CN113866038B - 自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生态保护技术领域，具体而言，涉及一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置，所述方法包括：接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。本申请的目的在于针对上述问题，提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置，能够真实、准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境率。

Description

自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置

技术领域

本申请涉及生态保护技术领域，具体而言，涉及一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置。

背景技术

针对已经进入生态保护与高质量发展阶段的部分流域，需要形成科学合理的治理模式，例如，对十大孔兑的防蚀控沙系统性技术研发已迫在眉睫。而由于十大孔兑中的砒砂岩区是部分待保护区域产砂的重要来源区之一，因此需要对砒砂岩区进行准确分析。砒砂岩地区目前已有对应的生态学家开始研究该区的植被种植情况，但众多方法尝试后发现砒砂岩的保水效果较差，即植物种植后，需要持续进行浇水，而砒砂岩分布区又属于水资源相对匮乏的地区，因此，需要有效获知砒砂岩区在降雨冲蚀后的物质流失。

目前，对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的方式通常为：通过现场调查的方法对砒砂岩的冲刷情况进行汇总分析；或者通过室内模型箱和水流冲刷装置对砒砂岩的冲刷量进行监测分析；然而，现场调查虽然能够对砒砂岩的冲刷情况建立初步认识，但现场调查成本较高、效率低且自动化程度低；而利用室内模型箱对水流冲刷砒砂岩过程进行模拟分析的方式又无法准确模拟现场实时的降雨冲蚀环境。

发明内容

本申请的目的在于针对上述问题，提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置，能够真实、准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请的一个方面提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，包括：

接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；

基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

可选地，所述冲蚀模拟结果数据包括：砒砂岩表面冲刷数据；

相对应的，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法还包括：

在对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制过程中，周期性输出所述砒砂岩样本模型的砒砂岩表面冲刷数据，以基于该冲蚀模拟结果数据确定所述砒砂岩样本模型中不同位置的实时冲蚀破坏数据，并根据该实时冲蚀破坏数据确定所述砒砂岩样本模型当前在降雨环境下的砒砂岩破坏模式。

可选地，所述冲蚀模拟结果数据还包括：砒砂岩冲刷量数据；

相对应的，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法还包括：

在对所述砒砂岩样本模型停止降雨冲蚀模拟后，检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，并确定所述砒砂岩样本模型的本次降雨量数据、所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力和所述砒砂岩样本模型中当前不同位置的冲蚀破坏结果数据；

输出所述砒砂岩冲刷量数据、孔隙水压力、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，以基于所述砒砂岩冲刷量数据、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，确定所述目标砒砂岩区的降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间的对应关系。

可选地，所述检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，包括：

控制预设的冲刷量监测系统计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量、过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

接收所述冲刷量监测系统发送的所述冲刷量、所述颗粒物的重量和所述粒度成分以形成所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据。

可选地，所述接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据，包括：

接收设置在目标砒砂岩区现场的现场监测装置发送的现场降雨环境数据，该现场降雨环境数据包括：现场降雨量、现场温度、现场湿度、现场太阳辐射量、现场太阳辐射强度、现场风向和现场风速；

根据所述现场降雨环境数据设置模拟降雨环境数据，其中，所述模拟降雨环境数据包括：模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟太阳辐射量、模拟太阳辐射强度、模拟风向和模拟风速。

可选地，所述基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，包括：

采集所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度、实时流量、实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度；

根据所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量，以及，所述模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟风向和模拟风速，对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制；

以及，根据所述砒砂岩样本模型当前的实时太阳能辐射量、实时太阳能辐射强度、所述模拟太阳辐射量和模拟太阳辐射强度，对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟的自馈式控制。

本申请的另一个方面提供一种数据采集控制器，包括：

现场数据采集模块，用于接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；

模拟自馈式控制模块，用于基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

本申请的第三个方面提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置，包括：室内模拟组件和现场监测装置；所述室内模拟组件中包含有数据采集控制器，该数据采集控制器用于实现本申请所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，且该数据采集控制器与所述现场监测装置之间通信连接；

所述室内模拟组件还包括：用于容纳砒砂岩样本模型的模型箱、冲刷量监测系统、降雨模拟系统、数据传感系统、孔压传感器和太阳能模拟系统；

所述冲刷量监测系统、降雨模拟系统、数据传感系统、孔压传感器和太阳能模拟系统分别与所述数据采集控制器之间通信连接；

所述冲刷量监测系统设置在所述模型箱的坡面下方，以计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量，过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物，并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

所述降雨模拟系统用于根据所述数据采集控制器的指令对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟；

所述数据传感系统用于将采集的所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量；

所述孔压传感器用于采集所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力；

所述太阳能模拟系统用于采集所述砒砂岩样本模型的实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度，还用于根据所述数据采集控制器的指令对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟。

本申请的第四个方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法。

本申请的第五个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法、控制器及模拟装置，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

本申请的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本申请的具体实践可以了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的整体结构示意图；

图2-1为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中冲刷量监测系统14的结构示意图；

图2-2为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中冲刷量监测系统14的内部结构示意图；

图2-3为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中冲刷量监测系统14的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中现场监测装置16的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中太阳能模拟系统21的结构示意图；

图5-1为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中降雨喷头和降雨喷头滑动轨道的举例关系示意图；

图5-2为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中滑轨截面的举例结构示意图；

图5-3为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中滑动控制器与接触面的举例关系示意图；

图5-4为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中滑动控制器固定导槽和驱动齿轮之间的举例关系示意图；

图6为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的第一种流程示意图；

图7为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的第二种流程示意图；

图8为本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的第三种流程示意图；

图9为本申请实施例提供的数据采集控制器的结构示意图。

附图标记：

1-模型箱；2-模型箱支座；3-降雨喷头滑动轨道；4-降雨喷头；5-供水水箱；6-水位监测器；7-降雨增压系统；8-水分传感器；9-温度传感器；10-盐度传感器；11-流量监测器；12-扫描摄像头；13-连接通路；14-冲刷量监测系统；15-数据采集控制器；16-现场监测装置；17-孔压传感器；18-水压水量控制器；19-自动补水系统；20-计算机；21-太阳能模拟系统；141-冲刷量监测平台；142-监测平台伸缩缝；143-冲刷量测计系统；144-监测平台伸缩控制器；145-系统数采控制系统；146-过滤粗网；147-颗粒级配测试系统；148-系统排污箱；149-排污口；1410-冲刷喷头；1411-系统侧壁；1412-水箱；1413-监测平台拦挡板；1414-扫描激光头；161-现场监测箱；162-数据采集中心；163-降雨量监测传感器；164-太阳光辐射传感器；165-风速及风向监测系统；166-湿度传感器；167-现场温度监测传感器；169-数据接口终端；211-太阳能辐射控制中心；212-光照监测传感器；213-太阳光辐射模拟探头；214-反光板；314-滑轨截面；131-管路；132-线路；22-降雨喷头4与降雨喷头滑动轨道3的接触面；23-滑动控制器；24-滑动控制器固定导槽；25-驱动齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以黄河流域为例进行说明：黄河流域进入了生态保护与高质量发展阶段。而黄河内蒙古段沿线地质条件脆弱，水土流失依然较严重。尤其十大孔兑，为季节性高含沙支流，目前取得一定治理效果，但依然存在抗干扰能力差，没有形成科学合理的治理模式，给黄河防洪防凌带来影响，制约社会经济发展，据此对十大孔兑的防蚀控沙系统性技术研发迫在眉睫。十大孔兑的砒砂岩区，是该区产砂的重要来源区之一。

砒砂岩在内蒙古鄂尔多斯等地区广泛分布，作为砂岩的一种，此类岩石的养分极低，分布之处植被生长情况较差，甚至裸露砒砂岩地区并无植被分布，给内蒙古的生态治理提出严峻的挑战。砒砂岩地区目前已有对应的生态学家开始研究该区的植被种植情况，但众多方法尝试后发现砒砂岩的保水效果较差，即植物种植后，需要持续进行浇水，而砒砂岩分布区又是内蒙古地区水资源相对匮乏的地区，因此，持续灌溉产生的人工费用、用水费用均较高，给该区的植物种植及生态防护造成阻碍，影响着该区生态的恢复。

植被生长极差，加之该区平时降雨极少，往往在7-9月份出现集中强降雨现象。由于砒砂岩表面植被稀少，集中强降雨过程中会对砒砂岩表面产生强烈的冲刷，冲刷量有多大；降雨强度与冲刷量之间有何种联系；降雨作用下砒砂岩的破坏模式由哪些；采用何种措施防止砒砂岩产生破坏进而产生大量的泥沙进入黄河中，给黄河生态保护造成严重的威胁；上述问题均不清晰，现有技术中，仅通过现场调查对砒砂岩的现状进行调查，对砒砂岩的侵蚀过程缺乏一个动态的认识。此外，也有学者通过简单的室内模型箱模拟水流对砒砂岩的冲刷降雨过程中的溅蚀以及降雨与水流耦合作用下的冲刷无法通过该设备进行模拟。因此，一种能够真实模拟自然界中砒砂岩冲蚀破坏的装置及技术方法急需产生，对内蒙古鄂尔多斯及其周边地区砒砂岩在雨水冲刷作用下的破坏模式进行模拟分析，为后期在上述地区采取合理的工程防护措施奠定坚实的基础。本发明中提供一种全新的智能化装置及技术方法对砒砂岩区砒砂岩在雨水冲刷作用下的破坏模式以及冲刷量进行监测，为后期科学防护提供技术指导。

因此使得现有的对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的方式存在的如下问题：

(1)现场调查能够对砒砂岩的冲刷情况建立初步认识，通过周边产沙量能够对砒砂岩的冲刷量建立初步认识，但是现场调查成本较高，且数百万平方公里的砒砂岩区完全依靠人工调查成本过大，且现场调查无法对砒砂岩在雨水冲刷下的破坏模式清楚认识。

(2)现有技术中利用室内模型箱对水流冲刷砒砂岩过程进行模拟分析，主要获取水流冲刷作用下的砒砂岩冲刷量，对砒砂岩在雨水作用下的破坏模式无法进行模拟，且无法分析早期降雨对砒砂岩的溅蚀的影响，无法清晰地认识坡面流在砒砂岩区的形成过程。

基于上述内容，针对现场调查虽然能够对砒砂岩的冲刷情况建立初步认识，但现场调查成本较高、效率低且自动化程度低；而利用室内模型箱对水流冲刷砒砂岩过程进行模拟分析的方式又无法准确模拟现场实时的降雨冲蚀环境等问题，本申请实施例提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，包括：接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

基于上述内容，本申请还提供一种用于实现本申请一个或多个实施例中提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的数据采集控制器，该数据采集控制器可以与一计算机连接，并通过该计算机与现场监测装置之间通信连接，且该数据采集控制器还可以自行或通过第三方服务器等与各个客户端设备之间依次通信连接，在得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据之后，可以将该冲蚀模拟结果数据发送至客户端设备(尤其是计算机)中进行显示，以使用户根据该冲蚀模拟结果数据确定所述砒砂岩样本模型中不同位置的实时冲蚀破坏数据，并根据该实时冲蚀破坏数据确定所述砒砂岩样本模型当前在降雨环境下的砒砂岩破坏模式；以及基于所述砒砂岩冲刷量数据、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，确定所述目标砒砂岩区的降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间的对应关系。

在另一种实际应用情形中，前述的数据采集控制器进行自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的部分可以在如上述内容的控制器中执行，也可以所有的操作都在所述用户端设备中完成。具体可以根据所述用户端设备的处理能力，以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述用户端设备中完成，所述用户端设备还可以包括处理器，用于自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的具体处理。

可以理解的是，所述客户端设备可以包括智能手机、平板电子设备、网络机顶盒、便携式计算机、车载设备、智能穿戴设备等任何能够装载应用的移动设备。其中，所述智能穿戴设备可以包括智能眼镜、智能手表、智能手环等。

具体通过下述各个实施例及应用实例分别进行详细说明。

为了解决现有的砒砂岩冲蚀模拟控制过程无法模拟真实现场、成本高、效率低等问题，本申请提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例，应用于图1至图5-4提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置上，且本实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的执行主体可以为所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中的数据采集控制器；参见图6，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法具体包含有如下内容：

步骤100：接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据。

步骤200：基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

从上述描述可知，本申请实施例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

为了有效获取降雨中的砒砂岩破坏模式，在本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例中，所述冲蚀模拟结果数据包括：砒砂岩表面冲刷数据；参见图7，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的步骤200之后还具体包含有如下内容：

步骤300：在对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制过程中，周期性输出所述砒砂岩样本模型的砒砂岩表面冲刷数据，以基于该冲蚀模拟结果数据确定所述砒砂岩样本模型中不同位置的实时冲蚀破坏数据，并根据该实时冲蚀破坏数据确定所述砒砂岩样本模型当前在降雨环境下的砒砂岩破坏模式。

具体来说，现场监测设备安装完成后，调试现场设备，现场设备调试结束后连接室内模拟装置，然后一键启动室内模拟装置，利用计算机设置试验阶段，第一阶段进行传感器初始化并对模型中砒砂岩的初始状态数据进行及时采集，第二阶段打开降雨模拟器，利用降雨喷头进行降雨模拟，计算坡面流量并扫描监测坡面冲刷情况，利用激光扫描探头不间断扫描，量化坡面的冲刷破坏情况并分析坡体不同位置处产生的破坏情况，概化雨水冲蚀作用下的砒砂岩破坏模式。

为了在降雨后确定降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间关系，在本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例中，所述冲蚀模拟结果数据还包括：砒砂岩冲刷量数据；参见图8，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的步骤300之后还具体包含有如下内容：

步骤400：在对所述砒砂岩样本模型停止降雨冲蚀模拟后，检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，并确定所述砒砂岩样本模型的本次降雨量数据、所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力和所述砒砂岩样本模型中当前不同位置的冲蚀破坏结果数据；

步骤500：输出所述砒砂岩冲刷量数据、孔隙水压力、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，以基于所述砒砂岩冲刷量数据、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，确定所述目标砒砂岩区的降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间的对应关系。

具体来说，第三阶段停止降雨，观察雨后砒砂岩不同位置处的应力和变形情况，结合雨量进行综合分析。本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，可以获取降雨量与砒砂岩冲刷量之间的关系，能够获取降雨量与砒砂岩破坏模式之间的关系，能够得到降雨中风向发生变化时对坡面产生的冲刷效果，为砒砂岩的科学防护和减轻水土流失提供重要的理论支撑。

为了有效提高冲刷量的检测的可靠性及全面性，在本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例中，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的步骤400具体包含有如下内容：

步骤410：控制预设的冲刷量监测系统计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量、过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分。

步骤420：接收所述冲刷量监测系统发送的所述冲刷量、所述颗粒物的重量和所述粒度成分以形成所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据。

为了有效且准确模拟复杂环境下的砒砂岩冲蚀环境，在本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例中，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的步骤100具体包含有如下内容：

步骤110：接收设置在目标砒砂岩区现场的现场监测装置发送的现场降雨环境数据，该现场降雨环境数据包括：现场降雨量、现场温度、现场湿度、现场太阳辐射量、现场太阳辐射强度、现场风向和现场风速。

步骤120：根据所述现场降雨环境数据设置模拟降雨环境数据，其中，所述模拟降雨环境数据包括：模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟太阳辐射量、模拟太阳辐射强度、模拟风向和模拟风速。

为了有效提高自馈式控制的可靠性，在本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例中，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的步骤200具体包含有如下内容：

步骤210：采集所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度、实时流量、实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度；

步骤220：根据所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量，以及，所述模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟风向和模拟风速，对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制；

步骤230：根据所述砒砂岩样本模型当前的实时太阳能辐射量、实时太阳能辐射强度、所述模拟太阳辐射量和模拟太阳辐射强度，对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟的自馈式控制。

可以理解的是，所述步骤220与230的执行顺序可以为先后执行、同时执行或者步骤230先于步骤220执行。

从软件层面来说，为了解决现有的砒砂岩冲蚀模拟控制过程无法模拟真实现场、成本高、效率低等问题，本申请提供一种用于实现所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法中全部或部分步骤的数据采集控制器的实施例，参见图9，所述数据采集控制器具体包含有如下内容：

现场数据采集模块01，用于接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据。

模拟自馈式控制模块02，用于基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

本申请提供的数据采集控制器的实施例具体可以用于执行上述实施例中的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。

从上述描述可知，本申请实施例提供的数据采集控制器，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

基于前述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法的实施例和/或前述的数据采集控制器的实施例，本申请提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的实施例，参见图1至图5-4，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置具体包含有如下内容：

室内模拟组件和现场监测装置16；所述室内模拟组件中包含有数据采集控制器15，该数据采集控制器15用于实现所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，且该数据采集控制器15与所述现场监测装置16之间通信连接；

所述室内模拟组件还包括：用于容纳砒砂岩样本模型的模型箱1、冲刷量监测系统14、降雨模拟系统(可以包含有：降雨喷头滑动轨道3、降雨喷头4、供水水箱5、水位监测器6及降雨增压系统7)、数据传感系统(可以包含有：水分传感器8、温度传感器9、盐度传感器10、流量监测器11和扫描摄像头12)、孔压传感器17和太阳能模拟系统21；

所述冲刷量监测系统14、降雨模拟系统、数据传感系统、孔压传感器17和太阳能模拟系统21分别与所述数据采集控制器15之间通信连接；

所述冲刷量监测系统14设置在所述模型箱1的坡面下方，以计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量，过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物，并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

所述降雨模拟系统用于根据所述数据采集控制器15的指令对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟；

所述数据传感系统用于将采集的所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量；

所述孔压传感器17用于采集所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力；

所述太阳能模拟系统21用于采集所述砒砂岩样本模型的实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度，还用于根据所述数据采集控制器15的指令对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟。

为了进一步说明本方案，本申请应用实例提供一种自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置以及针对该自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的自馈式控制方法，

(一)针对图1中的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置，具体包含有如下内容：

(1)模型箱1，模型箱1的主要功能是放置砒砂岩原状样或重塑样等砒砂岩样本模型，根据试验设计将试样安置于模型箱1中，模型箱1的侧壁用于固定各类传感器(比例：水分传感器8、温度传感器9、盐度传感器10和流量监测器11)，模型箱1的顶部固定降雨模拟系统以及太阳能模拟系统21，其中的降雨模拟系统包含有降雨喷头滑动轨道3、降雨喷头4、供水水箱5、水位监测器6和降雨增压系统7等；模型箱1的侧壁具有隔水、防腐蚀等特征，侧壁中空可以布设所需的管路和线路等。

(2)模型箱支座2，用于固定整个模型箱1，为了适用于地面不平整的实验室等实验场所，可以通过调节模型箱支座2的相对高度对模型箱1进行找平，本实施例中的模型箱支座2可以设有滑轮，移动方向的正向为橡皮支座，方便整个设备移动，移动过程中利用滑轮即可，放置固定位置后可以用橡皮支座固定位置。

(3)降雨喷头滑动轨道3，主要供降雨喷头4来回移动，降雨喷头4根据需要可在降雨喷头滑动轨道3上滑动，降雨喷头滑动轨道3中间空心部分内穿设管路和线路以形成连接通路13，线路和管路有一定的预留，滑动过程中不会拉断致使降雨喷头4损坏。

(4)降雨喷头4，主要功能是进行模拟降雨，喷头可以在降雨喷头滑动轨道3上进行滑动，同时降雨喷头4的角度可以任意调整，可以模拟降雨过程中刮风时，雨水以不同的角度溅蚀砒砂岩。

(5)供水水箱5，用于储水，在实验过程中为整个模型箱1进行供水。

(6)水位监测器6，主要监测供水水箱5中的水位，当水位过低时会发出警报，自动补水系统19会进行补水，水位恢复正常后停止补水。

(7)降雨增压系统7，根据自动补水系统19发出的指令控制降雨喷头的出水量和出水强度，用于模拟不同等级的降雨，将供水水箱5中的常水头的水进行增压后模拟降雨，数据采集控制器15可以进行任意强度降雨的模拟，降雨增压系统7受数据采集控制器15的控制。

(8)水分传感器8，在模型箱1的上中下不同位置均有布设，主要功能是对降雨过程中砒砂岩内部水分场的变化进行监测，根据长期监测亦可对砒砂岩的保水性进行监测。

(9)温度传感器9，在模型箱1的上中下不同位置均有布设，主要监测外部及砒砂岩内部的温度变化，该温度传感器9在降雨模拟中使用，当将整个自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置置于大型环境箱中，该温度传感器9可以实时监测砒砂岩内部的冻结深度(模型箱1可以采用步入式环境箱HY-1000，该模型箱1的研制可与之配合使用)。

(10)盐度传感器10，在模型箱1的上中下不同位置均有布设，主要监测模型试验中砒砂岩内部盐分的变化，水分迁移必定引起盐分迁移，该盐度传感器10的主要功能是监测砒砂岩内部盐分的迁移，水盐变化对于认识砒砂岩的劣化尤为重要。

(11)流量监测器11，主要对砒砂岩样本模型上降雨后的水量进行监测，结合砒砂岩样本模型的表面积可以获得单位坡面上的汇水量，对于砒砂岩的冲蚀研究至关重要。

(12)扫描摄像头12，该扫描摄像头12有两个摄像头，在降雨试验中，一个摄像头可以作为视频摄像头进行使用，另外一个摄像头在砒砂岩冲蚀过程中可以用于进行激光扫描摄像，激光扫描后获取砒砂岩模型表面的冲蚀量，两种功能有两个摄像头，根据控制器指令可以自由转换，两侧的两个摄像头可将整个模型试验中试样区域实现全覆盖，避免测量死角，该扫描摄像头12能够捕捉砒砂岩样本模型表面的缺失量，结合底部的冲刷量监测系统14可以相互验证。

(13)连接通路13，主要由为降雨喷头提供控制的电线和水管组成，水管均为柔性管，便于喷头移动，喷头的流量及出水时间等均通过线路与降雨增压系统7连接后进行控制。其中，降雨喷头4、降雨喷头滑动轨道3和连接通路13之间的连接关系如图5-1所示；连接通路13由图5-2中的管路131和线路132组成。

(14)冲刷量监测系统14，用于对雨水冲刷的砒砂岩量进行监测，实时获取不同降雨量作用下砒砂岩的冲刷量，降雨强度变化时冲刷量也会发生变化，同时该冲刷量监测系统14底部可以测试冲刷物质的粒度成分。该冲刷量监测系统14从上至下依次为称重板、过滤粗网、冲刷喷头、颗粒级配测试系统和系统排污箱等。

(15)数据采集控制器15，图1中的所有传感器及动力系统均与数据采集控制器15进行通讯连接，流量监测器11通过无线系统与数据采集控制器15通讯连接，该数据采集控制器15的主要功能是汇总整个系统的所有数据，并根据计算机软件发出的指令对整个系统的降雨模拟系统、太阳能模拟系统21、流量监测器11进行控制。

(16)现场监测装置16，主要用于获取砒砂岩区现场的降雨量、温湿度、太阳辐射量、太阳辐射强度、风向和风速等气象数据，与气象站的功能类似，但该现场监测装置16的主要优势在于与室内模拟系统实施连接，室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，这也是本申请实施例提供的自馈式设计的最大优越性。

(17)孔压传感器17，如果砒砂岩底部有水时，该孔压传感器17可以监测砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力，例如沟道两侧分布的砒砂岩，降雨强度过大时底部积水后会让砒砂岩浸水，此时可以监测孔隙水压力。

(18)水压水量控制器18，在模拟砒砂岩在地下水作用下破化过程中使用，能够控制模型箱1的底部和中间任意部分的出水压力和出水量，与水分传感器、盐度传感器、孔压传感器等配合使用。

(19)自动补水系统19，与水位监测器6配合使用，主要给供水水箱5进行自动补水。

(20)计算机20，用于数据的存储和记录，同时内部基于软件平台将现场传回的数据转换为室内模型试验的模拟条件。

(21)太阳能模拟系统21，该太阳能模拟系统的主要功能为模拟砒砂岩区的太阳辐射，能够变换辐射强度、辐射时间等。

(二)针对图2-1至图2-3中的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中的冲刷量监测系统14，具体包含有如下内容：

(1)冲刷量监测平台141，该冲刷量监测平台141的主要功能是对冲刷至底部的物质的体积和质量进行测量分析，并将数据传输至系统数采控制系统145。

(2)监测平台伸缩缝142，是冲刷量监测平台141中间的伸缩缝，与监测平台伸缩控制器144配合使用，待冲刷量测计系统143测计冲刷量后，该冲刷量监测平台141的物质在监测平台伸缩缝142打开后落至底部，冲刷量监测平台141以一定角度倾斜，确保冲刷物全部落下。

(3)冲刷量测计系统143，主要对冲刷物的质量和体积进行测计，内置荷重传感器和激光扫描头，进行质量和体积的实时监测。

(4)监测平台伸缩控制器144，主要控制监测平台伸缩缝142的伸缩宽度以及两侧冲刷量监测平台141的倾斜角度，确保冲刷物全部落下，落下后伸缩缝自动恢复初始状态。

(5)系统数采控制系统145，主要对整个冲刷量监测系统的数据进行实时采集，并对冲刷量监测平台141、颗粒级配测试系统147等进行控制，最终将数据传输至图1中的数据采集控制器15。

(6)过滤粗网146，从冲刷量监测平台141落下的物质首先到达该过滤粗网146，将一些草根等杂质进行过滤，避免损伤后期颗粒级配测试系统147。

(7)颗粒级配测试系统147，从过滤粗网146落下的物质均落入该颗粒级配测试系统147中，颗粒级配测试系统147利用激光粒度仪测试原理对整个冲刷物的颗粒级配进行测试，测试后将级配曲线数据传输至系统数采控制系统145。

(8)系统排污箱148，颗粒级配测试系统147测试后将冲刷物排入系统排污箱148中，系统排污箱148主要用于暂时存储冲刷物。

(9)排污口149，用于排出系统排污箱148中存储的冲刷物。

(10)冲刷喷头1410，主要将过滤粗网146上残留的冲刷物冲刷干净，同时通过调整冲刷喷头1410角度可以对上部冲刷量监测平台141残留的冲刷物进行冲洗。

(11)系统侧壁1411，系统侧壁1411具有良好的隔水、保温、防腐蚀特性，内空部分用于布设线路和管路。

(12)水箱1412，用于为冲刷喷头1410供水，水箱1412自带增压系统，为冲刷提供动力。

(13)监测平台拦挡板1413，固定在冲刷量监测平台141周围，放置过多的冲刷物超过监测平台边界。

(14)扫描激光头1414，主要对冲刷物的体积进行实时扫描监测，并将数据传输至系统数采控制系统145。

(三)针对图3中的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中的现场监测装置16，具体包含有如下内容：

(1)现场监测箱161，主要用于保护设置在砒砂岩区现场的各类监测传感器及数采系统，现场监测箱161具有防水、防腐蚀等特性，同时具有一定的刚度，防止被破坏。

(2)数据采集中心162，主要功能是对砒砂岩区现场获取的数据进行存储和传输，最终传输至室内终端的计算机20。

(3)降雨量监测传感器163，主要功能是对砒砂岩区现场的降水量进行实时监测，该降雨量监测传感器163兼具测试现场蒸发量的功能。

(4)太阳光辐射传感器164，主要用于监测砒砂岩区现场的太阳辐射强度，为室内模拟提供太阳辐射强度数据。

(5)风速及风向监测系统165，主要对砒砂岩区现场的风向和风速进行实时监测。

(6)湿度传感器166，主要监测砒砂岩区现场的湿度变化情况。

(7)现场温度监测传感器167，主要监测砒砂岩区现场的温度变化情况。

(8)太阳能电池板，用于为整个现场监测装置16的正常运转供电。

(9)数据接口终端169，为预留接口，现场利用该数据接口终端169连接现场计算机，以对整个现场监测装置16进行监测和数据拷贝，也是为后期检修以及现场监测装置16的维护提供的预留接口。

(四)针对图4中的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中的太阳能模拟系统21，具体包含有如下内容：

(1)太阳能辐射控制中心211，用于根据砒砂岩区现场的现场监测装置16中的太阳光辐射传感器164采集的太阳光辐射量，控制室内模型试验中太阳光的强度。

(2)光照监测传感器212，用于监测模型试验中产生的太阳光强度。

(3)太阳光辐射模拟探头213，用于模拟发射太阳光，根据一天不同时间、不同季节等特征可以实现自动转化，受太阳能辐射控制中心211的控制。

(4)反光板214，反光板214主要将对面发出的太阳光通过反射辐射至砒砂岩样本模型中，以提高能源利用效率，可以在试验中节约电量。

在图5-1至图5-4中，滑轨截面314可从该滑轨截面314看到滑轨与喷头的接触方式。降雨喷头4与降雨喷头滑动轨道3的接触面22是喷头与滑轨接触的斜面；滑动控制器23主要用于控制喷头移动，上下各有一处滑动控制器23，上侧的滑动控制器23控制降雨喷头4前进，底部的滑动控制器23控制降雨喷头4后退，与驱动齿轮25配合使用；滑动控制器固定导槽24主要用于固定滑动控制器23；驱动齿轮25与滑动控制器23配合使用。

本申请中除现场监测装置16之外的所有室内的传感器均与数据采集控制器15通过线路进行通讯连接，其中可以只有流量监测器11通过无线传输与数据采集控制器15相连接，降雨模拟系统、太阳能模拟系统21、孔压增加模拟系统(包含有孔压传感器17及水压水量控制器18)等系统均受到数据采集控制器15的控制。

(五)自馈式控制方法

基于上述内容，本申请中的提到的自馈式控制方法，主要包含整个自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的自馈式控制、降雨模拟自馈式控制及太阳辐射自馈式控制等，具体来说：

(1)整个自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的自馈式控制主要指：计算机20的软件系统现场监测装置16采集汇总的现场数据后，直接将生成的控制指令发送至数据采集控制器15，以使该数据采集控制器15根据控制指令对自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置中的室内装置部分进行控制，整个模型试验后期自动进行，各个参数通过传感器和控制系统进行自动控制，自我反馈控制，自动化程度大大提高。

(2)降雨模拟系统和太阳能模拟系统21主要根据现场采集的数据进行室内模型试验加载，当降雨强度和太阳辐射量达到现场强度时便自动终止，实现自我反馈控制，自动化程度显著提高。

本申请的突出特点是利用真实的砒砂岩分布区现场环境进行室内模拟，模拟结果与自然情况相符，模拟结果真实可靠，可为砒砂岩区后期的工程防护提供重要保障。

另外，整个申请中阀门的设置均采用了自动控制式电磁阀门，可以根据需要利用数据采集控制中心进行控制。

本申请中提供的冲刷物质级配技术系统的重要意义在于：及时掌握砒砂岩中易被冲蚀的物质以及相对稳定的物质成分，在后期质地改良中尤为重要，易被冲蚀的物质需要在后期处理中稳固，减少养分流失；同时，部分物质被冲刷后极容易引起原有结构不稳定，引起失稳破坏，故此部分数据对于分析冲刷后砒砂岩的自身稳定性判定方面也尤为重要。

(六)自馈式砒砂岩冲蚀模拟方法

基于所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置实现的自馈式砒砂岩冲蚀模拟方法的主要实施方式如下：

S1：系统检查。试验开始前首先对整个试验系统进行检查，确保所有的传感器均可以正常工作，还应该检查密封处的密封性，对整个装置中的管路进行排气操作，记录传感器的初值。

S2：模型试样安装。将现场取备的砒砂岩原状试样进行精修，后将削制好的原状试样或经由制样器压制的重塑试样安装至模型箱中。试样安装完成后利用钻孔法进行水分传感器和盐分监测传感器的安装，同时固定监测表面冲刷量的激光扫描传感器，以及底部固定流量传感器，试样安装过程中防止将试样的表面破损，后开始接线，将所有的传感器连接至数据采集控制器，同时安装降雨模拟喷头，调整降雨喷头角度(根据现场监测数据确定)，固定水箱等辅助设备。

S3：冲刷量监测系统安装。进行前置冲刷量监测系统安装，该系统对雨水冲刷的砒砂岩量进行监测，实时获取不同降雨量作用下砒砂岩的冲刷量，降雨强度变化时冲刷量也会发生变化，同时该系统底部可以测试冲刷物质的粒度成分。首先安装最上面称重板，然后安装过滤粗网，安装冲刷喷头，安装粒度测试系统，安装排污箱，对该系统进行调试。

S4：砒砂岩冲刷模拟试验。现场监测设备安装完成后，调试现场设备，现场设备调试结束后连接室内模拟装置，然后一键启动室内模拟装置，利用计算机设置试验阶段，第一阶段进行传感器初始化并对模型中砒砂岩的初始状态数据进行及时采集，第二阶段打开降雨模拟器，利用降雨喷头进行降雨模拟，计算坡面流量并扫描监测坡面冲刷情况，利用激光扫描探头不间断扫描，量化坡面的冲刷破坏情况并分析坡体不同位置处产生的破坏情况，概化雨水冲蚀作用下的砒砂岩破坏模式。第三阶段停止降雨，观察雨后砒砂岩不同位置处的应力和变形情况，结合雨量进行综合分析。本申请提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置，可以获取降雨量与砒砂岩冲刷量之间的关系，能够获取降雨量与砒砂岩破坏模式之间的关系，能够得到降雨中风向发生变化时对坡面产生的冲刷效果，为砒砂岩的科学防护和减轻水土流失提供重要的理论支撑。

S5：设备清理。试验结束后首先进行卸载，然后将试样从设备上拆除，然后清理设备上洒落的泥土，保持整个设备干净整洁，为后续测试做好准备。

基于此，应用实例提供的自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置以及针对该自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置的自馈式控制方法，能够在测试雨水作用下砒砂岩的冲刷量的同时获取砒砂岩在雨水作用下的破坏模式，得到降雨量分别与砒砂岩冲刷量及破坏模式之间的内在联系。且本申请提供的技术方案根据现场真实的降雨条件及雨后干旱情况模拟砒砂岩在干湿循环作用下的劣化过程，结合现场监测站数据进行自馈式自动化模拟，模拟结果符合实际情况，为后期有效治理措施的选用提供了有力保障。

从硬件层面来说，为了解决现有的砒砂岩冲蚀模拟控制过程无法模拟真实现场、成本高、效率低等问题，本申请提供一种用于实现所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法中的全部或部分内容的电子设备的实施例，所述电子设备具体包含有如下内容：

在一实施例中，砒砂岩冲蚀模拟控制功能可以被集成到中央处理器中。其中，中央处理器可以被配置为进行如下控制：

步骤100：接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据。

步骤200：基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

从上述描述可知，本申请实施例提供的电子设备，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

在另一个实施方式中，砒砂岩冲蚀模拟控制装置可以与中央处理器分开配置，例如可以将砒砂岩冲蚀模拟控制装置配置为与中央处理器连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现砒砂岩冲蚀模拟控制功能。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的砒砂岩冲蚀模拟控制方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的执行主体为控制器或客户端的砒砂岩冲蚀模拟控制方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据。

步骤200：基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据。

从上述描述可知，本申请实施例提供的计算机可读存储介质，能够准确且实时地模拟砒砂岩区现场降雨环境，使得室内模拟过程中可以受现场真实条件的控制，即完全实时用现场气象条件控制室内模型试验的加载，进而能够有效提高自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制的准确性及可靠性，同时能够在保证自馈式砒砂岩冲蚀模拟的真实性的基础上，通过室内模拟以及自馈式控制方式的设置，能够有效提高砒砂岩冲蚀模拟的自动化程度，降低人力及时间成本，进而能够有效提高对砒砂岩区进行降雨冲蚀数据分析的准确性及效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，其特征在于，包括：

接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；

基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据；

所述冲蚀模拟结果数据包括：砒砂岩表面冲刷数据；

相对应的，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法还包括：

在对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制过程中，周期性输出所述砒砂岩样本模型的砒砂岩表面冲刷数据，以基于该冲蚀模拟结果数据确定所述砒砂岩样本模型中不同位置的实时冲蚀破坏数据，并根据该实时冲蚀破坏数据确定所述砒砂岩样本模型当前在降雨环境下的砒砂岩破坏模式；

所述冲蚀模拟结果数据还包括：砒砂岩冲刷量数据；

相对应的，所述自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法还包括：

在对所述砒砂岩样本模型停止降雨冲蚀模拟后，检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，并确定所述砒砂岩样本模型的本次降雨量数据、所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力和所述砒砂岩样本模型中当前不同位置的冲蚀破坏结果数据；

输出所述砒砂岩冲刷量数据、孔隙水压力、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，以基于所述砒砂岩冲刷量数据、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，确定所述目标砒砂岩区的降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间的对应关系；

其中，所述检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，包括：

控制预设在模型箱的坡面下方的冲刷量监测系统计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量、过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

接收所述冲刷量监测系统发送的所述冲刷量、所述颗粒物的重量和所述粒度成分以形成所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据；

基于扫描摄像头捕捉砒砂岩样本模型表面的缺失量，并结合所述冲刷量监测系统进行相互验证。

2.根据权利要求1所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，其特征在于，所述接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据，包括：

接收设置在目标砒砂岩区现场的现场监测装置发送的现场降雨环境数据，该现场降雨环境数据包括：现场降雨量、现场温度、现场湿度、现场太阳辐射量、现场太阳辐射强度、现场风向和现场风速；

根据所述现场降雨环境数据设置模拟降雨环境数据，其中，所述模拟降雨环境数据包括：模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟太阳辐射量、模拟太阳辐射强度、模拟风向和模拟风速。

3.根据权利要求2所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，其特征在于，所述基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，包括：

采集所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度、实时流量、实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度；

根据所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量，以及，所述模拟降雨量、模拟温度、模拟湿度、模拟风向和模拟风速，对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制；

以及，根据所述砒砂岩样本模型当前的实时太阳能辐射量、实时太阳能辐射强度、所述模拟太阳辐射量和模拟太阳辐射强度，对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟的自馈式控制。

4.数据采集控制器，其特征在于，包括：

现场数据采集模块，用于接收目标砒砂岩区当前的现场降雨环境数据，并根据该现场降雨环境数据生成对应的模拟降雨环境数据；

模拟自馈式控制模块，用于基于所述模拟降雨环境数据，在室内环境中对所述目标砒砂岩区对应的砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制，以得到所述砒砂岩样本模型在降雨环境下的冲蚀模拟结果数据；

所述冲蚀模拟结果数据包括：砒砂岩表面冲刷数据；

相对应的，所述数据采集控制器还用于执行下述内容：

在对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟的自馈式控制过程中，周期性输出所述砒砂岩样本模型的砒砂岩表面冲刷数据，以基于该冲蚀模拟结果数据确定所述砒砂岩样本模型中不同位置的实时冲蚀破坏数据，并根据该实时冲蚀破坏数据确定所述砒砂岩样本模型当前在降雨环境下的砒砂岩破坏模式；

所述冲蚀模拟结果数据还包括：砒砂岩冲刷量数据；

相对应的，所述数据采集控制器还用于执行下述内容：

在对所述砒砂岩样本模型停止降雨冲蚀模拟后，检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，并确定所述砒砂岩样本模型的本次降雨量数据、所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力和所述砒砂岩样本模型中当前不同位置的冲蚀破坏结果数据；

输出所述砒砂岩冲刷量数据、孔隙水压力、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，以基于所述砒砂岩冲刷量数据、本次降雨量数据以及所述冲蚀破坏结果数据，确定所述目标砒砂岩区的降雨量分别与砒砂岩冲刷量和所述砒砂岩破坏模式之间的对应关系；

其中，所述检测所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据，包括：

控制预设在模型箱的坡面下方的冲刷量监测系统计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量、过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

接收所述冲刷量监测系统发送的所述冲刷量、所述颗粒物的重量和所述粒度成分以形成所述砒砂岩样本模型的砒砂岩冲刷量数据；

基于扫描摄像头捕捉砒砂岩样本模型表面的缺失量，并结合所述冲刷量监测系统进行相互验证。

5.自馈式砒砂岩冲蚀模拟装置，其特征在于，包括：室内模拟组件和现场监测装置；所述室内模拟组件中包含有数据采集控制器，该数据采集控制器用于实现权利要求1-3中任意一项所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法，且该数据采集控制器与所述现场监测装置之间通信连接；

所述室内模拟组件还包括：用于容纳砒砂岩样本模型的模型箱、冲刷量监测系统、降雨模拟系统、数据传感系统、孔压传感器和太阳能模拟系统；

所述冲刷量监测系统、降雨模拟系统、数据传感系统、孔压传感器和太阳能模拟系统分别与所述数据采集控制器之间通信连接；

所述冲刷量监测系统设置在所述模型箱的坡面下方，以计量所述砒砂岩样本模型在降雨冲蚀模拟过程中被水冲刷下的物质的冲刷量，过滤物质中杂质后收集物质中的颗粒物，并测量所述颗粒物的重量以及所述颗粒物的粒度成分；

所述降雨模拟系统用于根据所述数据采集控制器的指令对所述砒砂岩样本模型进行降雨冲蚀模拟；

所述数据传感系统用于将采集的所述砒砂岩样本模型当前的实时水分、实时温度、实时盐度和实时流量；

所述孔压传感器用于采集所述砒砂岩样本模型底部的孔隙水压力；

所述太阳能模拟系统用于采集所述砒砂岩样本模型的实时太阳能辐射量和实时太阳能辐射强度，还用于根据所述数据采集控制器的指令对所述砒砂岩样本模型进行光照模拟。

6.电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-3中任意一项所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法。

7.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任意一项所述的自馈式砒砂岩冲蚀模拟控制方法。