CN105242054A - 一种水土流失监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明的水土流失监测系统，包括机械装置、电源模块、测控系统及远程监测装置，其电源模块由太阳能电池板提供电源，通过转换电路给蓄电池充电，再由蓄电池给检测系统供电；测控系统包括测量集水器、辅助集水器、称重传感器、电磁阀、集水器安装架、传感器信号调理与采集电路、微控制器、电磁阀控制电路、数据存储、显示及无线数据传输模块；远程监控软件安装在远程监控室通过网络获取测量数据。本发明基于控制装置对其他装置的调动以及协作作业达到检测水土流失的目的，具有自动化程度高，测量精度高，全流量不间断测量，远程监控等功能，可适用于野外无人值守水土流失监测。

Description

一种水土流失监测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种水土流失监测系统。

背景技术

水土流失监测是生态环境监测的主要内容之一，目前，野外水土流失监测都是建立各种观测小区，搭建径流小区与监测设施进行监测，基本都是采用水池收集水后，人工搅拌收集到的水，然后取样进行烘干、称量，然后按照比例计算总体的流失情况，操作过程非常耗时，同时，完全依靠人工，无法动态监测，监测结果确实连续性和实效性。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有实时连续进行野外区域水土流失监测、测量效率高、监测结果准确可靠的水土流失监测系统。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种水土流失监测系统，包括电源装置、与电源装置连接的测控装置和与测控装置相连的远程监控装置，测控装置还与机械装置连接，其中：

所述测控装置包括微控制器和分别与微控制器连接的传感器信号处理模块、存储模块、按键输入模块、无线模块、显示模块及控制电路模块，传感器信号处理模块与机械装置连接，控制电路模块与机械装置的各个电磁阀连接，无线模块与远程监控装置相连接；

所述机械装置包括机架和设置在机架上的称重传感器、集水器固定架和集水器、出水口电磁阀、供水管电磁阀及供水管，集水器为多个，分别通过集水器固定架与称重传感器连接，称重传感器还通过传感器信号处理模块与微控制器连接，出水口电磁阀、供水管电磁阀分别设置在集水器上、下方的进水口和出水口处，供水管分成多个支路分别供给不同的测量集水器，每个支路上均设有支路电磁阀；

所述电源装置由顺序连接的太阳能电池板、电源转换充电模块和蓄电池构成，太阳能电池板提供电源，通过转换电路给蓄电池充电，再通过蓄电池向测控装置供电，用于给整个测量装置提供动力能源；

所述传感器信号处理单元与称重传感器连接，负责传感器信号的放大、滤波、A/D转换；

微控制器是系统的核心，负责采集传感器数据，判断测试集水器是否集满，计算泥沙重量，控制电磁阀；

存储单元用于存储采集到的传感器的数据，按键输入单元与微控制器连接用于输入测试集水器的容积、水和泥沙的密度等参数；

显示单元与微控制器连接，用于显示各个输入参数和测量参数，

无线模块与微控制器连接，用于发送测量数据和接收远程监控软件发出的指令；

远程监控装置，实现数据的远程接收、分析、处理功能。

所述集水器分为测量集水器和辅助集水器，测量集水器用于采集流入的雨水，辅助集水器用于判断测量集水器中是否集满水。

进一步地，所述的供水管支路是伸入测量集水器入水口，并且不与测量集水器入水口直接接触。

进一步地，所述的测量集水器的入水口开有溢水口，当集水器的水满后，多出的水从溢水口溢出。

进一步地，所述的测量集水器的溢水口安装有导流槽，测量集水器溢出的水经过导流槽流入辅助集水器。

进一步地，所述的测量集水器有多个，微控制器根据雨量大小进行自动调度，轮流工作，保证测量的连续性。

进一步地，一种水土流失监测系统可以通过键盘输入不同区域土质的密度进行参数设置。

进一步地，微控制器会将数据数据存入到存储器中，当无线数据传输网络故障中断或者远程监控计算机故障不能接收数据时，可以等故障恢复后再通过软件发出指令读取其相关的数据。

本发明的有益效果：上述技术方案所提供的土流失监测系统具有小型化、一体化、自动化的特点，方便安装和使用；采用太阳能电池供电，不需外接电源，适用于野外作业；测量集水器采用轮流工作方式，保证测量的连续性；测量集水器与辅助集水器配合工作，保证了体积测量的准确性，实现全流量监测，数据完整；适用范围广，可根据不同区域的土质密度进行参数进行设置。远程实时监测软件可对不同时段，不同雨量的水土流失量进行动态监测和数据分析。

附图说明

图1是本发明的水土流失监测系统结构框图。

图2是为本发明的机械装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例来进一步说明本发明的技术方案。

一种水土流失监测系统，由电源装置、与电源装置连接的测控装置和与测控装置相连的远程监控装置构成，测控装置还与机械装置连接，电源模块由太阳能电池板提供电源，通过转换电路给蓄电池充电，再由蓄电池给检测系统供电；测控装置采用测量集水器与辅助集水器相互配合的方式工作，当测量集水器中的水溢出到辅助集水器后，安装在辅助集水器下面的传感器信号经过信号处理模块达到微控制器，微控制判断辅助集水器中的水的重量是否达到预设值，如果达到预设值，则发出控制指令给控制模块关闭测量集水器供水的支路电磁阀，同时打开另外一个测量集水器的支路电磁阀，让水流入另一个测量集水器，微控制器采集到满水的测量集水器和辅助集水器中水的重量后发出控制指令，将水放掉，然后等待下一次工作。微控制器根据采集到的重量，计算出本次测量得到的水的重量和泥沙的重量。通过无线模块将数据发送给远程监控软件，同时将数据保存到存储器中。

如图1所示，测控系统，包括传感器信号处理单元、微控制器单元、电磁阀控制单元、存储单元、显示单元、按键输入单元及无线数据传输单元，传感器信号处理单元与称重传感器连接，负责传感器信号的放大、滤波、A/D转换，微控制器是系统的核心，负责采集传感器数据，判断测试集水器是否集满，计算泥沙重量，控制电磁阀，存储单元用于存储采集到的传感器的数据，按键输入单元与微控制器连接用于输入测试集水器的容积、水和泥沙的密度等参数，显示单元与微控制器连接，用于显示各个输入参数和测量参数，无线模块与为控制器连接，用于发送测量数据和接收远程监控软件发出的指令；电源装置，由太阳能电池板、电源转换电流、蓄电池构成，用于给整个测量装置提供动力能源；远程监控软件，安装在远程监测电脑上，实现数据的远程接收、分析、处理功能。

微控制器会将数据数据存入到存储器中，当无线数据传输网络故障中断或者远程监控计算机故障不能接收数据时，可以等故障恢复后再通过软件发出指令读取其相关的数据。

如图2所示，机械装置由机架、称重传感器、集水器固定架和集水器、出水口电磁阀、供水管电磁阀、供水管等构成，所述机架用于整个系统的安装，所述称重传感器安装在机架上，用于称量集水器中水的重量，所述集水器固定架安装在传感器上，用于固定集水器，所述集水器分为测量集水器和辅助集水器，测量集水器用于采集流入的雨水，辅助集水器用于判断测量集水器中是否集满水，所述出水口电磁阀安装在集水器下方的出水口，控制出水口的打开和关闭，所述供水管用于将含有泥沙的雨水引入测量系统，供水管分成多个支路分别供给不同的测量集水器，每个支路上安装有支路电磁阀，支路电磁阀用于控制支路供水管的打开和关闭；

供水管支路是伸入测量集水器入水口，并且不与测量集水器入水口直接接触。

测量集水器的入水口开有溢水口，当集水器的水满后，多出的水从溢水口溢出。

测量集水器的溢水口安装有导流槽，测量集水器溢出的水经过导流槽流入辅助集水器。

测量集水器有多个，微控制器根据雨量大小进行自动调度，轮流工作，保证测量的连续性。

本系统可以通过键盘输入不同区域土质的密度进行参数设置。

Claims (9)

1.一种水土流失监测系统，其特征是：包括电源装置、与电源装置连接的测控装置和与测控装置相连的远程监控装置，测控装置还与机械装置连接，其中：

所述测控装置包括微控制器和分别与微控制器连接的传感器信号处理模块、存储模块、按键输入模块、无线模块、显示模块及控制电路模块，传感器信号处理模块与机械装置连接，控制电路模块与机械装置的各个电磁阀连接，无线模块与远程监控装置相连接；

所述机械装置包括机架和设置在机架上的称重传感器、集水器固定架和集水器、出水口电磁阀、供水管电磁阀及供水管，集水器为多个，分别通过集水器固定架与称重传感器连接，称重传感器还通过传感器信号处理模块与微控制器连接，出水口电磁阀、供水管电磁阀分别设置在集水器上、下方的进水口和出水口处，供水管分成多个支路分别供给不同的测量集水器，每个支路上均设有支路电磁阀。

2.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述电源装置由顺序连接的太阳能电池板、电源转换充电模块和蓄电池构成，太阳能电池板提供电源，通过转换电路给蓄电池充电，再通过蓄电池向测控装置供电，用于给整个测量装置提供动力能源。

3.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述

传感器信号处理单元与称重传感器连接，负责传感器信号的放大、滤波、A/D转换；

微控制器：负责采集传感器数据，判断测试集水器是否集满，计算泥沙重量，控制电磁阀；

存储单元：用于存储采集到的传感器的数据；

按键输入单元与微控制器连接用于输入测试集水器的容积、水和泥沙的密度等参数；

显示单元与微控制器连接，用于显示各个输入参数和测量参数，

无线模块与微控制器连接，用于发送测量数据和接收远程监控软件发出的指令；

远程监控装置：实现数据的远程接收、分析、处理功能。

4.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述集水器分为测量集水器和辅助集水器，测量集水器用于采集流入的雨水，辅助集水器用于判断测量集水器中是否集满水。

5.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述的供水管支路是伸入测量集水器入水口，并且不与测量集水器入水口直接接触。

6.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述的测量集水器的入水口开有溢水口，当集水器的水满后，多出的水从溢水口溢出。

7.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述的测量集水器的溢水口安装有导流槽，测量集水器溢出的水经过导流槽流入辅助集水器。

8.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：所述的测量集水器有多个，微控制器根据雨量大小进行自动调度，轮流工作，保证测量的连续性。

9.根据权利要求1所述的水土流失监测系统，其特征是：一种水土流失监测系统可以通过键盘输入不同区域土质的密度进行参数设置。