一种便携式坡面径流泥沙监测设备及监测方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式坡面径流泥沙监测设备及监测方法，采用整体称重的思路以及智能化的传输设备完成了坡面径流泥沙的准确监测；整个监测过程实现了自动化，只要把本设备正确安装到坡面卡口处或者配合坡面集水箱使用，接通电源就可以实现泥沙含量的自动化监测；该装置结构简单，低功耗，便于携带，安装成本低，也能够实现数据的无线传输，可以广泛的应用于不同坡面径流泥沙监测工作，其对目前监测点优化布局的发展提供了技术与数据基础。测点优化布局的发展提供了技术与数据基础。测点优化布局的发展提供了技术与数据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式坡面径流泥沙监测设备及监测方法


[0001]本专利技术属于坡面径流场径流泥沙含量的测定装置
，涉及一种便携式坡面径流泥沙监测设备，本专利技术还涉及一种坡面径流泥沙监测方法。

技术介绍

[0002]全国共有各类水土保持监测点800多个，其中坡面径流场300多个，坡面径流观测场主要用于观测在降雨情况下，不同土壤、地形、土地利用和水土保持措施小区的水土流失状况，主要监测指标包括：1)降雨：降雨量、降雨强度；2)径流：径流量、径流系数等，通过自记水位计或手动观测；3)泥沙：含沙量、土壤侵蚀模数等，通过自动泥沙采样器或手动观测； 4)植被：植被覆盖度、作物产量等；5)土壤水分。其中径流、泥沙是最重要的观测指标，是水土保持试验中定量研究水土流失的重要内容，为水土保持监测提供科学的数据成果，同时为水土保持科学研究、水土保持防治技术、综合效益评价提供基础。
[0003]传统的监测方法，一般通过采样、过滤、静止、称重等各个环节操作步骤来制作的测定装置，一方面，每个环节都需要相关的装置或者设备，作为一套装置就需要把这些分部件进行组装为一体，装置的体积明显会大很多，操作起来也很复杂，目前监测点位置的特殊性(山坡或者特殊区域)，现场工作人员很难及时开展采样工作，雨发生的时段难以同步开展工作，导致时效性相对较差；另一方面，取样代表性不强，降雨过程形成的坡面径流是一种持续性的过程，采样是一个瞬时过程，难以保证采样过程更贴近实际情况等等，监测精度很难保证。且全国水土保持监测点开展观测主要以传统的人工观测为主，现有的监测设备相对比较落后，自动化程度较低。需要加快径流泥沙自动监测设施设备的研发和推广应用，来提升水土保持监测站点观测自动化和信息化程度，提高监测数据质量，为智慧水保建设提供重要的基础数据，也为模型开发提供算据信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种便携式坡面径流泥沙监测设备，解决了现有坡面径流泥沙含量监测设备精度不高，自动化程度较低的问题。
[0005]本专利技术的目的还在于提供一种便携式坡面径流泥沙监测方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种便携式坡面径流泥沙监测设备，包括主集水箱，以及位于主集水箱的副集水箱，主集水箱和副集水箱之间有过滤插板；主集水箱、副集水箱和过滤插板底部设置有测重部件，主集水箱和副集水箱的一侧还分别设置有观测井；主集水箱和副集水箱的顶部还分别设置有超声波传感器；主集水箱上还设置有控制器，控制器通过数据传输线分别连接电磁阀、超声波传感器和测重部件；
[0007]主集水箱的上部还连通有多通道管道，多通道管道上设置有多个分管路，每个分管路上均设置有电磁阀，每个分管路能够再接一个泥沙监测设备。
[0008]本专利技术的特点还在于，
[0009]主集水箱、过滤插板和副集水箱之间依次贯通，过滤插板上设置有若干个均匀的
过滤孔。主集水箱、过滤板、副集水箱贯穿软连接，类似与相邻两个地铁之间的车厢链接方式。
[0010]观测井分为观测井a和观测井b，观测井a位于主集水箱上，观测井b 位于副集水箱上，观测井a和观测井b上均设置有刻度。
[0011]超声波传感器包括超声波传感器a和超声波传感器b，超声波传感器a 位于主集水箱上，超声波传感器b位于副集水箱上；超声波传感器a和超声波传感器b分别与控制器电性相连。
[0012]过滤插板的上部还设置有提手，过滤插板活动插接在主集水箱和副集水箱之间。
[0013]测重部件包括底部压板a，底部压板上依次均匀内嵌有压力传感器a；底部压板上正对主集水箱和副集水箱的下部分别设置有底部压板b和底部压板c；底部压板b上设置有压力传感器b，底部压板c上设置有压力传感器c；压力传感器a、压力传感器b和压力传感器c分别与控制器电性相连。
[0014]控制器用于采集测重部件、超声波传感器以及电磁阀的数据，并根据数据计算径流泥沙累积量；控制器还电性连接有APP显示设备，APP显示设备用于显示泥沙监测数据以及最终的径流泥沙累积量。
[0015]本专利技术采用的第二种技术方案是，一种坡面径流泥沙监测方法，具体如下：
[0016]将监测设备安放在坡面卡口处或者汇水处，保证降雨时坡面水能够通过多通道管口流进主集水箱，使其能够稳定安放在固定的监测位置，在降雨来临前打开电源，当有水沙流入设备后，设备开始工作，采集的数据存储于控制器中，控制器通过信号转换模块并通过如下方式计算泥沙含量：
[0017](1)水沙进入集水箱过程中径流泥沙含量
[0018][0019][0020]单位体积含沙量：
[0021](2)一次降雨结束后径流泥沙累积量
[0022][0023](3)一次监测过程单位体积总泥沙含量
[0024]ω
沙
＝G
沙
/(A
主
*H1+A
副
*H2)
[0025]其中：A
主
为主集水箱底面的内部横截面积；
[0026]A
副
为副集水箱底面的内部横截面积；
[0027]ρ
混
为主集水箱底面内混合液体的密度；
[0028]ρ
纯
为副集水箱底面内纯液体的密度；
[0029]F1‑1、F1‑2、F1‑3分别为测重部件上的3个压力传感器a获取的压力值；
[0030]F2为测重部件上的压力传感器b获取的压力值；
[0031]F3为测重部件上的压力传感器c获取的压力值；
[0032]H1为超声波传感器a获取的主集水箱中混合液水头高度；
[0033]H2为超声波传感器b获取的副集水箱中混合液水头高度；
[0034]G
沙
为一次降雨过程后，累计产生的泥沙量；
[0035]ω
沙
一次监测过程单位体积总泥沙含量。
[0036]本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术一种便携式坡面径流泥沙监测设备，结构新颖独特，采用整体称重的思路以及智能化的传输设备完成了坡面径流泥沙的准确监测；整个监测过程实现了自动化，只要把本设备正确安装到坡面卡口处或者配合坡面集水箱使用，接通电源(蓄电池)就可以实现泥沙含量的自动化监测；该装置结构简单，低功耗，便于携带，安装成本低，也能够实现数据的无线传输，可以广泛的应用于不同坡面径流泥沙监测工作，其对目前监测点优化布局的发展提供了技术与数据基础。
附图说明
[0038]图1是本专利技术一种便携式坡面径流泥沙监测设备的结构示意图。
[0039]图2(a)是本专利技术压力传感器a的位置结构图。
[0040]图2(b)是本专利技术压力传感器b的位置结构图。
[0041]图2(c)是本专利技术压力传感器c的位置结构图。
[0042]图3是本专利技术过滤插板的结构示意图。
[0043]图中：1：主集水箱；2：副集水箱；3：过滤插板；4：多通道管道； 5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，包括主集水箱(1)，以及位于主集水箱(1)的副集水箱(2)，所述主集水箱(1)和副集水箱(2)之间有过滤插板(3)；所述主集水箱(1)、副集水箱(2)和过滤插板(3)底部设置有测重部件，所述主集水箱(1)和副集水箱(2)的一侧还分别设置有观测井；所述主集水箱(1)和副集水箱(2)的顶部还分别设置有超声波传感器；所述主集水箱(1)上还设置有控制器(12)，所述主集水箱(1)的上部还连通有多通道管道(4)，所述多通道管道(4)上设置有多个分管路，每个分管路上均设置有电磁阀(8)，每个分管路能够一个泥沙监测设备；所述控制器(12)通过数据传输线(13)分别连接电磁阀、超声波传感器和测重部件。2.根据权利要求1所述的一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，所述主集水箱(1)、过滤插板(3)和副集水箱(2)之间依次贯通，所述过滤插板(3)上设置有若干个均匀的过滤孔。3.根据权利要求1所述的一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，所述观测井分为观测井a(14)和观测井b(15)，所述观测井a(14)位于主集水箱(1)上，所述观测井b(15)位于副集水箱(2)上，所述观测井a(14)和观测井b(15)上均设置有刻度。4.根据权利要求1所述的一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，所述超声波传感器包括超声波传感器a(10)和超声波传感器b(11)，所述超声波传感器a(10)位于主集水箱(1)上，所述超声波传感器b(11)位于副集水箱(2)上；所述超声波传感器a(10)和超声波传感器b(11)分别与控制器(12)电性相连。5.根据权利要求1所述的一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，所述过滤插板(3)的上部还设置有提手(9)，所述过滤插板(3)活动插接在主集水箱(1)和副集水箱(2)之间。6.根据权利要求1所述的一种便携式坡面径流泥沙监测设备，其特征在于，所述测重部件包括底部压板a(5
‑
1)，所述底部压板(5
‑
1)上依次均匀内嵌有3个压力传感器a(5
‑
2)；所述底部压板(5
‑
1)上正对主集水箱(1)和副集水箱(2)的下部分别设置有底部压板b(6
‑
1)和底部压板c(7
‑
1)；所述底部压板b...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜学兵，赵院，亢庆，余顺超，李浩，常丹东，金平伟，赵辉，黄俊，曹文华，李乐，王娟，王超，吴光艳，史燕东，潘文烽，寇馨月，尹斌，徐舟，刘斌，
申请(专利权)人：水利部水土保持监测中心珠江水利委员会珠江水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：