CN103968883A - 淤泥探测方法及淤泥探测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淤泥探测方法及淤泥探测仪，该淤泥探测方法用于探测一水体中的淤泥，包括：以一频率实时获取检测点的密度和液位；判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值；将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；获取更新后的检测点的密度、强度和液位；判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值；将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。本发明通过密度传感器、液位传感器和强度传感器实时测量任一检测点的密度、液位和强度，从而确定淤泥的厚度，具有测量准确、实时性强、使用方便、降低大量的人力物力成本以及大大提高勘察效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是涉及一种淤泥探测方法及淤泥探测仪。
背景技术
随着河道清淤准确度要求的提高，在清淤工作中，要求能够准确定位清淤的起始位置和结束位置，且要求测量数据能够实时地保存，以便技术人员了解河道状况，并指导清理人员清淤。
目前国内外传统的测量方法有以下几种：钻孔取样法，使用钻机单点采集柱状淤泥样品，但钻孔取样无法避免对淤泥的扰动；静力触探法，通过单点测定淤泥层对测杠的比贯入阻力来确定淤泥厚度（比贯入阻力是指静力触探圆锥探头贯入土层时所受的总贯入阻力与探头平面投影面积的商），但这一方法无法测定淤泥的密度，且操作麻烦；放射线测量法，根据放射线的放射衰减比来测定淤泥的密度，这种方法测定精度较高，但对工作人员和被测定区域环境有潜在的放射性危害；多普勒双频超声波测量法，其原理是以高频测量淤泥和水之间的界面，再通过低频测量淤泥底层距水面的距离，从而得到淤泥的厚度，但这种方法无法得到密度，且操作麻烦。因此，上述的多种测量方法，均在一定程度上存在许多不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中测量淤泥参数方法无法同时得到淤泥的厚度和淤泥的密度，且操作麻烦的缺陷，提供了一种淤泥探测方法及淤泥探测仪，能够实时测量任一检测点的密度、液位和强度，从而确定淤泥的厚度，本发明具有测量准确、实时性强、使用方便、降低大量的人力物力成本以及大大提高勘察效率等优点。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种淤泥探测方法，其特点在于，该淤泥探测方法用于探测一水体中的淤泥，其包括以下步骤：
S1、以一频率实时获取检测点的密度和液位；
S2、判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则进入步骤S3，若否，则更新检测点并返回步骤S1；
S3、将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
S4、获取更新后的检测点的密度、强度和液位；
S5、判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则进入步骤S6，若否，则更新检测点并返回步骤S4；
S6、将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
该淤泥探测方法中以该频率实时获取检测点的密度和液位，当该密度突然发生变化，即该密度大于该第一阈值或该密度的变化量达到该第二阈值，则说明此时检测点处于水与淤泥的临界处，记下当前检测点对应的液位作为第一深度，再继续更新到另一检测点，实时获取检测点的密度、强度和液位，当检测点不再变化，且该密度达到该第三阈值，同时该强度达到该第四阈值时，则说明此时检测点处于淤泥的最底部，记下当前检测点对应的液位作为第二深度，则该淤泥的厚度就为该第二深度与该第一深度的差值。
较佳地，步骤S1包括以下步骤：
S11、以该频率实时检测该检测点的密度和液位；
S12、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，并将该液位的液位信号转换为一第二电信号；
S13、对该第一电信号和该第二电信号进行放大。
较佳地，步骤S4包括以下步骤：
S41、检测更新后的检测点的密度、强度和液位；
S42、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，将该液位的液位信号转换为一第二电信号，并将该强度的强度信号转换为一第三电信号；
S43、对该第一电信号、该第二电信号和该第三电信号进行放大。
本发明还提供了一种淤泥探测仪，其特点在于，该淤泥探测仪包括一密度传感器、一液位传感器、一强度传感器、一第一判断模块、一标记模块和一第二判断模块；
该密度传感器用于以一频率实时获取检测点的密度；
该液位传感器用于以该频率实时获取检测点的液位；
该第一判断模块用于判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则调用该标记模块；
该标记模块用于将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
该密度传感器还用于获取更新后的检测点的密度；
该液位传感器还用于获取更新后的检测点的液位；
该强度传感器用于获取更新后的检测点的强度；
该第二判断模块用于判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则再次调用该标记模块；
该标记模块还用于将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
该密度传感器和该液位传感器分别检测并以该频率实时获取检测点的密度和液位，当该密度的数值突然发生变化，即该密度大于该第一阈值或该密度的变化量达到该第二阈值，则说明此时检测点处于水与淤泥的临界处，记下当前检测点对应的液位作为第一深度，再继续更新到另一检测点，该密度传感器、该液位传感器和该强度传感器实时检测并获取检测点的密度、强度和液位，当检测点不再变化，且该密度达到该第三阈值，同时该强度达到该第四阈值时，则说明此时检测点处于淤泥的最底部，记下当前检测点对应的液位作为第二深度，则该淤泥的厚度就为该第二深度与该第一深度的差值。
另外，该液位传感器的前端采用带孔的铜片进行保护，外壳会把淤泥挡在外面，本方案中测量的淤泥的密度一般在0.9-1.03g/cm3，即与水的密度相差不大，所以，该液位传感器进入淤泥后也可以检测淤泥的密度。
较佳地，该淤泥探测仪还包括一第一放大电路、一第二放大电路和一第三放大电路；
该第一放大电路用于对检测点的密度信号进行放大；
该第二放大电路用于对检测点的液位信号进行放大；
该第三放大电路用于对检测点的强度信号进行放大。
通过该密度传感器、该液位传感器和该强度传感器检测并获取的密度、液位和强度对应的信号一般很小，需要对其进行放大，所以本方案采用该第一放大电路、该第二放大电路和该第三放大电路对检测点的密度、液位和强度进行放大。
较佳地，该液位传感器包括一第一压力传感器和一导气管，该导气管插设在该第一压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第一压力传感器的导气孔与大气相通。该导气管使得该第一压力传感器的导气孔与大气相通，用于消除大气压对该第一压力传感器的检测结果的影响，若不在该第一压力传感器上设有该导气管，就会使得大气对检测结果有影响，导致测量的结果不准确。
较佳地，该强度传感器包括一第二压力传感器、一探测板、一活塞缸、一活塞杆和一导气管；
该导气管插设在该第二压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第二压力传感器的导气孔与大气相通；
该探测板安装在该活塞杆上，该活塞缸的一端与该活塞杆相连接，另一端设有该第二压力传感器，该探测板用于感受到该淤泥后，推动该活塞杆移动，该活塞杆用于压缩该活塞缸内的硅油，该硅油将感知的压力作用在该第二压力传感器的膜片上。同样，该第二压力传感器上设有该导气管，用于消除大气压对该第二压力传感器的检测结果的影响。
较佳地，该第一压力传感器或该第二压力传感器为一硅压力传感器。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供了一种淤泥探测方法及淤泥探测仪，通过密度传感器、液位传感器和强度传感器能够实时测量任一检测点的密度、液位和强度，从而能够确定淤泥的厚度，本发明具有测量准确、实时性强、使用方便、降低大量的人力物力成本以及大大提高勘察效率等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的淤泥探测方法的流程图。
图2为本发明实施例1的淤泥探测仪的结构图。
图3为本发明实施例2的淤泥探测仪的结构图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种淤泥探测方法，该淤泥探测方法用于探测一水体中的淤泥，其包括以下步骤：
步骤101、以一频率实时检测该检测点的密度和液位；
步骤102、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，并将该液位的液位信号转换为一第二电信号；
步骤103、对该第一电信号和该第二电信号进行放大；
步骤104、判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则进入步骤105，若否，则更新检测点并返回步骤101；
步骤105、将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
步骤106、检测更新后的检测点的密度、强度和液位；
步骤107、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，将该液位的液位信号转换为一第二电信号，并将该强度的强度信号转换为一第三电信号；
步骤108、对该第一电信号、该第二电信号和该第三电信号进行放大。
步骤109、判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则进入步骤110，若否，则更新检测点并返回步骤106；
步骤110、将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
通过该密度传感器、该液位传感器和该强度传感器检测并获取的密度、液位和强度对应的信号一般很小，需要对其进行放大，所以本实施例采用该第一放大电路、该第二放大电路和该第三放大电路对检测点的密度、液位和强度进行放大。另外，该密度、该液位和该强度放大后，均可以通过现有的技术计算出放大信号对应的密度、液位和强度。
如图2所示，本实施例还提供了一种淤泥探测仪，该淤泥探测仪包括一密度传感器1、一液位传感器2、一强度传感器3、一第一放大电路4、一第二放大电路5、一第三放大电路6、一第一判断模块7、一标记模块8、一第二判断模块9。
其中，该液位传感器2包括一第一硅压力传感器和一导气管，该导气管插设在该第一硅压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第一硅压力传感器的导气孔与大气相通。
该强度传感器3包括一第二硅压力传感器、一探测板、一活塞缸、一活塞杆和一导气管。该导气管插设在该第二硅压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第二硅压力传感器的导气孔与大气相通。该探测板安装在该活塞杆上，该活塞缸的一端与该活塞杆相连接，另一端设有该第二硅压力传感器，该探测板用于感受到该淤泥后，推动该活塞杆移动，该活塞杆用于压缩该活塞缸内的硅油，该硅油将感知的压力作用在该第二硅压力传感器的膜片上。
该淤泥探测仪中的各部件的功能为：
该密度传感器1用于以一频率实时获取检测点的密度；
该液位传感器2用于以该频率实时获取检测点的液位；
该第一放大电路4用于对检测点的密度信号进行放大；
该第二放大电路5用于对检测点的液位信号进行放大；
该第一判断模块7用于判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则调用该标记模块8；
该标记模块8用于将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
该密度传感器1还用于获取更新后的检测点的密度；
该液位传感器2还用于获取更新后的检测点的液位；
该强度传感器3用于获取更新后的检测点的强度；
该第一放大电路4用于对检测点的密度信号进行放大；
该第二放大电路5用于对检测点的液位信号进行放大；
该第三放大电路6用于对检测点的强度信号进行放大；
该第二判断模块9用于判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则再次调用该标记模块8；
该标记模块8还用于将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
该密度传感器1和该液位传感器2分别检测并以该频率实时获取检测点的密度和液位，该第一放大电路4和该第二放大电路5分别对检测点的密度和液位进行放大，并将经放大处理的密度信号和液位信号通过现有的技术计算出相应的密度和液位。当该密度的数值突然发生变化，即该密度大于该第一阈值或该密度的变化量达到该第二阈值，则说明此时检测点处于水与淤泥的临界处，记下当前检测点对应的液位作为第一深度，再继续更新到另一检测点。该密度传感器1、该液位传感器2和该强度传感器3实时检测并获取检测点的密度、强度和液位，该第一放大电路4、该第二放大电路5和该第三放大电路6分别对检测点的密度、液位和强度进行放大，并将经放大处理的密度信号、液位信号和强度信号通过现有的技术计算出相应的密度、液位和强度。当检测点不再变化，且该密度达到该第三阈值，同时该强度达到该第四阈值时，则说明此时检测点处于淤泥的最底部，记下当前检测点对应的液位作为第二深度，则该淤泥的厚度就为该第二深度与该第一深度的差值。
实施例2
本实施例将实施例1中的能够实现计算出淤泥厚度的各功能模块集成在具体的硬件中，如将实施例1中的该第一判断模块7、该标记模块8、该第二判断模块9集成在本实施例的计算机中，并对此进行详细的说明。
如图3所示，本实施例提供了一种淤泥探测仪，该淤泥探测仪包括一密度传感器1、一液位传感器2、一强度传感器3、一第一放大电路4、一第二放大电路5、一第三放大电路6、一单片机7’、一RS485接口芯片8’（RS485是美国电子工业协会制定的一种串行物理接口标准）和一计算机9’。该密度传感器1通过该第一放大电路4与该单片机7’相连接，该液位传感器2通过该第二放大电路5与该单片机7’相连接，该强度传感器3通过该第三放大电路6与该单片机7’相连接，该单片机7’通过该RS485接口芯片8’与该计算机9’相连接。
其中，该单片机7’选用一STC12C5410AD系列的单片机，STC12C5410系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机。本实施例中的该液位传感器2和该强度传感器3的结构与实施例1中的该液位传感器2和该强度传感器3的结构相同，在此不再赘述。
该密度传感器1用于以一频率实时检测检测点的密度，将检测到的密度信号转换为一第一电信号并传输至该第一放大电路4；
该液位传感器2用于以该频率实时检测检测点的液位，将检测到的液位信号转换为一第二电信号并传输至该第二放大电路5；
该强度传感器3用于以该频率实时检测检测点的强度，将检测到的强度信号转换为一第三电信号并传输至该第三放大电路6；
该第一放大电路4用于将该密度传感器1传输来的该第一电信号放大为一第一放大信号，并将该第一放大信号传输至该单片机7’；
该第二放大电路5用于将该液位传感器2传输来的该第二电信号放大为一第二放大信号，并将该第二放大信号传输至该单片机7’；
该第三放大电路6用于将该强度传感器3传输来的该第三电信号放大为一第三放大信号，并将该第三放大信号传输至该单片机7’；
该单片机7’用于将该第一放大信号、该第二放大信号和该第三放大信号经一模数转换器转换为一第一数字信号、一第二数字信号和一第三数字信号并通过该RS485接口芯片8’传输至该计算机9’；
该计算机9’用于根据该第一数字信号、该第二数字信号和该第三数字信号计算出该密度、该液位和该强度，并判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则表明当前检测点处于水与淤泥的临界处，将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点，若否，则表明当前检测点还没有到达水与淤泥的临界处，需要继续更新检测点，获取下一检测点的密度、液位和强度。
在该淤泥探测仪置于水或淤泥中并逐渐下沉时，该密度传感器1、该液位传感器2和该强度传感器3不断的检测不同检测点的密度、液位和强度，并通过该第一放大电路4、该第二放大电路5和该第三放大电路6对不同检测点的密度信号、液位信号和强度信号分别进行放大，该计算机9’实时地根据密度信号、液位信号和强度信号分别对应的第一数字信号、第二数字信号和第三数字信号计算出不同检测点的密度、液位和强度。
该计算机9’还用于判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则表明当前检测点处于淤泥的最底部，当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度，若否，则表明当前检测点还没有到达淤泥的最底部，需要继续更新检测点，获取下一检测点的密度、液位和强度。
本发明中的各个功能模块均能够在现有的硬件条件下结合现有的软件编程手段加以实现，故在此对其具体实现方法均不做赘述。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种淤泥探测方法，其特征在于，该淤泥探测方法用于探测一水体中的淤泥，其包括以下步骤：
S1、以一频率实时获取检测点的密度和液位；
S2、判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则进入步骤S3，若否，则更新检测点并返回步骤S1；
S3、将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
S4、获取更新后的检测点的密度、强度和液位；
S5、判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则进入步骤S6，若否，则更新检测点并返回步骤S4；
S6、将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
2.如权利要求1所述的淤泥探测方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
S11、以该频率实时检测该检测点的密度和液位；
S12、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，并将该液位的液位信号转换为一第二电信号；
S13、对该第一电信号和该第二电信号进行放大。
3.如权利要求1所述的淤泥探测方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：
S41、检测更新后的检测点的密度、强度和液位；
S42、将该密度的密度信号转换为一第一电信号，将该液位的液位信号转换为一第二电信号，并将该强度的强度信号转换为一第三电信号；
S43、对该第一电信号、该第二电信号和该第三电信号进行放大。
4.一种淤泥探测仪，其特征在于，该淤泥探测仪包括一密度传感器、一液位传感器、一强度传感器、一第一判断模块、一标记模块和一第二判断模块；
该密度传感器用于以一频率实时获取检测点的密度；
该液位传感器用于以该频率实时获取检测点的液位；
该第一判断模块用于判断该密度是否大于一第一阈值或该密度的变化量是否达到一第二阈值，若是，则调用该标记模块；
该标记模块用于将当前的检测点的液位记为第一深度并更新检测点；
该密度传感器还用于获取更新后的检测点的密度；
该液位传感器还用于获取更新后的检测点的液位；
该强度传感器用于获取更新后的检测点的强度；
该第二判断模块用于判断该密度是否达到一第三阈值，同时该强度是否达到一第四阈值，若是，则再次调用该标记模块；
该标记模块还用于将当前的检测点的液位记为第二深度，将该第二深度与该第一深度的差值作为该淤泥的厚度。
5.如权利要求4所述的淤泥探测仪，其特征在于，该淤泥探测仪还包括一第一放大电路、一第二放大电路和一第三放大电路；
该第一放大电路用于对检测点的密度信号进行放大；
该第二放大电路用于对检测点的液位信号进行放大；
该第三放大电路用于对检测点的强度信号进行放大。
6.如权利要求4所述的淤泥探测仪，其特征在于，该液位传感器包括一第一压力传感器和一导气管，该导气管插设在该第一压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第一压力传感器的导气孔与大气相通。
7.如权利要求4所述的淤泥探测仪，其特征在于，该强度传感器包括一第二压力传感器、一探测板、一活塞缸、一活塞杆和一导气管；
该导气管插设在该第二压力传感器的导气孔内，该导气管伸出该水体的水面，该导气管用于使该第二压力传感器的导气孔与大气相通；
该探测板安装在该活塞杆上，该活塞缸的一端与该活塞杆相连接，另一端设有该第二压力传感器，该探测板用于感受到该淤泥后，推动该活塞杆移动，该活塞杆用于压缩该活塞缸内的硅油，该硅油将感知的压力作用在该第二压力传感器的膜片上。
8.如权利要求6或7所述的淤泥探测仪，其特征在于，该第一压力传感器或该第二压力传感器为一硅压力传感器。
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Denomination of invention: Silt detection method and silt detector Effective date of registration: 20220623 Granted publication date: 20160824 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Shanghai Songjiang sub branch Pledgor: SHANGHAI ZHAOHUI PRESSURE APPARATUS Co.,Ltd. Registration number: Y2022310000081 |
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