CN116380738B - 一种大量程光电测沙仪及其除污方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大量程光电测沙仪及其除污方法，大量程光电测沙仪包括平行固定连接的上筒体和下筒体，所述下筒体的内部设有测沙电子单元、光源发射器和光源接收器，下筒体的后端设有往内凹陷的测量窗口且测量窗口设有用于密封的透明挡片，所述光源发射器的发射端和光源接收器的接收端均与透明挡片相对；所述下筒体的内部设有释放卷筒、回收卷筒和透明无色薄膜带；所述透明无色薄膜带的宽度为N，透明无色薄膜带的一端缠绕于释放卷筒，以及透明无色薄膜带的另外一端穿入测量窗口并经过透明挡片的外表面后，再穿入下筒体内部并缠绕于回收卷筒。本发明提高了测量的准确度，减小人工清污的频率和工作量。

Description

一种大量程光电测沙仪及其除污方法

技术领域

本发明涉及测沙仪技术领域，具体涉及一种大量程光电测沙仪及其除污方法。

背景技术

测量水中的沙含量是防洪减灾、水资源保护和工程设计的重要依据，含沙量的测量方法由传统的采样器取样测量到现在的光电在线测沙，测量的准确性不断提高。光电测沙仪根据测量范围可分为普通型和大量程型，测量范围越大，准确度越高，则越接近真实情况。

大量程光电测沙仪的使方法简单，浸入江、河、湖、泊等待测地点的水流中，浸入深度根据测量要求而定。大量程光电测沙仪本身包括两个柱状圆筒，两个圆筒平行固定并形成一上一下的分布结构。上圆筒用于连接信号电缆，其后端设有连接接口。而光电测沙仪的核心电子零件安装于下圆筒的内部，下圆筒的后端设有透明挡片，光电测沙仪的光源发射器和光源接收器均位于透明挡片的内侧，光源发射器的光透过透明挡片射向水中，水中的泥土、微细有机物、浮游动物和其他微生物等物质阻碍光的传播，使光源接收器的光强小于光源发射器发出的光强，经过计算从而得出含沙值。

大量程光电测沙仪是长期浸入水中，可在线测量，远程控制，相比传统的测量方法，不管是测量准确性，还是便捷性，都具明显优势。但其仍存在不足之处：使用时随铅鱼一同放入水中，由于长期浸在水里，水中的泥沙、微生物等极容易附着在透明挡片的外表面，透明挡片不透明将严重影响测量数值。为了避免该问题，透明挡片的外表面设有可转动刮条，可远程控制刮条转动，以保持透明挡片外表面的不被污染。然，刮条本身也是浸泡在水中，其也会被污染。被污染后擦拭透明挡片的效果下降，同样导致监测结果不准。针对这种问题，目前的处理方法只能是人工将铅鱼和大量程光电测沙仪一起拉出水面，手动清除污物。因此增加了水文工作站的工作量。特别是在含沙量较大的水流中，人工清污的频率高，日常工作量明显增加。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，以提高测量的准确度，减小人工清污的频率和工作量。本发明提供了一种大量程光电测沙仪，包括平行固定连接的上筒体和下筒体，所述下筒体的内部设有测沙电子单元、光源发射器和光源接收器，下筒体的后端设有往内凹陷的测量窗口且测量窗口设有用于密封的透明挡片，所述光源发射器的发射端和光源接收器的接收端均与透明挡片相对；

所述下筒体的内部设有释放卷筒、回收卷筒和透明无色薄膜带；所述透明无色薄膜带的宽度为N，透明无色薄膜带的一端缠绕于释放卷筒，以及透明无色薄膜带的另外一端穿入测量窗口并经过透明挡片的外表面后，再穿入下筒体内部并缠绕于回收卷筒；

所述透明挡片的外表面设有宽度为N的滑槽，所述滑槽沿着透明挡片的径向分布；滑槽的两端贯穿透明挡片的边缘，且所述透明无色薄膜带位于滑槽中，进而使光源发射器的发射端和光源接收器的接收端均与滑槽相对。

本设备的有益效果在于：相比现有的大量程光电测沙仪而言，去除了可转动刮条结构，采用了透明无色薄膜带，利用透明无色薄膜带保持透明挡片的照射区域和接收区域的透光度。如果泥沙、淤泥等附着在透明无色薄膜带的外表面，则自动更换掉被污染的透明无色薄膜带，同时换上新的透明无色薄膜带的方式，确保挡片在测量过程中保持不被污染的状态，从而代替了现有的定期人工手动清理方式，大大降低了人工清污的频率，减少了水文站的日常工作量。

优选地，所述测沙电子单元设有朝向滑槽的摄像头。摄像头用于观察透明挡片前的透明无色薄膜带是否被污染，由原来的仅数据分析升级为更直观的可视化观察。

优选地，所述滑槽的两边分别设有挡尘橡胶条，所述挡尘橡胶条的横断面形状为凹字型；位于滑槽中的透明挡片的两边分别镶嵌于挡尘橡胶条正面的凹槽中。所述滑槽的侧壁设有用于卡住的挡尘橡胶条背面的长条形沉孔，所述长条形沉孔的一长边位于滑槽底壁以下的位置，通过挡尘橡胶条的背面卡入长条形沉孔中，且位于透明无色薄膜带内侧的凹槽的一侧面与滑槽的底壁齐平，进而使透明无色薄膜带贴紧于滑槽的底壁。挡尘橡胶条填补了透明无色薄膜带两边与滑槽之间的缝隙，避免污物从该缝隙进入透明无色薄膜带的内侧。同时凹槽的一边低于滑槽的底壁，这样的设计，可利用挡尘橡胶条卡住透明无色薄膜带并使透明无色薄膜带的内表面贴紧于透明挡片的外表面，即贴紧滑槽的底壁。透明无色薄膜带与透明挡片贴紧后，一方面对光的传播影响小，另一方面可减小污物进入透明无色薄膜带的内侧的可能性。

优选地，所述测量窗口的底部设有环形的卡槽，所述透明挡片的边缘固定于卡槽内；位于卡槽中的透明挡片朝内侧的一侧面和朝外的一面与卡槽相应的侧壁之间通过密封胶密封连接。所述透明挡片的周向侧壁与卡槽对应的侧壁之间以及透明挡片的其他侧面与卡槽对应的侧壁之间均填充污物颗粒。所述卡槽与滑槽相对的侧面设有与透明无色薄膜带外侧面接触的泡沫垫。卡槽与外部连通的唯一地方是滑槽，而滑槽中有透明无色薄膜带，透明无色薄膜带的外侧面与滑槽之间存在空位，该空位用泡沫垫填充。泡沫垫阻挡污物颗粒泄露，同时也独挡水中污物进入。透明无色薄膜带在污物颗粒中移动的过程中，因摩擦使透明无色薄膜带外表面的污物被擦掉，达到清污的作用。

优选地，所述下筒体的内部分别设有与所述释放卷筒和回收卷筒对应的内腔，且释放卷筒和回收卷筒均设有用于转动的电机；两个所述内腔与所述卡槽之间均设有连通腔，且连通腔的内部设有与透明无色薄膜带接触的导向轮和定位轮组。两个连通腔与卡槽之间均设有防水胶塞，所述透明无色薄膜带贯穿相应的防水胶塞。

本发明还提供了一种大量程光电测沙仪的除污方法，应用于上述的大量程光电测沙仪，包括以下步骤：

S1、测沙电子单元测量前，远程服务器控制光源发射器开启，同时摄像头拍摄位于滑槽中的透明无色薄膜带，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带是否被污染；

S2、如果透明无色薄膜带未被污染，则无需除污，不执行除污程序，远程服务器使测沙电子单元测量执行测沙程序；如果透明无色薄膜带被污染，则远程服务器执行除污程序；

S3、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均反向转动，被污染的透明无色薄膜带慢慢回收于释放卷筒，在回收过程中，被污染的透明无色薄膜经过污物颗粒的摩擦，污物被污物颗粒擦除；

S4、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均正向转动，被擦除污物的部分透明无色薄膜带复位于滑槽中，摄像头再次拍摄位于滑槽中的透明无色薄膜带，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带是否被污染；

S5、重复S2至S4至多三次，则远程服务器判定被污染的透明无色薄膜带外表面的污物无法清除，远程服务器执行更换程序；

S6、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均正向转动，将被污染的透明无色薄膜带回收至回收卷筒，同时一段新的透明无色薄膜带滑至滑槽中，远程服务器使测沙电子单元测量执行测沙程序。

本方法的有益效果在于：透明无色薄膜带总长度一定的情况下，采用本方法可以充分利用位于滑槽中的每一段透明无色薄膜带，经过清污后的透明无色薄膜带继续使用，从而使整个透明无色薄膜带的使用寿命大大延长，进一步降低了人工清污的频率，减少了水文站的日常工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为图1中下筒体的右视图；

图3为图1的局部视图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为图4中隐藏透明无色薄膜带和挡尘橡胶条后的示意图。

附图中，上筒体1、下筒体2、测沙电子单元3、光源发射器4、光源接收器5、测量窗口6、透明挡片7、卡槽8、密封胶9、释放卷筒10、回收卷筒11、透明无色薄膜带12、滑槽13、挡尘橡胶条14、沉孔15、内腔16、连通腔17、导向轮18、定位轮组19、防水胶塞20、污物颗粒21、泡沫垫22、摄像头23、侧盖24。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例提供了一种大量程光电测沙仪，包括平行固定连接的上筒体1和下筒体2，所述下筒体2的内部设有测沙电子单元3、光源发射器4和光源接收器5，下筒体2的后端设有往内凹陷的测量窗口6且测量窗口6设有用于密封的透明挡片7。具体地，测量窗口6的底部设有环形的卡槽8，所述透明挡片7的边缘固定于卡槽8内；位于卡槽8中的透明挡片7朝内侧的一侧面和朝外的一面与卡槽8相应的侧壁之间通过密封胶9密封连接。

所述光源发射器4的发射端和光源接收器5的接收端均与透明挡片7相对，进而在透明挡片7上形成与发射端的发射区域以及与接收端对应的接收区域。在下筒体2的内部设有释放卷筒10、回收卷筒11和透明无色薄膜带12。所述透明无色薄膜带12的宽度为N，透明无色薄膜带12的一端缠绕于释放卷筒10，以及透明无色薄膜带12的另外一端穿入测量窗口6并经过透明挡片7的外表面后，再穿入下筒体2内部并缠绕于回收卷筒11。

如图3至图5所示，为了减小透明无色薄膜带12与透明挡片7的距离，同时也为了透明无色薄膜带12能完全覆盖发射区域和接收区域，在透明挡片7的外表面设有宽度为N的滑槽13，所述滑槽13沿着透明挡片7的径向分布，滑槽13的两端贯穿透明挡片7的边缘且所述透明无色薄膜带12位于滑槽13中，使得光源发射器4的发射端和光源接收器5的接收端均与滑槽13相对。即发出去的光线路径和接收的光线路径都要经过滑槽13中的透明无色薄膜带12。相比现有的大量程光电测沙仪而言，去除了可转动刮条结构，采用了透明无色薄膜带12，利用透明无色薄膜带12保持透明挡片7的照射区域和接收区域的透光度。如果泥沙、淤泥等附着在透明无色薄膜带12的外表面，则自动更换掉被污染的透明无色薄膜带12，同时换上新的透明无色薄膜带12的方式，确保挡片在测量过程中保持不被污染的状态，从而代替了现有的定期人工手动清理方式，大大降低了人工清污的频率，减少了水文站的日常工作量。

如图3至图5所示，为了增加滑槽13的两个侧壁与透明无色薄膜带12的两边之间的密封性，本实施例在滑槽13的两边分别设有挡尘橡胶条14，所述挡尘橡胶条14的横断面形状为凹字型；位于滑槽13中的透明挡片7的两边分别镶嵌于挡尘橡胶条14正面的凹槽中。所述滑槽13的侧壁设有用于卡住的挡尘橡胶条14背面的长条形沉孔15，所述长条形沉孔15的一长边位于滑槽13底壁以下的位置，通过挡尘橡胶条14的背面卡入长条形沉孔15中，且位于透明无色薄膜带12内侧的凹槽的一侧面与滑槽13的底壁齐平，进而使透明无色薄膜带12贴紧于滑槽13的底壁。挡尘橡胶条14填补了透明无色薄膜带12两边与滑槽13之间的缝隙，避免污物从该缝隙进入透明无色薄膜带12的内侧。同时凹槽的一边低于滑槽13的底壁，这样的设计，可利用挡尘橡胶条14卡住透明无色薄膜带12并使透明无色薄膜带12的内表面贴紧于透明挡片7的外表面，即贴紧滑槽13的底壁。透明无色薄膜带12与透明挡片7贴紧后，一方面对光的传播影响小，另一方面可减小污物进入透明无色薄膜带12的内侧的可能性。

如图1和图4所示，在下筒体2的内部分别设有与所述释放卷筒10和回收卷筒11对应的内腔16，且释放卷筒10和回收卷筒11均设有用于转动的电机。两个所述内腔16与所述卡槽8之间均设有连通腔17，且连通腔17的内部设有与透明无色薄膜带12接触的导向轮18和定位轮组19。两个连通腔17与卡槽8之间均设有防水胶塞20，所述透明无色薄膜带12贯穿相应的防水胶塞20。另外，每个内腔16均设有一个检修口，且检修口通过侧盖24密封。更换透明无色薄膜带12通过拆开侧盖24即可，操作简单。

如图4和图5所示，为了延长透明无色薄膜带12的使用时间，在透明挡片7的周向侧壁与卡槽8对应的侧壁之间以及透明挡片7的其他侧面与卡槽8对应的侧壁之间均填充污物颗粒21。所述卡槽8与滑槽13相对的侧面设有与透明无色薄膜带12外侧面接触的泡沫垫22。卡槽8与外部连通的唯一地方是滑槽13，而滑槽13中有透明无色薄膜带12，透明无色薄膜带12的外侧面与滑槽13之间存在空位，该空位用泡沫垫22填充。泡沫垫22阻挡污物颗粒21泄露，同时也独挡水中污物进入。透明无色薄膜带12在污物颗粒21中移动的过程中，因摩擦使透明无色薄膜带12外表面的污物被擦掉，达到清污的作用。此外，测沙电子单元3设有朝向滑槽13的摄像头23。摄像头23用于观察透明挡片7前的透明无色薄膜带12是否被污染，由原来的仅数据分析升级为更直观的可视化观察。

实施例二：

基于实施例一的大量程光电测沙仪，实施例二提供了一种大量程光电测沙仪的除污方法，实施例二的附图标记与实施例一相同。包括以下步骤：

S1、测沙电子单元3测量前，远程服务器控制光源发射器4开启，同时摄像头23拍摄位于滑槽13中的透明无色薄膜带12，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带12是否被污染；

S2、如果透明无色薄膜带12未被污染，则无需除污，不执行除污程序，远程服务器使测沙电子单元3测量执行测沙程序；如果透明无色薄膜带12被污染，则远程服务器执行除污程序；

S3、远程服务器使释放卷筒10的电机和回收卷筒11的电机均反向转动，被污染的透明无色薄膜带12慢慢回收于释放卷筒10，在回收过程中，被污染的透明无色薄膜经过污物颗粒21的摩擦，污物被污物颗粒21擦除；

S4、远程服务器使释放卷筒10的电机和回收卷筒11的电机均正向转动，被擦除污物的部分透明无色薄膜带12复位于滑槽13中，摄像头23再次拍摄位于滑槽13中的透明无色薄膜带12，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带12是否被污染；

S5、重复S2至S4至多三次，则远程服务器判定被污染的透明无色薄膜带12外表面的污物无法清除，远程服务器执行更换程序；

S6、远程服务器使释放卷筒10的电机和回收卷筒11的电机均正向转动，将被污染的透明无色薄膜带12回收至回收卷筒11，同时一段新的透明无色薄膜带12滑至滑槽13中，远程服务器使测沙电子单元3测量执行测沙程序。

本方法的有益效果在于：透明无色薄膜带12总长度一定的情况下，采用本方法可以充分利用位于滑槽13中的每一段透明无色薄膜带12，经过清污后的透明无色薄膜带12继续使用，从而使整个透明无色薄膜带12的使用寿命大大延长，进一步降低了人工清污的频率，减少了水文站的日常工作量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种大量程光电测沙仪，包括平行固定连接的上筒体和下筒体，所述下筒体的内部设有测沙电子单元、光源发射器和光源接收器，下筒体的后端设有往内凹陷的测量窗口且测量窗口设有用于密封的透明挡片，所述光源发射器的发射端和光源接收器的接收端均与透明挡片相对；

其特征在于：所述下筒体的内部设有释放卷筒、回收卷筒和透明无色薄膜带；所述透明无色薄膜带的宽度为N，透明无色薄膜带的一端缠绕于释放卷筒，以及透明无色薄膜带的另外一端穿入测量窗口并经过透明挡片的外表面后，再穿入下筒体内部并缠绕于回收卷筒；

所述透明挡片的外表面设有宽度为N的滑槽，所述滑槽沿着透明挡片的径向分布；滑槽的两端贯穿透明挡片的边缘，且所述透明无色薄膜带位于滑槽中，进而使光源发射器的发射端和光源接收器的接收端均与滑槽相对；

所述测沙电子单元设有朝向滑槽的摄像头；所述测量窗口的底部设有环形的卡槽，所述透明挡片的边缘固定于卡槽内；位于卡槽中的透明挡片朝内侧的一侧面和朝外的一面与卡槽相应的侧壁之间通过密封胶密封连接；所述透明挡片的周向侧壁与卡槽对应的侧壁之间以及透明挡片的其他侧面与卡槽对应的侧壁之间均填充污物颗粒；所述卡槽与滑槽相对的侧面设有与透明无色薄膜带外侧面接触的泡沫垫。

2.根据权利要求1所述的一种大量程光电测沙仪，其特征在于：所述滑槽的两边分别设有挡尘橡胶条，所述挡尘橡胶条的横断面形状为凹字型；位于滑槽中的透明挡片的两边分别镶嵌于挡尘橡胶条正面的凹槽中。

3.根据权利要求2所述的一种大量程光电测沙仪，其特征在于：所述滑槽的侧壁设有用于卡住的挡尘橡胶条背面的长条形沉孔，所述长条形沉孔的一长边位于滑槽底壁以下的位置，通过挡尘橡胶条的背面卡入长条形沉孔中，且位于透明无色薄膜带内侧的凹槽的一侧面与滑槽的底壁齐平，进而使透明无色薄膜带贴紧于滑槽的底壁。

4.根据权利要求1所述的一种大量程光电测沙仪，其特征在于：所述下筒体的内部分别设有与所述释放卷筒和回收卷筒对应的内腔，且释放卷筒和回收卷筒均设有用于转动的电机；两个所述内腔与所述卡槽之间均设有连通腔，且连通腔的内部设有与透明无色薄膜带接触的导向轮和定位轮组。

5.根据权利要求4所述的一种大量程光电测沙仪，其特征在于：两个连通腔与卡槽之间均设有防水胶塞，所述透明无色薄膜带贯穿相应的防水胶塞。

6.一种大量程光电测沙仪的除污方法，其特征在于：应用于权利要求4所述的大量程光电测沙仪，包括以下步骤：

S1、测沙电子单元测量前，远程服务器控制光源发射器开启，同时摄像头拍摄位于滑槽中的透明无色薄膜带，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带是否被污染；

S2、如果透明无色薄膜带未被污染，则无需除污，不执行除污程序，远程服务器使测沙电子单元测量执行测沙程序；如果透明无色薄膜带被污染，则远程服务器执行除污程序；

S3、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均反向转动，被污染的透明无色薄膜带慢慢回收于释放卷筒，在回收过程中，被污染的透明无色薄膜经过污物颗粒的摩擦，污物被污物颗粒擦除；

S4、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均正向转动，被擦除污物的部分透明无色薄膜带复位于滑槽中，摄像头再次拍摄位于滑槽中的透明无色薄膜带，拍摄的图像经过远程服务器分析并判断透明无色薄膜带是否被污染；

S5、重复S2至S4至多三次，则远程服务器判定被污染的透明无色薄膜带外表面的污物无法清除，远程服务器执行更换程序；

S6、远程服务器使释放卷筒的电机和回收卷筒的电机均正向转动，将被污染的透明无色薄膜带回收至回收卷筒，同时一段新的透明无色薄膜带滑至滑槽中，远程服务器使测沙电子单元测量执行测沙程序。