CN108469257A - 一种在线悬移质泥沙测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种在线悬移质泥沙测量装置，包括潜水泵和保温箱，保温箱内部设有储水箱，储水箱的底部设有第一入口，第一入口通过连接管与潜水泵连接；储水箱的侧面设有第二出口和副水箱，副水箱的下部设有第二入口与储水箱联通，上部设有第二出口与储水箱联通；副水箱内设有水泥浆在线密度测量仪，保温箱的顶部设有控制箱，将水泥浆在线密度测量仪、数据采集、现代通信、计算机网络、数据库和信息分析等现代技术与水文悬移质泥沙测验需求紧密结合，组合成一套高效可靠、自动化程度高的水文悬移质泥沙测报设备，达到悬移质泥沙信息的采集自动化、传输网络化、分析科学化，有效地提高悬移质泥沙信息采集、传输、处理、分析的时效性及可靠性。
Description
技术领域：
本申请涉及泥沙测量领域，尤其涉及一种在线悬移质泥沙测量装置。
背景技术：
悬移质泥沙含量测验需要外业采样和实验室分析两个主要过程。外业采样方式多为多点取样和累计混合两种方式。实验室分析的常用方法为过滤法和比重瓶置换法。过滤法需要水样经过沉淀24h以上，然后用虹吸软管将上部清水吸出，再将浓缩后的水样放置到过滤纸上过滤，接着用恒温烘干箱烘干，最后称重计算。过滤法最短需要时间2d以上，比较费时费力。比重瓶置换法采用测量水样密度的方法，直接计算出含沙量，实验分析时间较短。但由于水样密度测量精度受环境温度影响较大，当外业水样到送实验室分析时，水样与实验室的温度有较大差异，从而影响水样泥沙含量测定精度。因此，急需研究一种能实时测量河流或水库中悬移质含沙量，尽量减少外部环境对悬移质泥沙水样测定精度的影响，并能极大地提升工作效率和节约人力成本的在线检测设施。
发明内容：
为了克服上述的不足，本发明提供了一种在线悬移质泥沙测量装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种在线悬移质泥沙测量装置，包括潜水泵和保温箱，保温箱内部设有储水箱，储水箱的底部设有第一入口，第一入口通过连接管与潜水泵连接；储水箱的侧面设有第二出口和副水箱，副水箱的下部设有第二入口与储水箱联通，上部设有第二出口与储水箱联通；副水箱内设有水泥浆在线密度测量仪，保温箱的顶部设有控制箱，控制箱内设有水文遥测终端机和控制器。
所述储水箱与保温箱的间隙设有保温棉。
所述第二入口与水泥浆在线密度测量仪的下部传感器之间的垂直距离不少于30cm。
所述水泥浆在线密度测量仪与地面垂直度误差角度不大于5°。
所述控制箱内还设有自动控制开关、视频监控系统、电源适配器和远程控制系统。
所述连接管的外部包裹有保温棉。
所述储水箱的底部为漏斗状。
所述副水箱的底部为斜面结构。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明提供的一种在线悬移质泥沙测量装置，将水泥浆在线密度测量仪、数据采集、现代通信、计算机网络、数据库和信息分析等现代技术与水文悬移质泥沙测验需求紧密结合，组合成一套高效可靠、自动化程度高的水文悬移质泥沙测报设备，达到悬移质泥沙信息的采集自动化、传输网络化、分析科学化，有效地提高悬移质泥沙信息采集、传输、处理、分析的时效性及可靠性。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是保温箱内部的结构示意图；
图中：1、浮子；2、潜水泵；3、连接管；4、保温箱；5、控制箱；6、预留孔；7、保温棉；8、水泥浆在线密度测量仪；9、储水箱；10、副水箱；11、第二入口；12、第二出口；13、第一入口；14、第二出口；15、支架。
具体实施方式：
通过下面实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，包括潜水泵2和保温箱4，保温箱4内部设有储水箱9，储水箱9的底部设有第一入口13，第一入口13通过连接管3与潜水泵2连接；储水箱9的侧面设有第二出口14和副水箱10，副水箱10的下部设有第二入口11与储水箱9联通，上部设有第二出口12与储水箱9联通；副水箱10内设有水泥浆在线密度测量仪8，保温箱4的顶部设有控制箱5，控制箱5内设有水文遥测终端机和控制器。
所述储水箱9与保温箱4的间隙设有保温棉7，减少外部环境温度对水泥浆在线密度测量仪8测量的影响。
所述第二入口11与水泥浆在线密度测量仪8的下部传感器之间的垂直距离不少于30cm。
所述水泥浆在线密度测量仪8与地面垂直度误差角度不大于5°。
所述控制箱5内还设有自动控制开关、视频监控系统、电源适配器和远程控制系统。
所述连接管3的外部包裹有保温棉。
所述储水箱9的底部为漏斗状。
所述副水箱10的底部为斜面结构，保证抽水后副水箱10内的水泥沙全部流入储水箱9，储水箱9底部为漏斗状，便于将储水箱9内部的泥沙和水全部顺着第一入口13，在自身重力作用下流入连接管3，最后流入河中。
抽水设备即潜水泵2采用微型污泥潜水泵，抽取水样后通过连接管3送到水泥浆在线密度测量仪8，为了保障测验精度，必须在连接管3外部加装保温棉，并尽量缩短连接管3的长度。污泥潜水泵2用浮子1悬吊在水面以下，并用钢缆绳固定在岸边。抽取水样测次根据《河流悬移质泥沙测验规范》单样含沙量测验要求，每次洪水测次不少于8次。可以将污泥潜水泵的自动控制开关固定设置为0.5h或者1h抽水一次。也可以通过远程视频监控，根据洪水涨落情况随时加密单样含沙量测次。
水泥浆在线密度测量仪8是主要用于连续在线测量含泥浆液体密度的精密仪器，可直接用于洪水过程泥沙密度连续变化监测中。水泥浆在线密度测量仪8采用差压式密度计的原理是：根据泥沙水样在一定垂直距离上的压力差值计算出其密度值。同时，在两个压力传感器中间安装有温度传感器，可以自动进行温度测量和密度补偿，较好地减少了温度对液体密度的影响。采用二线制电路转换器，根据水样密度的大小产生相应的电路信号，直接将测量数据转换成数字通信，便于测量数据远程传输与监测，是一种测量精度高、运行稳定可靠的泥沙在线测量设备。
本方案水泥浆在线密度测量仪8选用密度量程0~3g/cm3，精度：0.0005g/ cm3；温度量程0～100℃ ，精度： 0.2℃，适应环境温度：-10～60℃的泥浆在线密度测量计，上述仪器参数基本满足悬移质含沙量测验精度及水文仪器设备野外测验环境的要求。
由于受水泥浆在线密度测量仪8工作原理的限制，应将其安装在流速低、压力平稳、气泡少的位置。通常应将水样流速控制在1m/s以下。而微型污泥潜水泵2的抽水时，抽水水流速度一般为1.2m/s ~1.5 m/s左右。为此要在水泥浆在线密度测量仪8位置处设置一个临时储水箱9，将水泥浆在线密度测量仪8安装在临时储水箱的旁侧的副水箱10内，则可以降低水样流速过大对泥浆密度计测量精度的影响，提高其测量精度。
其次水泥浆在线密度测量仪8主要靠两个传感器在固定垂直距离上的压力查计算出密度值。所以必须将泥浆在线密度计安装竖直，保证其与地面垂直度误差角度不大于5°。在安装水泥浆在线密度测量仪8时，要利用其上部的水平仪，把气泡调到中心，保证传感器连接杆与地面垂直，降低测量偏差。
最后水泥浆在线密度测量仪8在测验悬移质含沙量水样时，要让泥沙水样从下部传感器之下进入，并在上部传感器的上面排出。第二入口11距离下部传感器至少30cm的缓冲距离，尽量减少水流对传感器的冲击力度。在仪器箱附近加装避雷针及接地装置，减少雷电对仪器设备的干扰和破坏。为了减少外部环境对仪器测验精度的影响，在保温箱5外部加装一层保温棉，保温箱5固定安装在河流的岸边，用钢管支架15将其抬升到历史最高洪水位以上位置。
潜水泵2电源自动控制开关能够远程控制，设置为每天定时开关，同时根据洪水涨落情况，需要加密测次时，可以远程控制开关随时启动和关闭。
所有在线监测数据存储到存储器，同时通过GPRS短信传输方式将数据传送到中心站，本方案选用应用成熟的水文遥测终端机，其RTU模块是一款低功耗的GPRS通信和数据存储模块，采集周期、通信周可以根据悬移质泥沙测验要求自行配置，适用于各种分布式的水文、水利数据采集系统，可以实现野外环境的数据采集和远程组网、远程测控的目的。
工作过程：
将污水潜水泵2电源自动控制开关设置为0.5h或1h启动一次，启动5min后关闭。潜水泵2抽取泥沙水样，从连接管3经第一入口13进入到临时储水箱9，临时储水箱9水满后从第一出口14自动溢出到河里，第一出口14从保温箱5上的预留孔6伸出。当泥沙水样淹没水泥浆在线密度测量仪8的两个压力中继传感器后，水泥浆在线密度测量仪8开始工作，同时两个传感器中部温度计自动测量水样温度，并自动补偿温度变化对水样密度的影响。水泥浆在线密度测量仪8测量的时段悬移质含沙量数据自动存储到存储模块，同时将时段加权平均后的数据通过GPRS通信模块发送到中心站。当潜水泵2电源关闭后，临时储水箱的泥沙水样在重力作用下，由第一入口13直接排到河里。此时既可以进入下次含沙量测验准备状态。每次洪水过后要对水泥浆在线密度测量仪8用净水冲洗，保障传感器灵敏度和测量精度。
以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。
Claims (8)
1.一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：包括潜水泵（2）和保温箱（4），保温箱（4）内部设有储水箱（9），储水箱（9）的底部设有第一入口（13），第一入口（13）通过连接管（3）与潜水泵（2）连接；储水箱（9）的侧面设有第二出口（14）和副水箱（10），副水箱（10）的下部设有第二入口（11）与储水箱（9）联通，上部设有第二出口（12）与储水箱（9）联通；副水箱（10）内设有水泥浆在线密度测量仪（8），保温箱（4）的顶部设有控制箱（5），控制箱（5）内设有水文遥测终端机和控制器。
2.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述储水箱（9）与保温箱（4）的间隙设有保温棉（7）。
3.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述第二入口（11）与水泥浆在线密度测量仪（8）的下部传感器之间的垂直距离不少于30cm。
4.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述水泥浆在线密度测量仪（8）与地面垂直度误差角度不大于5°。
5.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述控制箱（5）内还设有自动控制开关、视频监控系统、电源适配器和远程控制系统。
6.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述连接管（3）的外部包裹有保温棉。
7.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述储水箱（9）的底部为漏斗状。
8.根据权利要求1所述的一种在线悬移质泥沙测量装置，其特征在于：所述副水箱（10）的底部为斜面结构。
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