众能够随时获得的现有技术。
[0003]土壤侵蚀通常可以概括为径流搬运土壤或泥沙的行为，该现象将导致土地退化、河床和/或水库淤积、泥石流的发生。水样含沙量是土壤侵蚀、水土保持研究和监测等各种研究的重要定量参数。为动态土壤侵蚀过程、野外和实验室试验、模型标定和参数估计等提供基本数据。在坡面土壤侵蚀和水土流失治理研究中，径流和泥沙样品的监测和采集过程往往是重中之重，在水利水电工程建设、水文观测预报、工业取水等方面，也是一个十分重要的问题。为此，科研工作者在这方面做了大量的研究工作，提出了许多获取和测量方法。
[0004]目前土壤侵蚀领域广泛应用的径流监测方法主要有集水池、多孔分流法、翻斗法、量水堰等方法，但各个方法均有一定的优缺点，不能全面准确且精细化的监测径流量变化。泥沙量的监测是土壤侵蚀研究中最重要的基础数据来源，它可为土壤侵蚀动力过程的模拟与研究、土壤侵蚀预报模型的建立等提供基础资料，为监测和预报水土流失过程、及时准确地制定控制水土流失的决策提供科学依据。因此，需要基于坡面径流侵蚀系统开发更便捷的自动化泥沙样品采集和监测仪器。
[0005]现有技术中，在径流泥沙样品自动化采集方面采用的技术方案主要包括：
[0006]1)穿缝泥沙采样机(Tracering Slot Sampler)：属于一种半自动化式的机械测量装置，即在量水堰上安装一个可沿水流横断面左右滑动上下调整的导流槽。水流可以从导流槽出口按照一定的间隔流入采样瓶。一定数目的采样瓶顺序排列在量水堰侧部的传动装置上。在初始的状态下，传动装置设定了传动时间，也就确定了采样间隔。但是实际操作中，由于不能精确预知天然降雨历时，采样间隔的设置存在顾此失彼的困难，往往不能同时满足采样密度和过程监测完整性的要求。
[0007]2)Coshocton偏心轮取样器：是另外一种类型的径流分流装置，该取样器一般配套矩形堰和Drop
‑
Box堰使用，原理是通过水流冲击的力量使偏心轮转动。在轮盘表面沿半径方向设有槽口，一部分径流沿槽口流入轮盘下方的集流盘，从而收集通过槽口部分的径流。轮盘每转一圈，收集到的流量占总流量的比例为定值，一般的分流比例小于1％。理论上，分流的比例与轮盘的转数无关，只与槽口的宽度有关。实际上，水流喷射的方向、大小和堰流的通路条件等对轮盘的工作都有一定的影响，特别是在流量较小的情况下，影响比较明显。由此，有的研究者对其做过改进，即为Coshocton偏心轮取样器安装马达，从而保证轮盘转动条件一致，但这样明显会增加成本。
[0008]以上常用的泥沙采集装置通常只针对浓度较低的径流泥沙样品进行采集，高浓度泥沙含量可能会堵塞样品采集瓶入口，从而导致获取的泥沙样品浓度不准确。

技术实现思路

[0009]本技术旨在提供一种高浓度径流泥沙样品采集系统，所要解决的技术问题是如何自动化采集高浓度径流泥沙样品。
[0010]本技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种高浓度径流泥沙样品采集系统，包括径流泥沙样品采集盘、步进电机、重力传感器和电器柜；所述的径流泥沙样品采集盘用于固定采样容器；所述的步进电机用于驱动所述的径流泥沙样品采集盘同步转动；所述的重力传感器用于检测所述的采样容器中的泥沙样品的质量；所述的电器柜包括电器柜设备外壳，所述的电器柜设备外壳内设置有交直流转换器、运动驱动器和供电系统，所述的供电系统与所述的交直流转换器电连接，所述的交直流转换器为所述的高浓度径流泥沙样品采集系统提供稳定的直流电源；所述的运动驱动器用于驱动所述步进电机的运动。
[0011]优选地，所述的径流泥沙样品采集盘包括上层盘和下层盘，所述的上层盘和下层盘之间通过钢制矩形柱体连接；所述的上层盘起到固定作用，所述的下层盘起支撑作用。
[0012]优选地，所述的上层盘上设置有多个圆孔，能够放置多个采样容器。
[0013]优选地，所述的径流泥沙样品采集盘与所述的步进电机之间通过联轴器连接。
[0014]优选地，所述的电器柜设备外壳内还设置有串口服务器，所述的串口服务器与所述的运动驱动器连接并进行通讯。
[0015]优选地，所述的电器柜设备外壳内还设置有声音传感器，用于接收泥沙水样注入上层盘上圆孔内采样容器的声波变化，显示声音的振动变化图像，确定水样体积。
[0016]优选地，所述的高浓度径流泥沙样品采集系统的采集口内设置有高压水枪，用于防止泥沙淤积在采集口。
[0017]有益效果
[0018]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0019]本技术所述的高浓度径流泥沙样品采集系统针对目前坡面径流侵蚀系统存在的无法采集高浓度(＞0.5g/cm3)径流泥沙样品的问题，对径流侵蚀系统的坡面薄层流监测和泥沙样品自动采集功能进行开发，结合近十年来土壤侵蚀研究领域内包括智能控制、自动采样及测量等先进现代测量方法的发展，开展精细化和自动化径流泥沙监测设备研制和功能开发。功能开发后可将坡面径流侵蚀系统的监测和样品采集分析水平提高至国内外领先水平，促进坡面土壤侵蚀和面源污染运移等陆地表层研究，服务于水土流失治理以及与水相关的生态环境建设等国家重大需求问题。
[0020]本技术所述的高浓度径流泥沙样品采集系统采用步进电机供电系统、传感器等硬件，实现高浓度径流泥沙连续采集，获得随时间变化的土壤侵蚀和养分流失动态变化过程。通过在采集口增加入射射流，使泥沙不在瓶口发生淤积，保证获取的径流泥沙量的准确性。该采集系统是一种连续、省时省力的径流泥沙采集系统，能够取代传统费时费力的泥沙采样技术和设备。
附图说明
[0021]附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
[0022]图1是本技术所述的高浓度径流泥沙样品采集系统的设计效果图。
[0023]图2是本技术所述的高浓度径流泥沙样品采集系统的内部构造图。
[0024]图3是本技术所述的高浓度径流泥沙样品采集系统的电器柜的内部构造图。
具体实施方式
[0025]在下文中更详细地描述了本技术以有助于对本技术的理解。
[0026]本技术通过在采集口增加入射射流，使泥沙不在瓶口发生淤积，保证获取的径流泥沙量的准确性。该采集系统旨在取代传统费时费力的泥沙采样技术和设备，根据实验需求，研制采样系统，获得连续、省时省力的径流泥沙采集系统，为水文和水土保持监测领域提供实验装置。
[0027]本技术的主要任务包括：
[0028](1)完成径流泥沙采集系统硬件设备构建、调试和安装。设计和加工电器柜等，将硬件设备安装至电器柜内。在泥沙采样器上搭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高浓度径流泥沙样品采集系统，其特征在于，所述的高浓度径流泥沙样品采集系统包括径流泥沙样品采集盘、步进电机、重力传感器和电器柜；所述的径流泥沙样品采集盘用于固定采样容器；所述的步进电机用于驱动所述的径流泥沙样品采集盘同步转动；所述的重力传感器用于检测所述的采样容器中的泥沙样品的质量；所述的电器柜包括电器柜设备外壳，所述的电器柜设备外壳内设置有交直流转换器、运动驱动器和供电系统，所述的供电系统与所述的交直流转换器电连接，所述的交直流转换器为所述的高浓度径流泥沙样品采集系统提供稳定的直流电源；所述的运动驱动器用于驱动所述步进电机的运动。2.根据权利要求1所述的高浓度径流泥沙样品采集系统，其特征在于，所述的径流泥沙样品采集盘包括上层盘和下层盘，所述的上层盘和下层盘之间通过钢制矩形柱体连接；所述的上层盘起到固定作用，所述的下层盘起支撑作用。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：班云云，徐锡蒙，戚友存，汤秋鸿，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：新型
国别省市：