CN113155412A - 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 - Google Patents
一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113155412A CN113155412A CN202110450990.9A CN202110450990A CN113155412A CN 113155412 A CN113155412 A CN 113155412A CN 202110450990 A CN202110450990 A CN 202110450990A CN 113155412 A CN113155412 A CN 113155412A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sand
- sediment
- light source
- storage chamber
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 66
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明公开了一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及其监测方法，该装置包括边沿与河床面齐平的偏心漏斗，在偏心漏斗的底部设置由第一电机驱动的传动轴，在传动轴上正对偏心漏斗下端开口的位置固定安装称沙皿，在称沙皿的底部设置压力传感器，在传动轴的下方设置漏斗状储沙室，该储沙室的下端开口与倾斜向上的输沙管的底部进沙口相连接，在输沙管内设置从底部进沙口向上部出沙口延伸的螺旋叶片，该螺旋叶片由第二电机驱动。本发明所公开的装置，能够有效测量河道在同一截面上的悬移质和推移质输沙率，操作简便，对水流条件扰动小。利用升降装置可实现对同一过水断面不同高度的悬移质输沙率测量，这对实验室模拟实验具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于河道输沙率测定领域，特别涉及该领域中的一种河道悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法。
背景技术
河道输沙率的测定，是研究河道泥沙运动的重要内容之一。准确及时把握河道的输沙率，对于河道水库清淤、河道演变、水土流失防治、洪峰能力预估、水电站保护乃至水坝结构设计等方面都具有重要的意义。虽然目前对于输沙率的计算已经有了许多半理论半经验的公式，但尚不能得到十分准确的结果。之所以对悬移质和推移质输沙率的研究仍然不够透彻，一个十分重要的原因就是缺乏能够准确检测输沙率的装置。现有的推移质输沙率测量仪器以取样测量为主，通过对推移质收集，烘干的方式进行测量，存在测量耗时长，对水体扰动大，操作复杂，测量范围受限等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法。
本发明采用如下技术方案：
一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其改进之处在于：包括边沿与河床面齐平的偏心漏斗，在偏心漏斗的底部设置由第一电机驱动的传动轴，在传动轴上正对偏心漏斗下端开口的位置固定安装称沙皿，在称沙皿的底部设置压力传感器，在传动轴的下方设置漏斗状储沙室，该储沙室的下端开口与倾斜向上的输沙管的底部进沙口相连接，在输沙管内设置从底部进沙口向上部出沙口延伸的螺旋叶片，该螺旋叶片由第二电机驱动；在偏心漏斗的顶部设置升降装置，在升降装置内设置可上下升降的升降部，在升降部上安装与水流流向相对的遮光圆筒，在遮光圆筒相对的两侧分别开设透光孔并安装光源室和感光室，在光源室内安装光源，在感光室内安装光源接收器；还包括电路控制室，在电路控制室内安装单片机，上述的第一电机，压力传感器，第二电机，升降装置和光源接收器均与单片机电连接。
进一步的，偏心漏斗的四角分别用一个固定桩固定在河床上。
进一步的，在偏心漏斗的下端开口处安装引沙管。
进一步的，遮光圆筒通过连杆安装在升降部上。
进一步的，单片机与上位机连接通信。
一种悬移质和推移质输沙率的实时监测方法，使用上述的装置，其改进之处在于：装置安装就位并启用后，调整升降装置的升降部，使遮光圆筒移动至测量高度，打开光源室内的光源，在水流通过遮光圆筒时，水流中携带的泥沙会遮挡光源信号，感光室内安装的光源接收器感应光源信号后传输给单片机，由单片机根据光源信号被泥沙遮挡的情况计算获得悬移质输沙率；沿着河床面移动的泥沙进入偏心漏斗后落入偏心漏斗下端开口底部的称沙皿，由压力传感器将称沙皿内泥沙的重量转换成电信号后传输给单片机，由单片机根据泥沙重量的增速计算获得推移质输沙率；当称沙皿内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第一电机驱动传动轴带动称沙皿向下翻转180°，将称沙皿内的泥沙倾倒入储沙室，储沙室内的泥沙可通过其下端开口落入输沙管，当储沙室内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第二电机驱动螺旋叶片转动，将储沙室内的泥沙经输沙管的上部出沙口排出。
进一步的，单片机将悬移质输沙率和推移质输沙率发送至上位机的PC端显示输出。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的装置，能够有效测量河道在同一截面上的悬移质和推移质输沙率， 操作简便，对水流条件扰动小。利用升降装置可实现对同一过水断面不同高度的悬移质输沙率测量，这对实验室模拟实验具有重要意义。输沙管可将储沙室内的泥沙排出，从而实现长时间连续不间断监测。
本发明所公开的方法，与传统样品沉降浓缩、烘干、称重、计算的测量方式相比，可以显著缩短实验时间，有效节省人力，更为简洁高效。最终结果直接在上位机的PC端显示输出，起到了实时监测的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1所公开装置中偏心漏斗的结构示意图；
图3是本发明实施例1所公开装置中第一电机、传动轴与称沙皿之间的配合关系示意图；
图4是本发明实施例1所公开装置中遮光圆筒的结构示意图；
图5是本发明实施例1所公开装置中遮光圆筒与光源室和感光室之间的位置关系示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，包括边沿与河床面齐平的偏心漏斗9，偏心漏斗的结构如图2所示，如图3所示，在偏心漏斗的底部设置由第一电机6驱动的传动轴7，在传动轴上正对偏心漏斗下端开口的位置固定安装称沙皿12，在称沙皿的底部设置压力传感器13，在传动轴的下方设置漏斗状储沙室8 ，该储沙室的下端开口与倾斜向上的输沙管的底部进沙口相连接，在输沙管内设置从底部进沙口向上部出沙口延伸的螺旋叶片10，该螺旋叶片由第二电机11驱动；在偏心漏斗的顶部设置升降装置1，在升降装置内设置可上下升降的升降部，在升降部上安装与水流流向相对的遮光圆筒2，如图4，5所示，在遮光圆筒相对的两侧分别开设透光孔并安装光源室15和感光室3，在光源室内安装光源，在感光室内安装光源接收器；还包括电路控制室5，在电路控制室内安装单片机，上述的第一电机，压力传感器，第二电机，升降装置和光源接收器均与单片机电连接。
在本实施例中，偏心漏斗的四角分别用一个固定桩4固定在河床上。在偏心漏斗的下端开口处安装引沙管14。遮光圆筒通过连杆安装在升降部上。单片机与上位机连接通信。
本实施例还公开了一种悬移质和推移质输沙率的实时监测方法，使用上述的装置，装置安装就位并启用后，调整升降装置的升降部，使遮光圆筒移动至测量高度，以便测量不同高度处的悬移质输沙率。打开光源室内的光源，在水流通过遮光圆筒时，水流中携带的泥沙会遮挡光源信号，感光室内安装的光源接收器感应光源信号后转换成电信号并传输给单片机，由单片机根据光源信号被泥沙遮挡的情况计算获得悬移质输沙率；沿着河床面移动的泥沙进入偏心漏斗后落入偏心漏斗下端开口底部的称沙皿，由压力传感器将称沙皿内泥沙的重量转换成电信号后传输给单片机，由单片机根据泥沙重量的增速计算获得推移质输沙率；当称沙皿内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第一电机驱动传动轴带动称沙皿向下翻转180°，将称沙皿内的泥沙倾倒入储沙室后，再由单片机控制第一电机驱动传动轴带动称沙皿向上翻转180°复位。储沙室内的泥沙可通过其下端开口落入输沙管，当储沙室内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第二电机驱动螺旋叶片转动，将储沙室内的泥沙经输沙管的上部出沙口排出。
单片机将悬移质输沙率和推移质输沙率发送至上位机的PC端显示输出。
Claims (7)
1.一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其特征在于：包括边沿与河床面齐平的偏心漏斗，在偏心漏斗的底部设置由第一电机驱动的传动轴，在传动轴上正对偏心漏斗下端开口的位置固定安装称沙皿，在称沙皿的底部设置压力传感器，在传动轴的下方设置漏斗状储沙室，该储沙室的下端开口与倾斜向上的输沙管的底部进沙口相连接，在输沙管内设置从底部进沙口向上部出沙口延伸的螺旋叶片，该螺旋叶片由第二电机驱动；在偏心漏斗的顶部设置升降装置，在升降装置内设置可上下升降的升降部，在升降部上安装与水流流向相对的遮光圆筒，在遮光圆筒相对的两侧分别开设透光孔并安装光源室和感光室，在光源室内安装光源，在感光室内安装光源接收器；还包括电路控制室，在电路控制室内安装单片机，上述的第一电机，压力传感器，第二电机，升降装置和光源接收器均与单片机电连接。
2.根据权利要求1所述悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其特征在于：偏心漏斗的四角分别用一个固定桩固定在河床上。
3.根据权利要求1所述悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其特征在于：在偏心漏斗的下端开口处安装引沙管。
4.根据权利要求1所述悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其特征在于：遮光圆筒通过连杆安装在升降部上。
5.根据权利要求1所述悬移质和推移质输沙率的实时监测装置，其特征在于：单片机与上位机连接通信。
6.一种悬移质和推移质输沙率的实时监测方法，使用权利要求1所述的装置，其特征在于：装置安装就位并启用后，调整升降装置的升降部，使遮光圆筒移动至测量高度，打开光源室内的光源，在水流通过遮光圆筒时，水流中携带的泥沙会遮挡光源信号，感光室内安装的光源接收器感应光源信号后传输给单片机，由单片机根据光源信号被泥沙遮挡的情况计算获得悬移质输沙率；沿着河床面移动的泥沙进入偏心漏斗后落入偏心漏斗下端开口底部的称沙皿，由压力传感器将称沙皿内泥沙的重量转换成电信号后传输给单片机，由单片机根据泥沙重量的增速计算获得推移质输沙率；当称沙皿内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第一电机驱动传动轴带动称沙皿向下翻转180°，将称沙皿内的泥沙倾倒入储沙室，储沙室内的泥沙可通过其下端开口落入输沙管，当储沙室内泥沙的重量达到设定值时，由单片机控制第二电机驱动螺旋叶片转动，将储沙室内的泥沙经输沙管的上部出沙口排出。
7.根据权利要求6所述悬移质和推移质输沙率的实时监测方法，其特征在于：单片机将悬移质输沙率和推移质输沙率发送至上位机的PC端显示输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110450990.9A CN113155412A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110450990.9A CN113155412A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113155412A true CN113155412A (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=76870633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110450990.9A Pending CN113155412A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113155412A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113884335A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-04 | 上海交通大学 | 可移动式沉积物捕获设备及方法 |
| CN114088069A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-02-25 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种长江口底沙输沙率量测系统及观测方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236191A (zh) * | 2008-02-28 | 2008-08-06 | 浙江省水利河口研究院 | 土壤侵蚀实时监测仪 |
| CN102305773A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-01-04 | 中国农业大学 | 径流泥沙组合传感器、泥沙含量测量装置及方法 |
| CN102877438A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-16 | 中国水利水电科学研究院 | 一种河工模型试验推移质输沙率测量系统 |
| CN103134942A (zh) * | 2013-02-08 | 2013-06-05 | 清华大学 | 一种含沙浓度和浑水流速垂线分布的同步实时测量装置 |
| CN103344475A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-09 | 张广海 | 悬移质泥沙清浑水自动分离器及其分离方法 |
| CN204212098U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-18 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种不对水沙试验过程产生扰动的集沙装置 |
| CN105178241A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-12-23 | 北京江宜科技有限公司 | 一种明渠水槽推移质输沙率不间断测量系统 |
| CN106404623A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 南开大学 | 悬浮泥沙浓度监测系统及监测方法 |
| CN107894381A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-10 | 广州和时通电子科技有限公司 | 一种南方河流用测沙装置和方法 |
| CN111443020A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-07-24 | 天宇利水信息技术成都有限公司 | 一种用于水体泥沙含量监测的传感器 |
| CN214538464U (zh) * | 2021-04-26 | 2021-10-29 | 中国海洋大学 | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置 |
-
2021
- 2021-04-26 CN CN202110450990.9A patent/CN113155412A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236191A (zh) * | 2008-02-28 | 2008-08-06 | 浙江省水利河口研究院 | 土壤侵蚀实时监测仪 |
| CN102305773A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-01-04 | 中国农业大学 | 径流泥沙组合传感器、泥沙含量测量装置及方法 |
| CN102877438A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-16 | 中国水利水电科学研究院 | 一种河工模型试验推移质输沙率测量系统 |
| CN103134942A (zh) * | 2013-02-08 | 2013-06-05 | 清华大学 | 一种含沙浓度和浑水流速垂线分布的同步实时测量装置 |
| CN103344475A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-09 | 张广海 | 悬移质泥沙清浑水自动分离器及其分离方法 |
| CN204212098U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-18 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种不对水沙试验过程产生扰动的集沙装置 |
| CN105178241A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-12-23 | 北京江宜科技有限公司 | 一种明渠水槽推移质输沙率不间断测量系统 |
| CN106404623A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 南开大学 | 悬浮泥沙浓度监测系统及监测方法 |
| CN107894381A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-10 | 广州和时通电子科技有限公司 | 一种南方河流用测沙装置和方法 |
| CN111443020A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-07-24 | 天宇利水信息技术成都有限公司 | 一种用于水体泥沙含量监测的传感器 |
| CN214538464U (zh) * | 2021-04-26 | 2021-10-29 | 中国海洋大学 | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113884335A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-04 | 上海交通大学 | 可移动式沉积物捕获设备及方法 |
| CN114088069A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-02-25 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种长江口底沙输沙率量测系统及观测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021174449A1 (zh) | 一种环保技术开发的水质取样装置 | |
| CN113155412A (zh) | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置及方法 | |
| CN211652228U (zh) | 一种环保技术开发的水质取样装置 | |
| CN201449459U (zh) | 一种雨量传感器 | |
| CN214538464U (zh) | 一种悬移质和推移质输沙率的实时监测装置 | |
| CN101576463A (zh) | 径流泥沙含量动态检测装置 | |
| CN216718733U (zh) | 一种双桶式称重雨量桶 | |
| CN215678447U (zh) | 一种水利工程用水流向及流速测量装置 | |
| CN208187477U (zh) | 一种用于监控排水管网流量的非接触式设备 | |
| CN204595248U (zh) | 一种智能雨量计 | |
| CN209460437U (zh) | 一种雨量计 | |
| CN218121043U (zh) | 一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置 | |
| CN201094077Y (zh) | 一种称重式原油产量计量装置 | |
| CN109030109A (zh) | 一种用于水槽试验的悬移质取样装置以及取样方法 | |
| CN212932282U (zh) | 一种黄河水利水文测报设备 | |
| CN213120554U (zh) | 一种生态水文检测装置 | |
| CN214089761U (zh) | 一种水利用的泄洪流速调控装置 | |
| CN212064231U (zh) | 一种基于图像解析的水面蒸发自动监测装置 | |
| CN209945339U (zh) | 一种水文流量高度监测装置 | |
| CN208287873U (zh) | 一种差压式石灰石浆液配制罐 | |
| CN206096517U (zh) | 野外实时测定降雨强度的装置 | |
| CN208026577U (zh) | 一种羽绒吸水率测量装置 | |
| CN218727216U (zh) | 一种自动收集雨水的雨水检测装置 | |
| CN201247095Y (zh) | 撬装式油井产液动态连续称重仪 | |
| CN219871830U (zh) | 称重式雨量计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |