CN103353408A

CN103353408A - 河水中悬移质泥沙自动监测仪

Info

Publication number: CN103353408A
Application number: CN2013102561097A
Authority: CN
Inventors: 张建军; 茹豪
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明提供一种河水中悬移质泥沙自动监测仪，包括：设有进水口、溢流口和排水口的盛样容器，排水口上有电磁阀；与控制器电连接的称重仪；与控制器电连接的水泵，进口连接进水管一端，进水管另一端伸入待监测的水中，水泵出口与盛样容器进水口连通；控制器，用于根据预先设定的启动条件分别向水泵、称重仪及电磁阀发出指令并控制水泵、称重仪及电磁阀动作。通过控制器控制水泵在规定的时间点向盛样容器中抽入规定体积的水，并通过称重仪对盛有水的盛样容器称重，最后控制器根据称重数据、抽入水的体积和悬移质泥沙的比重能够得出水中悬移质泥沙的含量，将监测条件事先输入到控制器中即可，不需要人工采样等过程，提高了监测效率且减少了人工劳动。

Description

河水中悬移质泥沙自动监测仪

技术领域

本发明涉及泥沙自动监测与分析技术，尤其涉及一种河水中悬移质泥沙自动监测仪。

背景技术

悬移质泥沙是悬浮在河水中，与河水一起流动的泥沙，粒径较小，悬移质泥沙主要来源于坡面的土壤侵蚀以及沟道的冲刷，悬移质泥沙的测定是计算河流输沙量、确定小流域土壤侵蚀模数的关键参数，因此悬移质泥沙的监测是水文站、水土保持监测站必须监测的常规项目，目前悬移质泥沙普遍通过采样、过滤、烘干的方法测定，无法进行实时监测，而且需要有人坚守才可能完成取样过程，室内分析耗时费力，尤其在夜间以及偏远山区开展悬移质泥沙监测时很容易出现漏测的现象，这种取样的观测的方法无法实现对悬移质泥沙输沙过程的监测，不能进行实时动态监测，而在水文站和水土保持监测站急需一种无人值守、能够自动监测悬移质泥沙的仪器，目前能够自动监测悬移质泥沙的浊度计因其测量范围有限，无法在山区含沙量较高的河水监测中应用，而且存在着误差较大等诸多问题。

发明内容

本发明提供一种河水中悬移质泥沙自动监测仪，用于克服现有技术中的缺陷，实现对河水中的悬移质泥沙进行自动监测，提高了监测效率且大大降低了人工劳动强度。

本发明提供河水中悬移质泥沙自动监测仪，该监测仪包括：

盛样容器，用于盛泥沙水样，顶部设有进水口，上部设有溢流口，底部设有排水口，所述排水口上安装有用于根据控制器的指令打开或关闭该排水口的电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接，所述盛样容器放置在称重仪上；

所述称重仪，与所述控制器电连接，用于按照控制器的指令称量装有定量泥沙水样的盛样容器的重量并将该重量数据传输给所述控制器；

水泵，与所述控制器电连接，用于根据控制器的指令将泥沙水样抽入所述盛样容器中，水泵的进口连接进水管一端，所述进水管另一端伸入待监测的水中，水泵出口与盛样容器进水口通过导水管连通，且导水管与进水口之间具有间隙；

所述控制器，用于根据预先设定的启动条件分别向所述水泵、称重仪及电磁阀发出指令并控制所述水泵、称重仪及电磁阀动作。

其中，该监测仪还包括用于向所述控制器供电的电瓶。

特别是，该监测仪还包括充电器和太阳能电池板，所述太阳能电池板与充电器输入端连接，所述充电器输出端与所述电瓶连接。

其中，所述控制器为微型电脑。

本发明提供的河水中悬移质泥沙自动监测仪，通过控制器控制水泵在规定的时间点向盛样容器中抽入规定体积的泥沙水样，并通过称重仪对盛有泥沙水样的盛样容器称重，最后控制器根据称重数据、抽入泥沙水样的体积和悬移质泥沙的比重能够得出水中悬移质泥沙的含量，将监测条件事先输入到控制器中即可，不需要人工采样等过程，即可获得泥沙含量，大大提高了监测效率且降低了人工劳动。

附图说明

图1为本发明实施例提供的监测仪的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种河水中悬移质泥沙自动监测仪，该监测仪包括盛样容器1、称重仪2、水泵3和控制器4，盛样容器1用于盛泥沙水样，顶部设有进水口11，上部设有溢流口12，底部设有排水口13，排水口13上安装有用于根据控制器4的指令打开或关闭该排水口13的电磁阀5，电磁阀5与控制器4电连接，盛样容器1放置在称重仪2上；称重仪2与控制器4电连接，用于按照控制器4的指令称量装有定量泥沙水样的盛样容器4的重量并将该重量数据传输给控制器4；水泵3与控制器4电连接，水泵3用于根据控制器4的指令将泥沙水样抽入盛样容器1中，水泵3的进口连接进水管6一端，进水管6另一端伸入待监测的水中，水泵3出口与盛样容器1进水口11通过导水管7连通，且导水管7与进水口11之间具有间隙；控制器4用于根据预先设定的启动条件分别向水泵3、称重仪2及电磁阀5发出指令并控制水泵3、称重仪2及电磁阀5动作。这里的电连接指的是通过导线或数据线连接，用于传输电信号。

本发明提供的自动监测仪，水泵3可采用变频泵，利用变频器来改变水泵的转速，来调节水泵的流量和压力，变频器上一般都有闭环控制功能，可以根据压力信号自动控制运行，达到恒压供水；称重仪2可采用电子天平，控制器4可采用微型电脑，使用前事先在控制器中输入了应用程序，仪器使用前可以通过控制器上的输入键输入启动条件，启动条件如变频泵开始抽水的时间、抽水量、抽水的时间间隔、电子天平称重的时间、电磁阀开关的时间等；控制器与变频泵、电子天平、电磁阀相连；控制器按照事先输入的启动条件指令变频泵在规定的时间点即抽水时间开始抽取泥水样，并控制抽取泥水样的体积即抽水量，抽取泥水样完成后即当盛样容器盛满泥水后控制器指令电子天平开始对盛样容器进行称重，并保存电子天平的称重数据，称重完成后控制器指令电磁阀打开，排干盛样容器中的泥水，控制器能够将变频泵的启动时间、抽水量、电子天平称重的时间和所测得重量等数据保存下来，并能够与笔记本电脑连接下载这些数据。导水管与进水口之间的间隙为了防止导水管的移动影响电子天平称重的准确性，作为优选方案，盛样容器顶部可敞口，且导水管7底部置于盛样容器上方，这样即便导水管移动，也不会碰到盛样容器，不会对电子天平的称重造成影响。

水泵与盛样容器之间采用导水管7连接，进水管6和导水管7均采用直径为15mm的塑料管，进水管6的一头放入河水中，另一头与水泵的进口相连接，导水管7一头与水泵出口相接，一头挂在盛样容器上方并与盛样容器进水口11连接，在水泵的作用下通过进水管抽取河流中的泥沙水样，并通过导水管7将泥水样导入盛样容器1内。

水泵与进水管6和导水管7相连，能够在控制器指令下通过进水管自动从河水中吸取泥水样，并通过导水管7将泥水样导入盛样容器中。水泵每次从河水中抽取的泥沙水样量即体积是一定的，水泵的启动时间和抽取的泥沙水样量可通过事先录入控制器中的启动条件具体设定。

盛样容器为圆形容器，盛样容器水平安置在电子天平上，盛样容器上部有溢流口12，当水泵抽取的泥水样超过规定的体积时，多余的泥水从溢流口12溢出，从而保证盛样容器中的泥沙水样体积恒定，盛样容器下方的排水口13上有安装了电磁阀5，电磁阀5能够在控制器的指令下盛样容器中的泥水排空。

电子天平用于称量盛样容器中泥沙水样的重量，本实施例中的电子天平的最大称量为5Kg，感量为0.01g，电子天平能够在控制器的指令下每隔一定时间间隔对装满泥水样品的盛样容器进行称重，并将称重数据传送给控制器并在控制器中将称重数据和称重时间保存下来。

河水中悬移质泥沙自动监测仪的测定原理和计算公式为：

其中：

θ = \frac{(W - V) d}{V (d - 1)}

V为盛样容器中泥水样的体积；

V_水为盛样容器中泥水样中水的体积；

V_泥为盛样容器中泥水样中泥沙的体积；

W为盛样容器中泥水样的重量；

W_水为盛样容器中泥水样中水的重量；

W_泥为盛样容器中泥水样中泥沙的重量；

d为泥沙的比重，水的比重为1；

θ为泥沙含量；

河水中悬移质泥沙自动监测仪通过测定泥沙水样的体积V，泥沙水样的重量W，以及当地表层土壤的比重d，就可以计算出泥沙含量θ，与现有技术相比，省去了人工取样、过滤及烘干的过程，大大降低了人工劳动，且提高了监测效率。

作为上述实施例的进一步地改进，该监测仪还包括用于向控制器4供电的电瓶8。该监测仪还包括充电器9和太阳能电池板10，太阳能电池板10与充电器9输入端连接，充电器9输出端与电瓶8连接。

太阳能电池板10、充电器9、电瓶8是不间断的供电系统，主要给电子天平2、水泵3、控制器4、电磁阀5供电，太阳能电池板10通过充电器9给电瓶8充电，电瓶8给电子天平2、水泵3、控制器4、电磁阀5，从而保证河水中悬移质泥沙自动监测仪在野外能够长期使用，实现河流中悬移质泥沙的自动观测与分析。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种河水中悬移质泥沙自动监测仪，其特征在于，该监测仪包括：

2.根据权利要求1所述的河水中悬移质泥沙自动监测仪，其特征在于，该监测仪还包括用于向所述控制器供电的电瓶。

3.根据权利要求2所述的河水中悬移质泥沙自动监测仪，其特征在于，该监测仪还包括充电器和太阳能电池板，所述太阳能电池板与充电器输入端连接，所述充电器输出端与所述电瓶连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的河水中悬移质泥沙自动监测仪，其特征在于，所述控制器为微型电脑。