CN202350834U - 一种水土流失自动测试系统 - Google Patents

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赵方莹
毕勇刚
段淑怀
化相国
王光武
王勇
曹玉亭
胡宗明
鞠俊杰
刘飞
史振华
张晓晖
赖威
任晓芳
曾丽
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Beijing Sheng Hailin ecotope Science and Technology Co., Ltd.
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BEIJING LEFONY ECOLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
NANJING NANLIN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
BEIJING LINFENGYUAN ECOLOGICAL LANDSCAPE ENGINEERING Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种水土流失自动测试系统。该系统包括上位机、降雨系统、模拟径流场、水土测量装置和电源模块；降雨系统包括喷头、电磁阀、调节装置和动力装置；水土测量装置包括含沙量测量传感器、水位测量传感器、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器；水土测量装置由传感器基架含沙量测量传感器、水位测量传感器、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器和水位平衡稳流过滤罩组成。本实用新型的有益效果是：该水土流失自动测试系统可自动监测、存储、远传监测点径流流量、泥沙含量的时空变化过程，可实时观测，也可本地下载，从而实现水土流失监测点的泥沙含量、径流量的实时动态自动化远程观测。

Description

一种水土流失自动测试系统
技术领域
本实用新型涉及一种泥沙流监测系统，尤其涉及一种水土流失自动测试系统。 
背景技术
目前，国内外在水土保持技术领域里，水土流失监测已经越来越广泛得到运用，目前主要测量方法有两种：第一种是手工测量，优点是成本比较低，缺点是工作量大、周期长、测量精度比较低、可靠性差、不能准确反映出水土流失和雨强大小的实际关系；第二种方式便是自动测量，具有快速、高效、准确等特点，虽然已经完全克服了手工测量的缺点，但是它的成本比手动测量要高得多。 
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种以实现水土流失监测点的泥沙含量、径流量的实时动态自动化远程观测的同时，降低测量成本的水土流失自动测试系统。 
本实用新型的技术方案：一种水土流失自动测试系统，该系统包括用于采集分析数据的上位机、降雨系统，用于模拟出对比出的场地，并收集泥水，收集的泥沙经管道流向的模拟径流场、用于测量水土流失的水土测量装置和用于提供电源的电源模块； 
所述降雨系统包括喷头、电磁阀、调节装置和动力装置；
所述水土测量装置由传感器基架、含沙量测量传感器、水位测量传感器、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器和水位平衡稳流过滤罩组成； 
其中，所述含沙量测量传感器、水位测量传感器、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器和水位平衡稳流过滤罩从上至下依次设置安装在所述传感器基架上，所述传感器基架安装所述模拟径流场的下端，所述含沙量测量传感器和水位测量传感器通过所述液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器与所述上位机数据连接；所述喷头设置在所述模拟径流场的上方，所述喷头通过管路与所述动力装置连接，所述管路上设有电磁阀，所述调节装置与所述动力装置控制连接；所述上位机和所述调节装置控制控制连接。
进一步，该系统还包括用于数据远程传输的无线收发模块，所述无线收发模块与所述上位机连接。 
进一步，所述含沙量测量传感器为光电式含沙量测量传感器。 
进一步，所述的电源模块为太阳能电池或220V供电电源。 
本实用新型的有益效果： 
1. 本实用新型的泥沙流自动监测仪，可全天候无人值守，自动测量存储径流量、径流含沙含量、输沙量、降雨强度和降雨量；自动采集、存储实时数据；可在外部电源断电的情况下工作7天。
2. 数据采集存储器可本地存储量大，可在现场通过R232接口下载数据；或在有远程请求时通过Modem向管理中心传输数据。采用太阳能供电，在平时无降雨或径流时的常规状态为省电休眠状态。 
3. 具有在上位计算机上在线实时监测、显示各测量参数动态过程及曲线、历史数据下载功能。可现场在数据管理主控机上自由设置采样频率及调校时钟。 
4. 上位机的专用软件可以根据采集到的数据绘制雨强、径流、泥沙含量曲线，制表，计算降雨量最大、最小值，场次，径流量，入渗量，水土流失量等。计算机内已预存主要量水堰计算模型，供使用者选择确定。 
附图说明
图1是本实用新型的水土流失自动测试系统的结构示意图。 
图2是水土测量装置的结构示意图。 
图3是含沙量测量传感器的电路图。 
图中： 
1.模拟径流场，2.喷头，3.电磁阀，4.动力装置，5.调节装置，6. 水土测量装置，7. 上位机，8. 传感器基架，9. 含沙量测量传感器，10. 水位测量传感器，11. 液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器，12. 水位平衡稳流过滤罩，13电源模块，14. 无线收发模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的解释。 
如图1、图2所示，首先把含沙量测量传感器9、水位测量传感器10、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器11和水位平衡稳流过滤罩12从上至下依次安装在传感器基架8上，将传感器基架8安装在模拟径流场1的下端，喷头2设置在模拟径流场1的上方，通过管路与动力装置4连接，管路上设置有电磁阀3，调节装置5控制动力装置4，调节装置5与上位机连接，无线收发模块14与上位机7连接，电源模块为上述设备提供电源。仪器工作时，按照实际使用的不同泥沙测量位置（高度）要求，调整水位测量传感器10和含沙量测量传感器9的高度，将水位测量传感器10和含沙量测量传感器9通过液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器11与上位机7连接。其中，泥沙测量传感器9的测量槽要跟水流方向一致。液位传感器10的底部应低于量水堰过水断面底部5cm。调整液位传感器10的安装位置高度，使得在0液位时，液位传感器10的测量值为0。 
本实用新型的水土流失自动测试系统泥沙流自动监测仪，含沙量测量采样间隔为2~99 min，可调。含沙量测量传感器，当测量范围为0~30 kg/m3时，测量误差小于0.3kg/m3；当测量范围为30~250 kg/m3时；测量误差小于4 kg/m3；当测量范围为0~1000 kg/m3时，测量误差小于17kg/m3。小流域卡口站量水堰水测量误差小于0.1 cm，测量行程0~1.6 m，量水堰流量计算模型预存软件中。径流实验观测场：3~3000 ml/sec。该泥沙流自动监测仪的功率小于5 w。工作温度为0℃（不结冰）至60℃。 
如图3所示是含沙量测量传感器的电路图。该含沙量测量传感器为光电式含沙量测量传感器，包括设置在顶端的U形水流通道、连接在U形水流通道底端的手柄和设置在手柄尾部的连接线，在所述的U形水流通道的底部管内设有接受/感应器。在U形水流通道的个U行边上分别设置有红外发射管组和红外接收管组，在手柄内设置有功率放大模块、微处理器和信号放大模块，红外发射管组与功率放大模块相联，功率放大模块与微处理器相联，红外接收管组与信号放大模块相联，信号放大模块与微处理器相联，微处理器与电源信号接口相联。工作时，首先是电源信号接口将信号传至微处理器，由微处理器发出信号经功率放大模块传至红外发射管组，红外发射管组发出光源，被接受/感应器接收，经过信号放大后传至微处理器进行处理，然后传入上位机处理模块进行处理即可。 

Claims (4)

1.一种水土流失自动测试系统，其特征在于：该系统包括用于采集分析数据的上位机（7）、降雨系统，用于模拟出对比出的场地，并收集泥水，收集的泥沙经管道流向的模拟径流场（1）、用于测量水土流失的水土测量装置（6）和用于提供电源的电源模块（13）；
所述降雨系统包括喷头（2）、电磁阀（3）、调节装置（5）和动力装置（4）；
所述水土测量装置（6）由传感器基架（8）、含沙量测量传感器（9）、水位测量传感器（10）、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器（11）和水位平衡稳流过滤罩（12）组成； 
其中，所述含沙量测量传感器（9）、水位测量传感器（10）、液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器（11）和水位平衡稳流过滤罩（12）从上至下依次设置安装在所述传感器基架（8）上，所述传感器基架（8）安装所述模拟径流场（1）的下端，所述含沙量测量传感器（9）和水位测量传感器（10）通过所述液位编码/内数据采集转换泥沙测量前端控制器（11）与所述上位机（7）数据连接；所述喷头（2）设置在所述模拟径流场（1）的上方，所述喷头（2）通过管路与所述动力装置（4）连接，所述管路上设有电磁阀（3），所述调节装置（5）与所述动力装置（4）控制连接；所述上位机（7）和所述调节装置控制（5）控制连接。
2.根据权利要求1所述的水土流失自动测试系统，其特征在于：该系统还包括用于数据远程传输的无线收发模块（14），所述无线收发模块（14）与所述上位机（7）连接。
3.根据权利要求1或2所述的水土流失自动测试系统，其特征在于：所述含沙量测量传感器（9）为光电式含沙量测量传感器。
4.根据权利要求1或2所述的水土流失自动测试系统，其特征在于：所述的电源模块（13）为太阳能电池或220V供电电源。
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