CN114062185B - 一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，包括：测量机构，测量机构包括测量平台，测量平台顶部设有测量桶，测量平台底部固接有称重传感器，称重传感器电性连接有控制器；倒水机构，倒水机构包括电动推杆，电动推杆输出端与测量桶铰接，电动推杆另一端与测量平台铰接；清淤机构包括清淤电机和驱动组件，清淤电机输出端与驱动组件固接，驱动组件远离清淤电机一端设有刮板，驱动组件设在测量桶顶端；取样机构包括取样管，取样管位于测量桶顶部，取样管转动连接有取样支架。本装置可以快速准确的对样品进行测量，并能够实现自动清淤，避免泥沙对测量结构带来影响。

Description

一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置。

背景技术

在我国各级水土保持监测站点的水土流失监测工作中，标准径流小区或自然坡面径流场的径流量和泥沙含量是十分重要的观测指标，其在水土资源保护与生态环境治理方面有重要意义。

当前径流量及泥沙含量的测量仍旧是人工观测为主，其测量结果容易受人为因素干扰，误差较大，测量时间长。

近年来，基于称重式原理的径流泥沙自动测量装置在水土流失监测中得到了一定的发展和应用，根据测量方式的不同，可以分为采样式和全量式两种类型。采样式测量装置是对整个径流过程分段采样测量，可以对采样期间的径流量和含沙量有校准确的测量，但是采样期间之外的径流量和含沙量只能通过相邻两次采样数据进行估算，估算的准确性与采样频率快慢直接相关，采样频率的快慢由水样达到设定水位后处理采集水样所耗费的时间决定，比如进样口打开到关闭的切换时间，测量桶水样静置稳定时间，程序测量计算时间，排样口完全打开时间、水样完全排出的时间和排样口完全关闭的时间等。现有测量装置受制于硬件条件的限制(比如电动阀门的开闭时间较长)，通常处理完采样需数分钟时间。全量式测量装置可以在径流量不大的场合可以对整个径流过程全部收集测量，但是在径流量非常大的场合(比如自然坡面径流场，平均流量达到5L/s)时，全量式的两个测量桶(每个测量桶容量100L)全部达到设定水位的时间是40s，在40S内无法完成两个测量桶交替测量的。另外，现有的采样式和全量式径流泥沙自动测量装置在测量的过程中容易在测量桶底部和内壁残留淤积泥沙，不及时清理会导致径流量和含沙量测量数据的不准确，甚至损坏测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，在保证测量准确度的同时可以快速处理采样，并且每次采样测量结束后对淤积在测量桶底部和侧壁的泥沙进行自动清理，避免泥沙淤积对测量结果的影响，实现在大径流量场合下快速、实时、准确的测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，包括：

测量机构，所述测量机构包括测量平台，所述测量平台顶部设有测量桶，所述测量平台底部固接有称重传感器，所述称重传感器电性连接有控制器；

倒水机构，所述倒水机构包括电动推杆，所述电动推杆输出端与所述测量桶铰接，所述电动推杆另一端与所述测量平台铰接；

清淤机构，所述清淤机构包括清淤电机和驱动组件，所述清淤电机输出端与所述驱动组件固接，所述驱动组件远离所述清淤电机一端设有刮板，所述驱动组件设在所述测量桶顶端；

取样机构，所述取样机构包括取样管，所述取样管位于所述测量桶顶部，所述取样管转动连接有取样支架。

优选的，所述测量平台固接有两个转接板，两个所述转接板在所述测量平台上对称设置，两个所述转接板通过铰接轴与所述测量桶铰接。

优选的，所述电动推杆通过铰接座分别与所述测量桶顶端和所述测量平台铰接所述电动推杆与所述控制器电性连接。

优选的，所述测量桶侧壁贯穿开设有溢流口，所述测量桶内侧壁固接有水位探针，所述水位探针与所述溢流口高度相等，所述水位探针与所述控制器电性连接。

优选的，所述测量桶侧壁穿设有辅助排样泵，所述辅助排样泵与所述控制器电性连接。

优选的，所述测量桶两相对内侧壁上分别固接有稳流板，所述稳流板高度低于所述溢流口高度，所述稳流板与所述溢流口在不同所述测量桶内侧壁上。

优选的，所述驱动组件包括驱动轴和连接杆，所述清淤电机固接在所述测量桶侧壁上，所述清淤电机输出端固接有第一联轴器，所述第一联轴器远离所述清淤电机一端与所述驱动轴固接，所述驱动轴与所述测量桶侧壁转动连接，所述连接杆固接在所述驱动轴上，所述连接杆远离所述驱动轴一端设有固接有压紧条，所述刮板与所述压紧条可拆卸连接，所述清淤电机与所述控制器电性连接。

优选的，所述测量桶具有弧形侧壁和两个平面侧壁，两个所述平面侧壁对称位于所述弧形侧壁两侧，所述驱动轴平行于所述弧形侧壁，所述驱动轴位于所述测量桶中间位置。

优选的，所述取样支架顶端固接有电机座，所述电机座固接有取样电机，所述取样电机输出端通过第二联轴器与所述取样管底端固接，所述取样管具有进水口和出水口，所述进水口位于所述取样管顶端，所述出水口位于所述测量桶顶部，所述取样电机与所述控制器电性连接。

优选的，所述称重传感器底端固接有机架，所述机架与所述取样支架底端固接。

本发明公开了以下技术效果：本装置设置有测量桶，测量桶在测量平台上，测量平台底部有称重传感器，可以对测量桶内的样品进行称重测量，控制器通过定体积称重式原理自动计算出径流泥沙含量；倒水机构包括电动推杆，当测量完成后电动推杆推动测量桶将样品倒出，测量桶内的样品倒出后清淤电机带动驱动组件运动，驱动组件带动刮板运动将测量桶内的淤泥刮除，取样管位于测量桶顶部，可以直接让样品流入到测量桶内。本装置可以快速准确的对样品进行测量，并能够实现自动清淤，避免泥沙对测量结构带来影响。

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，下面描述中的附图仅仅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为本发明可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置整体结构示意图；

图2为本发明可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置后视图；

图3为本发明可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置侧视图；

其中，1、测量平台；2、测量桶；3、驱动轴；4、连接杆；5、刮板；6、转接板；7、铰接轴；8、电动推杆；9、称重传感器；10、进水口；11、铰接座；12、溢流口；13、水位探针；14、辅助排样泵；15、稳流板；16、清淤电机；17、第一联轴器；18、压紧条；19、取样管；20、取样支架；21、电机座；22、取样电机；23、机架；24、出水口。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明提供一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，包括：

测量机构，测量机构包括测量平台1，测量平台1顶部设有测量桶2，测量平台1底部固接有称重传感器9，称重传感器9电性连接有控制器；当测量桶2中装满需要测量的样品后，称重传感器9会对样品重量进行测量，控制器通过定体积称重式原理自动计算出径流泥沙含量。

倒水机构，倒水机构包括电动推杆8，电动推杆8输出端与测量桶2铰接，电动推杆8另一端与测量平台1铰接；当样品测量完成后，电动推杆8会推动测量桶2，将测量桶2内的样品倾倒出去。

清淤机构，清淤机构包括清淤电机16和驱动组件，清淤电机16输出端与驱动组件固接，驱动组件远离清淤电机16一端设有刮板5，驱动组件设在测量桶2顶端；当测量桶2内的水全部倾倒出去后，测量桶2通常会留有泥沙，清淤电机16传动给驱动组件，驱动组件带动刮板5转动，将测量桶2内的泥沙清理出去。

取样机构，取样机构包括取样管19，取样管19位于测量桶2顶部，取样管19转动连接有取样支架20；需要测量的水样通过取样管19流入到测量桶2内，当测量桶2内不需要继续流入水样时，取样管19可以在取样支架20转动方向，使取样管19不会再继续向测量桶2内流入水样。

进一步优化方案，测量平台1固接有两个转接板6，两个转接板6在测量平台1上对称设置，两个转接板6通过铰接轴7与测量桶2铰接；称重传感器9位于测量桶2底部，当测量桶2装满样品后可以直接测量，测量桶2通过铰接轴7与测量平台1固接，当电动推杆8将测量桶2内的样品倒出时，有铰接轴7可以防止测量桶2偏离原位置。

进一步优化方案，电动推杆8通过铰接座11分别与测量桶2顶端和测量平台1铰接，电动推杆8与控制器电性连接；带动测量桶2运动，可以将测量桶2内的样品快速倒出。

进一步优化方案，测量桶2侧壁贯穿开设有溢流口12，测量桶2内侧壁固接有水位探针13，水位探针13与溢流口12高度相等，水位探针13与控制器电性连接；当测量桶2内的样品过多时，会通过溢流口12排出测量桶2，当水位达到水位探针13的高度后，水位探针13会将信息反馈给控制器，控制器根据水位信息来控制其它部件的动作。

进一步优化方案，测量桶2侧壁穿设有辅助排样泵14，辅助排样泵14与控制器电性连接；当测量桶2内的水样达到所需要的量时，取样管19并不会马上停止提供水样，会造成测量桶2内的水样偏多，此时控制器会让辅助排样泵14开启，排出一部分水样。

进一步优化方案，测量桶2两相对内侧壁上分别固接有稳流板15，稳流板15高度低于溢流口12高度，稳流板15与溢流口12在不同测量桶2内侧壁上；当测量桶2内有水样不停的流入或者刚刚停止流入水样时，水面会出现波动，稳流板15可以快速的稳定水面，以免影响测量结果。

进一步优化方案，驱动组件包括驱动轴3和连接杆4，清淤电机16固接在测量桶2侧壁上，清淤电机16输出端固接有第一联轴器17，第一联轴器17远离清淤电机16一端与驱动轴3固接，驱动轴3与测量桶2侧壁转动连接，连接杆4固接在驱动轴3上，连接杆4远离驱动轴3一端设有固接有压紧条18，刮板5与压紧条18可拆卸连接，清淤电机16与控制器电性连接；清淤电机16通过第一联轴器17带动驱动轴3转动，驱动轴3带动连接杆4转动，连接杆4带动刮板5转动，对测量桶2内的淤泥进行刮除，清淤电机16由控制器驱动。

进一步优化方案，测量桶2具有弧形侧壁和两个平面侧壁，两个平面侧壁对称位于弧形侧壁两侧，驱动轴3平行于弧形侧壁，驱动轴3位于测量桶2中间位置；当驱动轴3带动连接杆4和刮板5转动时，运动轨迹是弧形，当测量桶2的侧壁也是弧形时，更有利于清除测量桶2内的淤泥。

进一步优化方案，取样支架20顶端固接有电机座21，电机座21固接有取样电机22，取样电机22输出端通过第二联轴器与取样管19底端固接，取样管19具有进水口10和出水口24，进水口10位于取样管19顶端，出水口24位于测量桶2顶部，取样电机22与控制器电性连接；控制器孔取样电机22，取样电机22通过第二联轴器带动取样管19转动，取样管19的顶端是进水口10，底端是出水口24，出水口24位于测量桶2顶部，可实现自动取样，提高本装置的工作效率。

进一步优化方案，称重传感器9底端固接有机架23，机架23与取样支架20底端固接；机架23可以使本装置更加方便移动。

本装置具体实用方法：初始状态下，通过控制器控制取样电机22，将取样管19旋转到测量桶2的正上方，准备采样。当径流通过取样管19进入到测量桶2后，水位探针13会监控测量桶2内水样的液面高度，当水样液面达到水位探针13要求的高度后，控制器通过控制取样电机22将取样管19旋转90°，使取样管19的出水口24离开测量桶2上方，此时取样完毕进入测量状态。由于径流的冲击和转动取样管19的出水口24过程中仍有少部分多余径流进入测量桶2，水面会出现波动和溢流，此时控制器会打开辅助排样泵14排出多余水样，在稳流板15和辅助排样泵14的作用下，水面会快速恢复稳定状态，待多余水样排出后，辅助排样泵14关闭，称重传感器9称取水样重量，控制器通过定体积称重式原理自动计算出径流泥沙含量，同时根据采样时间计算出平均流速，水样测量完毕，进入排水清理泥沙程序。控制器通过控制电动推杆8推动测量桶2翻转，将水样排出，同时控制器控制清淤电机16转动，清淤电机16带动驱动轴3转动，驱动轴3带动连接杆4和刮板5转动，当连接杆4带动刮板5在测量桶2内转动时，由于测量桶2具有弧形侧壁，刮板5会沿着弧形侧壁转动，将测量桶2内沉积的泥沙刮起，并随着驱动轴3的转动，刮板5将刮出的泥沙甩出测量桶2外部，水样和泥沙清理完毕后控制器控制倒水机构和清淤机构回位，排水清淤完毕，一次采样测量过程全部结束，控制器控制取样机构回到初始状态，开始下一次的采样测量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明，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发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，其特征在于，包括：

测量机构，所述测量机构包括测量平台(1)，所述测量平台(1)顶部设有测量桶(2)，所述测量平台(1)底部固接有称重传感器(9)，所述称重传感器(9)电性连接有控制器；

倒水机构，所述倒水机构包括电动推杆(8)，所述电动推杆(8)输出端与所述测量桶(2)铰接，所述电动推杆(8)另一端与所述测量平台(1)铰接；

清淤机构，所述清淤机构包括清淤电机(16)和驱动组件，所述清淤电机(16)输出端与所述驱动组件固接，所述驱动组件远离所述清淤电机(16)一端设有刮板(5)，所述驱动组件设在所述测量桶(2)顶端；

取样机构，所述取样机构包括取样管(19)，所述取样管(19)位于所述测量桶(2)顶部，所述取样管(19)转动连接有取样支架(20)；

所述测量桶(2)侧壁贯穿开设有溢流口(12)，所述测量桶(2)内侧壁固接有水位探针(13)，所述水位探针(13)与所述溢流口(12)高度相等，所述水位探针(13)与所述控制器电性连接；

所述测量桶(2)侧壁穿设有辅助排样泵(14)，所述辅助排样泵(14)与所述控制器电性连接；

所述测量桶(2)两相对内侧壁上分别固接有稳流板(15)，所述稳流板(15)高度低于所述溢流口(12)高度，所述稳流板(15)与所述溢流口(12)在不同所述测量桶(2)内侧壁上；

所述驱动组件包括驱动轴(3)和连接杆(4)，所述清淤电机(16)固接在所述测量桶(2)侧壁上，所述清淤电机(16)输出端固接有第一联轴器(17)，所述第一联轴器(17)远离所述清淤电机(16)一端与所述驱动轴(3)固接，所述驱动轴(3)与所述测量桶(2)侧壁转动连接，所述连接杆(4)固接在所述驱动轴(3)上，所述连接杆(4)远离所述驱动轴(3)一端设有固接有压紧条(18)，所述刮板(5)与所述压紧条(18)可拆卸连接，所述清淤电机(16)与所述控制器电性连接；

所述测量桶(2)具有弧形侧壁和两个平面侧壁，两个所述平面侧壁对称位于所述弧形侧壁两侧，所述驱动轴(3)平行于所述弧形侧壁，所述驱动轴(3)位于所述测量桶(2)中间位置。

2.根据权利要求1所述的可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，其特征在于：所述测量平台(1)固接有两个转接板(6)，两个所述转接板(6)在所述测量平台(1)上对称设置，两个所述转接板(6)通过铰接轴(7)与所述测量桶(2)铰接。

3.根据权利要求1所述的可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，其特征在于：所述电动推杆(8)通过铰接座(11)分别与所述测量桶(2)顶端和所述测量平台(1)铰接所述电动推杆(8)与所述控制器电性连接。

4.根据权利要求1所述的可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，其特征在于：所述取样支架(20)顶端固接有电机座(21)，所述电机座(21)固接有取样电机(22)，所述取样电机(22)输出端通过第二联轴器与所述取样管(19)底端固接，所述取样管(19)具有进水口(10)和出水口(24)，所述进水口(10)位于所述取样管(19)顶端，所述出水口(24)位于所述测量桶(2)顶部，所述取样电机(22)与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的可自清洁的单桶翻倒式径流泥沙自动测量装置，其特征在于：所述称重传感器(9)底端固接有机架(23)，所述机架(23)与所述取样支架(20)底端固接。

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