CN102435250A - 一种坡面地表径流量的测量方法及实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种坡面地表径流量的测量方法及实现装置，包括终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息；坡面集水单元，设置于坡面地表上，采集坡面上的降雨；流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。本发明的结构简单，使用方便，该装置的稳定性强。本发明采用双重测量结构，测量准确度大大提高。本发明设有无线传输模块，可以远程传输测量结果，实时性大大提高。本发明设有两个电磁阀，以保证系统安全稳定的运行。

Description

一种坡面地表径流量的测量方法及实现装置

技术领域

本发明涉及降雨过程中水土保持测量技术，具体是一种坡面地表径流量测量方法及实现装置。

背景技术

控制水土流失是一项长久而又重要的课题，土壤侵蚀中的坡面地表径流量是衡量水土流失的重要参数之一。

目前应用于径流采样的方法与装置主要是测桶法及多孔分流装置，上述的采集方法简单，能够完成一次降雨过程中坡面径流量的测定。但是，随着生态环境科学，以及流域水文学的不断发展，对坡面径流量的测量精度要求很高，同时对坡面径流量测量要求广泛分布集中管理，实时响应；传统的方法误差大、实时性差，显然满不了日益发达的科学需求。

然而，一种测量准确度高，实时性强，可远程传递信息的坡面地表径流量测量方法及实现装置尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种具有结构简单，准确度高，实时性强的坡面地表径流量的测量方法及实现装置。

为实现上述目的本发明采用的技术方案是：

一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于：包括如下单元，

终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息，

坡面集水单元，设置于坡面地表上，采集坡面上的降雨；

流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；

储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。

所述终端处理单元包括如下处理步骤：

步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；

步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；

步骤3，根据存储信息生成时间与流量的图表；

步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，停止采集数据信息；

步骤5，将上述信息发送至远程服务端。

所述终端处理单元包括如下计算过程：

开始时间为T，采集间隔时间为T1，到达时间为Tn，采集水量为初始为S₀，

当时间为T采集水量为S_0＝0；

当时间为T1采集水量为S₁＝(A1+B1)/2；

当时间为Tn采集水量为S_n＝{(A1+B1)+(An+Bn)}/2*n/2；

其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。

坡面地表径流量测量的实现装置，包括，采集模块，采集装置为组合式的方形围挡，其中一底侧挡板设有回折板，回折板中部设有一个以上圆孔，采集模块采集雨水；

传输模块，其输入端与采集模块中回折板上的圆孔固接，其输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管，其导管上依次设有第一电磁阀和流量计；雨水通过传输模块的流量传感器测量后传输至储存模块；

所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒，量筒内设有水位传感器，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀的排水管；

一体机，所述一体机与流量计、水位计连接，采集雨水水量；所述一体机与第一电磁阀、第二电磁阀连接，控制雨水的流入与排出；

所述装置的应用过程是：

启动一体机，一体机发出控制信号控制第二电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀打开；采集的雨水通过连接导管流入量筒，

一体机采集流量计的数据信息，采集水位计的数据信息，进行显示和存储；

当采集的水位信息达到设定值时，一体机发出控制信号控制第一电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀打开；释放掉测量后的雨水。

所述折回板为中部为凹折结构，所述折角为0°＜θ＜60°。

所述传输模块的导管为∪型结构，于∪型底部设置流量计。

所述储存模块的量筒为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。

所述一体机通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。

本发明的优点是：

1、本发明的结构简单，使用方便，该装置的稳定性强。

2、本发明采用双重测量结构，测量准确度大大提高。

3、本发明设有无线传输模块，可以远程传输测量结果，实时性大大提高。

4、本发明设有两个电磁阀，以保证系统安全稳定的运行。

说明书附图

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的处理单元流程图。

图3为本发明实现装置的整体结构示意图。

图4为本发明实现装置的∪型结构示意图。

图5为本发明实现装置的回折板结构示意图。

图6为本发明实现装置的凹折围挡示意图。

具体实施方式

一种坡面地表径流量的测量方法，包括如下单元：终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息，采集后进行分析计算；坡面集水单元，设置于坡面地表上，采集坡面上的降雨；流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。

所述终端处理单元包括如下处理步骤：

步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；

步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；

步骤3，根据存储信息生成时间与流量的图表；

步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，结束采集数据信息；

步骤5，将上述信息发送至远程服务端。

所述终端处理单元包括如下计算过程：

开始时间为T，采集间隔时间为T1，到达时间为Tn，采集水量为初始为S₀；

当时间为T采集水量为S_0＝0；

当时间为T1采集水量为S₁＝(A1+B1)/2；

当时间为Tn采集水量为S_n＝{(A1+B1)+(An+Bn)}/2*n/2；

其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。

所述坡面地表径流量测量的实现装置，包括，采集模块的采集装置为组合式的方形围挡1；所述方形围挡1根据测量需求预设几组长、宽、高(长100cm、宽100cm、高20cm；长500cm、宽500cm、高20cm)，方形围挡1材质为亚克力板、塑料板、玻璃钢板。底侧挡板为中部为凹折结构，所述折角为0°＜θ＜60°。所述底侧挡板上设有回折板2，回折板2中部设有一个以上圆孔10，圆孔10上设有防止管道堵塞的过滤网，所述采集模块采集雨水。

传输模块其输入端与采集模块中回折板2上的圆孔10固接，本发明采用螺纹螺旋连接，并于接口处设有密封圈，传输模块的输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管4，其导管4上依次设有第一电磁阀3和流量计5(超声波流量计)；雨水通过传输模块的流量计5测量后传输至储存模块；所述传输模块的导管4为∪型结构6，于∪型结构6底部设置流量计5。

所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒7，量筒7内设有水位传感器8，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀11的排水管；所述储存模块的量筒7为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。

一体机9(市购产品)，所述一体机9与流量计5、水位计8连接，采集雨水水量；所述一体机9与第一电磁阀3、第二电磁阀11连接，控制雨水的流入与排出；该一体机9带有GPS模块和GSM模块实时定位测量地点和时间；通过显示屏实时显示测量信息，并将测量信息实时存储至存储器；然后通过GSM模块传输至远程服务器。一体机9同时与雨量计6(市购产品)连接，可以得知单位时间内的降雨量，可以同时得出坡面地表入渗率。

所述装置的应用过程是：

启动一体机9，一体机9发出控制信号控制第二电磁阀11关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀3打开；采集的雨水通过连接导管4流入量筒7；一体机9采集流量计5的数据信息，采集水位传感器8的数据信息，进行显示和存储；当采集的水位信息达到设定值时，一体机9发出控制信号控制第一电磁阀3关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀11打开，释放掉测量后的雨水。所述一体机9通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。

在我国北方某坡地，实测当地日降雨量为20ml。采集模块布设为100cm*100cm围挡，通过测量装置测得雨量变化如表1所述。

表1

Claims (9)

1.一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于：包括如下单元，

终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息；

坡面集水单元，设置于坡面地表之上，采集坡面上的雨水；

流量检测单元，与坡面检测单元连接，所述流量检测单元实时检测所采集雨水的水量；

储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元储存坡面集水单元采集的雨水，并实时测量所储存雨水的水量。

2.根据权利要求1所述的坡面地表径流量的测量方法，其特征在于：所述终端处理单元包括如下处理步骤：

步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；

步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；

步骤3，根据存储的信息生成时间与流量的图表；

步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，停止采集数据信息；

步骤5，将上述数据信息发送至远程服务端。

3.一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于：所述处理单元包括如下计算过程：

开始时间为T，采集间隔时间为T1，到达时间为Tn，采集水量为初始为S₀，

当时间为T采集水量为S_0＝0；

当时间为T1采集水量为S₁＝(A1+B1)/2；

当时间为Tn采集水量为S_n＝{(A1+B1)+(An+Bn)}/2*n/2；

其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。

4.根据权利要求1所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

包括，采集模块，采集装置为组合式的方形围挡，其中一底侧挡板设有回折板，回折板中部设有一个以上圆孔，采集模块采集雨水；

传输模块，其输入端与采集模块中回折板上的圆孔固接，其输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管，其导管上依次设有第一电磁阀和流量计；雨水通过传输模块的流量传感器测量后传输至储存模块；

所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒，量筒内设有水位传感器，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀的排水管；

一体机，所述一体机与流量计、水位计连接，采集雨水水量；所述一体机与第一电磁阀、第二电磁阀连接，控制雨水的流入与排出。

5.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

所述装置的应用过程是：

启动一体机，一体机发出控制信号控制第二电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀打开；采集的雨水通过连接导管流入量筒，

一体机采集流量计的数据信息，采集水位计的数据信息，进行显示和存储；

当采集的水位信息达到设定值时，一体机发出控制信号控制第一电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀打开；释放掉测量后的雨水。

6.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

所述折回板为中部为凹折结构，所述折角为0°＜θ＜60°。

7.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

所述传输模块的导管为∪型结构，于∪型底部设置流量计。

8.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

所述储存模块的量筒为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。

9.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于：

所述一体机通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。

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