CN110261574B - 一种坡面水土流失监测装置 - Google Patents

Abstract

一种坡面水土流失监测装置，包括两条相互平行的导轨，导轨均为倒J型结构，导轨均与竖直线之间有夹角α，α＝５－１５°，导轨内分别滑动配合安装滑座，滑座的内侧分别通过轴承连接转轴的一端，两个滑座之间设有一个开口朝前的条形盒，条形盒的两侧前部分别同时固定连接对应的转轴的另一端，条形盒的背面开口，条形盒的内壁背部固定安装与之背面平行的第一网板，第一网板的前方设有与之平行的第二网板，第二网板位于条形盒内，且第二网板的背面与第一网板的前面接触配合。控制器还可以电路连接数据储存器，监测主体将数据通过控制器传输至数据储存器保存，人们能够根据所记载的数据研究水土流失的规律。

Description

一种坡面水土流失监测装置

技术领域

本发明属于水土保持技术领域，具体地说是一种坡面水土流失监测装置。

背景技术

近年来为了缓和绿化需求与土地之间的矛盾，城区不少民居以及商业高楼的楼顶，种上了各种植物，有的甚至还打造成可供人游玩休息的“空中花园”。但为了防止雨季时楼顶蓄积大量雨水造成安全隐患，种植区通常设置为坡面，但这样也导致了另一个问题，降雨量较大时，雨水会对土层进行冲刷，容易导致水土流失，人们还需要人为补充土壤，以免植物根茎暴露造成死亡，人力方式过于传统，体力要求高，效率低，这种欠缺技术含量的人力方式必将被时代所抛弃。

发明内容

本发明提供一种坡面水土流失监测装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种坡面水土流失监测装置，包括两条相互平行的导轨，导轨均为倒J型结构，导轨均与竖直线之间有夹角α，α＝５－１５°，导轨内分别滑动配合安装滑座，滑座的内侧分别通过轴承连接转轴的一端，两个滑座之间设有一个开口朝前的条形盒，条形盒的两侧前部分别同时固定连接对应的转轴的另一端，条形盒的背面开口，条形盒的内壁背部固定安装与之背面平行的第一网板，第一网板的前方设有与之平行的第二网板，第二网板位于条形盒内，且第二网板的背面与第一网板的前面接触配合，第二网板的顶面或底面固定连接数个弹簧的一端，弹簧的另一端均与条形盒的内壁固定连接，条形盒的背面两侧分别开设竖向的通孔，条形盒的背部两侧分别设有开口朝下的U型杆，U型杆的内侧竖杆分别从对应的通孔内穿过，第二网板的顶面两侧分别同时与对应的U型杆的内端固定连接，条形盒的两侧顶部分别固定安装竖向的套筒，U型杆的外侧竖杆分别从对应的套筒内穿过，转轴的外周分别通过轴承安装齿轮和凸轮，位于同侧的齿轮和凸轮之间固定连接，U型杆的外侧竖杆下端分别同时与对应的凸轮的外周接触配合，导轨的内侧分别固定安装齿条，齿条分别位于对应的齿轮后方且与之啮合；条形盒的背面铰接安装盖板，盖板的前面与条形盒的背面接触配合，盖板的底面固定安装数个竖向的条形板，条形板的前面分别开设竖向的条形透槽，条形盒的底面铰接连接数个电推杆的一端，电推杆的另一端分别从对应的条形透槽内穿过，电推杆的另一端两侧分别固定安装两个相互平行的卡杆，条形板位于卡杆之间，卡杆的外周均与对应的条形板接触配合；转轴的外周分别固定连接线绳的一端，线绳的另一端分别固定连接线轮的外周，线轮均位于导轨下方，两个线轮的中心线共线，两个线轮之间通过长轴固定连接，长轴通过数个轴承座安装于地面上，其中一个线轮的外侧固定安装带轮，地面上固定安装电机，电机的输出轴固定安装同样的带轮，两个带轮之间通过皮带连接；还包括挡土墙，挡土墙位于坡面底部且垂直于水平面，挡土墙内贯穿有数个相互平行的排水管，排水管均倾斜设置，排水管的低端均朝向条形盒内，还包括控制器、监测主体和触控显示屏，控制器、监测主体、触控显示屏、电推杆和电机均与电源电路连接，触控显示屏、监测主体、电推杆和电机均与控制器电路连接。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的U型杆的外侧竖杆下端分别开设凹槽，凹槽内分别活动安装滚珠，滚珠的外周底部分别与对应的凸轮的外周接触配合。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的弹簧均为空气弹簧。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的导轨均为中空结构，导轨的内侧分别开设J形槽，J形槽分别与对应的导轨内部相通，转轴分别从对应的J形槽内穿过，滑座均为轮型，滑座能够分别同时沿对应的导轨滚动。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的挡土墙的高度为至少５ＣＭ，排水管的高端距离地面至少３ＣＭ。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的监测主体包括浓度传感器和光线传感器，浓度传感器固定安装于条形盒内用以实时监测泥水浓度，光线传感器固定安装于条形盒的内壁两侧前部用以检测条形盒内的泥水蓄积量，浓度传感器和光线传感器分别同时与电源、控制器电路连接。

如上所述的一种坡面水土流失监测装置，所述的带轮均为V型带轮，皮带为V型带。

本发明的优点是：本发明适用于多雨地“空中花园”式的现代化楼宇，于楼顶或楼体外围的坡面上种植低矮植物，由监测主体进行实时监测种植坡面的水土流失情况，控制器将监测主体获得的数据通过触控显示屏显示出来，正常状况下，条形盒位于坡底，即滑座处于导轨的最底部，齿轮未与齿条啮合，此时，排水管的低端朝向条形盒内，如遇降雨天气，雨水携带泥土沿坡面向底部流动，但会被挡土墙阻拦，仅能通过排水管继续向坡外流动，因此条形盒能够收集雨水及其携带的泥土，雨停一段时间后，用户通过触控显示屏下达控制电机正转的指令，控制器随之控制电机正转，通过带轮和皮带的传动，能够使长轴随电机的输出轴同步同向转动，从而同时带动两个线轮正转收拢线绳，两根线绳分别给予对应的转轴以拉力，从而能够使转轴沿导轨朝向线轮方向移动，条形盒随转轴移动而移动，滑座和导轨相互配合，能够供给条形盒以稳定的支撑，当越过挡土墙时，齿条与齿轮啮合，此时控制器控制电推杆伸展，在卡杆的作用下，能够使条形板向后即实际使用时的向下翻折，从而带动盖板打开，条形盒内的泥土能够向外流出，且随着条形盒的持续移动，齿条与齿轮之间发生相对移动，从而能够使得齿轮转动，齿轮转动带动凸轮转动，在弹簧的弹力作用下，U型杆的外端始终与凸轮的外周接触，凸轮转动能够使U型杆做往复竖向移动，且在套筒和通孔的双重导向作用下，U型杆的移动稳定性高，与U型杆固定连接的第二网板同样做竖向往复运动，第二网板能够带动底部泥土运动，有利于泥土穿过第二网板、第一网板洒落在坡面上，即使条形盒内的水分蒸发使得泥土结块，运动的第二网板能够反复刮擦结块泥土，从而使之粉碎，且通过第二网板、第一网板能够起到过滤的效果，能够筛除土质中的大块固体杂质。本发明适用于楼体外围或楼顶的坡面植物种植，有效收集流失的土质并将之洒回坡面，能够降低植物根部外露的概率，且无需工作人员补土，减少体力劳动投入，能够避免工人踩踏绿地，以免种植物受损，更为顺应时代的发展；如处于连绵小雨的时节，土质未大规模流失的情况下，条形盒能够收集雨水，并能将这些雨水洒回坡面，更有利于土壤充分蓄积水分；工作人员使条形盒移至导轨顶部，然后将肥料倒入条形盒内，使电推杆微微伸展，盖板打开一条缝隙，然后控制电机反转，在重力作用下，条形盒沿导轨向其底部移动，从而完成施肥，此过程也能够充分节省工人的体力劳动，受潮结块的肥料同样能够被运动的第二网板弄碎；控制器还可以电路连接数据储存器，监测主体将数据通过控制器传输至数据储存器保存，人们能够根据所记载的数据研究水土流失的规律。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A向视图的放大图；图3是图1的B向视图的放大图；图4是图1的Ⅰ局部放大图；图5是图2的C向视图的放大图；图6是本发明的电路结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种坡面水土流失监测装置，如图所示，包括两条相互平行的导轨1，导轨1均为倒J型结构，导轨1均与竖直线之间有夹角α，α＝５－１５°，导轨1内分别滑动配合安装滑座2，滑座2的内侧分别通过轴承连接转轴3的一端，两个滑座1之间设有一个开口朝前的条形盒4，条形盒4的两侧前部分别同时固定连接对应的转轴3的另一端，条形盒4的背面开口，条形盒4的内壁背部固定安装与之背面平行的第一网板5，第一网板5的外周与条形盒4的内壁固定连接，第一网板5的前方设有与之平行的第二网板6，第二网板6位于条形盒4内，且第二网板6的背面与第一网板5的前面接触配合，第二网板6的顶面或底面固定连接数个弹簧7的一端，弹簧7的另一端均与条形盒4的内壁固定连接，弹簧7的中心线均垂直于条形盒4的内壁，条形盒4的背面两侧分别开设竖向的通孔8，条形盒4的背部两侧分别设有开口朝下的U型杆9，U型杆9的内侧竖杆分别从对应的通孔8内穿过，第二网板6的顶面两侧分别同时与对应的U型杆9的内端固定连接，条形盒4的两侧顶部分别固定安装竖向的套筒10，U型杆9的外侧竖杆分别从对应的套筒10内穿过，U型杆9的外周分别同时与对应的套筒10、通孔8的内壁接触配合，转轴3的外周分别通过轴承安装齿轮11和凸轮12，位于同侧的齿轮11和凸轮12之间固定连接，U型杆9的外侧竖杆下端分别同时与对应的凸轮12的外周接触配合，导轨1的内侧分别固定安装齿条13，齿条13分别位于对应的齿轮11后方且与之啮合；条形盒4的背面铰接安装盖板14，盖板14的前面与条形盒4的背面接触配合，盖板14的前面面积等于条形盒4的背面面积，盖板14的底面固定安装数个竖向的条形板15，条形板15的前面分别开设竖向的条形透槽16，条形盒4的底面铰接连接数个电推杆17的一端，电推杆17的另一端分别从对应的条形透槽16内穿过，电推杆17的另一端两侧分别固定安装两个相互平行的卡杆18，条形板15位于卡杆18之间，卡杆18的外周均与对应的条形板15接触配合；转轴3的外周分别固定连接线绳19的一端，线绳19的另一端分别固定连接线轮20的外周，线轮20均位于导轨1下方，两个线轮20的中心线共线，两个线轮20之间通过长轴21固定连接，长轴21通过数个轴承座安装于地面上，其中一个线轮20的外侧固定安装带轮22，地面上固定安装电机23，电机23的输出轴固定安装同样的带轮22，两个带轮22之间通过皮带24连接；还包括挡土墙28，导轨1与挡土墙28之间的间距略大于条形盒4的高度，以免条形盒4移动时其底部与挡土墙28发生磕碰，挡土墙28位于坡面底部且垂直于水平面，挡土墙28内贯穿有数个相互平行的排水管29，排水管29均倾斜设置，排水管29的低端均朝向条形盒4内，还包括控制器，优选为PLC控制器，便于实现电机23和电推杆17的间隔控制、监测主体和触控显示屏，控制器、触控显示屏和电机23均位于室内或设置相应的挡雨结构，以免发生损坏，控制器、监测主体、触控显示屏、电推杆17和电机23均与电源电路连接，触控显示屏、监测主体、电推杆17和电机23均与控制器电路连接。本发明适用于多雨地“空中花园”式的现代化楼宇，于楼顶或楼体外围的坡面上种植低矮植物，由监测主体进行实时监测种植坡面的水土流失情况，控制器将监测主体获得的数据通过触控显示屏显示出来，正常状况下，条形盒4位于坡底，即滑座2处于导轨1的最底部，齿轮10未与齿条13啮合，此时，排水管29的低端朝向条形盒4内，如遇降雨天气，雨水携带泥土沿坡面向底部流动，但会被挡土墙28阻拦，仅能通过排水管29继续向坡外流动，因此条形盒4能够收集雨水及其携带的泥土，雨停一段时间后，用户通过触控显示屏下达控制电机23正转的指令，控制器随之控制电机23正转，通过带轮22和皮带24的传动，能够使长轴21随电机23的输出轴同步同向转动，从而同时带动两个线轮20正转收拢线绳19，两根线绳19分别给予对应的转轴3以拉力，从而能够使转轴3沿导轨1朝向线轮20方向移动，条形盒4随转轴3移动而移动，滑座2和导轨1相互配合，能够供给条形盒4以稳定的支撑，当越过挡土墙28时，齿条13与齿轮11啮合，此时控制器控制电推杆17伸展，在卡杆18的作用下，能够使条形板15向后即实际使用时的向下翻折，从而带动盖板14打开，条形盒4内的泥土能够向外流出，且随着条形盒4的持续移动，齿条13与齿轮11之间发生相对移动，从而能够使得齿轮11转动，齿轮11转动带动凸轮12转动，在弹簧7的弹力作用下，U型杆9的外端始终与凸轮12的外周接触，凸轮12转动能够使U型杆9做往复竖向移动，且在套筒10和通孔8的双重导向作用下，U型杆9的移动稳定性高，与U型杆9固定连接的第二网板6同样做竖向往复运动，第二网板6能够带动底部泥土运动，有利于泥土穿过第二网板6、第一网板5洒落在坡面上，即使条形盒4内的水分蒸发使得泥土结块，运动的第二网板6能够反复刮擦结块泥土，从而使之粉碎，且通过第二网板6、第一网板5能够起到过滤的效果，能够筛除土质中的大块固体杂质。本发明适用于楼体外围或楼顶的坡面植物种植，有效收集流失的土质并将之洒回坡面，能够降低植物根部外露的概率，且无需工作人员补土，减少体力劳动投入，能够避免工人踩踏绿地，以免种植物受损，更为顺应时代的发展；如处于连绵小雨的时节，土质未大规模流失的情况下，条形盒4能够收集雨水，并能将这些雨水洒回坡面，更有利于土壤充分蓄积水分；工作人员使条形盒4移至导轨1顶部，然后将肥料倒入条形盒4内，使电推杆17微微伸展，盖板14打开一条缝隙，然后控制电机23反转，在重力作用下，条形盒4沿导轨1向其底部移动，从而完成施肥，此过程也能够充分节省工人的体力劳动，受潮结块的肥料同样能够被运动的第二网板6弄碎；控制器还可以电路连接数据储存器，监测主体将数据通过控制器传输至数据储存器保存，人们能够根据所记载的数据研究水土流失的规律。

具体而言，如图4所示，本实施例所述的U型杆9的外侧竖杆下端分别开设凹槽25，凹槽25内分别活动安装滚珠26，滚珠26的外周分别与对应的凹槽25的内壁接触配合，且滚珠26仅能位于凹槽25内转动，滚珠25的外周底部分别与对应的凸轮12的外周接触配合。该结构能够减小U型杆9与凸轮12之间的摩擦力，能够减轻磨损，降低噪音，提高U型杆9移动时的流畅性。

具体的，为了防止土进入弹簧7间隙内导致其无法正常工作，本实施例所述的弹簧7均为空气弹簧。空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的，能够防止土塞入其空隙导致无法正常工作。

进一步的，如图5所示，本实施例所述的导轨1均为中空结构，导轨1的内侧分别开设J形槽27，J形槽27分别与对应的导轨1内部相通，转轴3分别从对应的J形槽27内穿过，滑座2均为轮型，滑座2能够分别同时沿对应的导轨1滚动。该结构能够减小导轨1与滑座2之间的摩擦力，且滑座2能以转轴3为中心转动，更有利于其移动时的顺畅。

更进一步的，如图2所示，本实施例所述的挡土墙28的高度为至少５ＣＭ，排水管29的高端距离地面至少３ＣＭ。其能够保证挡土墙29能够有效的阻止泥水下流，引导泥水通过排水管29流向条形盒4内。

更进一步的，如图6所示，本实施例所述的监测主体包括浓度传感器和光线传感器，浓度传感器固定安装于条形盒4内用以实时监测泥水浓度，光线传感器固定安装于条形盒4的内壁两侧前部用以检测条形盒4内的泥水蓄积量，浓度传感器和光线传感器分别同时与电源、控制器电路连接。泥水浓度被浓度传感器检测并将信号传至控制器，控制器将数据通过触控显示屏显示出来，能够判断坡面的水土流失程度，还可配置信号转换设备和数据处理设备，运用现有技术手段即可实现，再此不做赘述；条形盒4内的泥水达到一定量时，光线传感器的发射端和接收端之间被泥水阻隔，无法有效传输光线，以此进行判定条形盒4内是否满载，如是，光线传感器向控制器传输信号，由控制器控制电机23工作使线轮20缠绕线绳19。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的带轮22均为V型带轮，皮带24为V型带。该方式较之普通的带传动方式，稳定性更高。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：包括两条相互平行的导轨（1），导轨（1）均为倒J型结构，导轨（1）均与竖直线之间有夹角α，α＝５－1５°，导轨（1）内分别滑动配合安装滑座（2），滑座（2）的内侧分别通过轴承连接转轴（3）的一端，两个滑座（2 ）之间设有一个开口朝前的条形盒（4），条形盒（4）的两侧前部分别同时固定连接对应的转轴（3）的另一端，条形盒（4）的背面开口，条形盒（4）的内壁背部固定安装与之背面平行的第一网板（5），第一网板（5）的前方设有与之平行的第二网板（6），第二网板（6）位于条形盒（4）内，且第二网板（6）的背面与第一网板（5）的前面接触配合，第二网板（6）的顶面或底面固定连接数个弹簧（7）的一端，弹簧（7）的另一端均与条形盒（4）的内壁固定连接，条形盒（4）的背面两侧分别开设竖向的通孔（8），条形盒（4）的背部两侧分别设有开口朝下的U型杆（9），U型杆（9）的内侧竖杆分别从对应的通孔（8）内穿过，第二网板（6）的顶面两侧分别同时与对应的U型杆（9）的内端固定连接，条形盒（4）的两侧顶部分别固定安装竖向的套筒（10），U型杆（9）的外侧竖杆分别从对应的套筒（10）内穿过，转轴（3）的外周分别通过轴承安装齿轮（11）和凸轮（12），位于同侧的齿轮（11）和凸轮（12）之间固定连接，U型杆（9）的外侧竖杆下端分别同时与对应的凸轮（12）的外周接触配合，导轨（1）的内侧分别固定安装齿条（13），齿条（13）分别位于对应的齿轮（11）后方且与之啮合；条形盒（4）的背面铰接安装盖板（14），盖板（14）的前面与条形盒（4）的背面接触配合，盖板（14）的底面固定安装数个竖向的条形板（15），条形板（15）的前面分别开设竖向的条形透槽（16），条形盒（4）的底面铰接连接数个电推杆（17）的一端，电推杆（17）的另一端分别从对应的条形透槽（16）内穿过，电推杆（17）的另一端两侧分别固定安装两个相互平行的卡杆（18），条形板（15）位于卡杆（18）之间，卡杆（18）的外周均与对应的条形板（15）接触配合；转轴（3）的外周分别固定连接线绳（19）的一端，线绳（19）的另一端分别固定连接线轮（20）的外周，线轮（20）均位于导轨（1）下方，两个线轮（20）的中心线共线，两个线轮（20）之间通过长轴（21）固定连接，长轴（21）通过数个轴承座安装于地面上，其中一个线轮（20）的外侧固定安装带轮（22），地面上固定安装电机（23），电机（23）的输出轴固定安装同样的带轮（22），两个带轮（22）之间通过皮带（24）连接；还包括挡土墙（28），挡土墙（28）位于坡面底部且垂直于水平面，挡土墙（28）内贯穿有数个相互平行的排水管（29），排水管（29）均倾斜设置，排水管（29）的低端均朝向条形盒（4）内，还包括控制器、监测主体和触控显示屏，控制器、监测主体、触控显示屏、电推杆（17）和电机（23）均与电源电路连接，触控显示屏、监测主体、电推杆（17）和电机（23）均与控制器电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的U型杆（9）的外侧竖杆下端分别开设凹槽（25），凹槽（25）内分别活动安装滚珠（26），滚珠（26 ）的外周底部分别与对应的凸轮（12）的外周接触配合。

3.根据权利要求1所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的弹簧（7）均为空气弹簧。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的导轨（1）均为中空结构，导轨（1）的内侧分别开设J形槽（27），J形槽（27）分别与对应的导轨（1）内部相通，转轴（3）分别从对应的J形槽（27）内穿过，滑座（2）均为轮型，滑座（2）能够分别同时沿对应的导轨（1）滚动。

5.根据权利要求1所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的挡土墙（28）的高度为至少５ＣＭ，排水管（29）的高端距离地面至少３ＣＭ。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的监测主体包括浓度传感器和光线传感器，浓度传感器固定安装于条形盒（4）内用以实时监测泥水浓度，光线传感器固定安装于条形盒（4）的内壁两侧前部用以检测条形盒（4）内的泥水蓄积量，浓度传感器和光线传感器分别同时与电源、控制器电路连接。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的一种坡面水土流失监测装置，其特征在于：所述的带轮（22）均为V型带轮，皮带（24）为V型带。

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