CN207147454U - 淤泥检测杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种淤泥检测杆，该淤泥检测杆包括杆体，所述杆体上安装有数据处理装置、液位传感器以及压力传感器；所述压力传感器位于所述杆体底端；所述数据处理装置用于根据在所述压力传感器贯入待测水体过程中所述压力传感器检测的贯入阻力确定所述压力传感器的位置，并根据当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部时所述液位传感器在所述待测水体的深度以及当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部时所述液位传感器在所述待测水体的深度计算所述待测水体的淤泥层厚度。本实用新型兼顾了对淤泥厚度测量精度和效率的双重要求，可简化作业流程，降低装备复杂程度，节约人力物力成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及水下检测技术领域，具体涉及一种淤泥检测杆。
背景技术
城市内及周边浅水河流湖泊是一类较为脆弱的生态系统，具有较低的污染负荷能力。污染物的淤积会导致河/湖床升高、水质富营养化、水源净化成本提高等问题，对城市生态环境和居民生活有着重大影响。
淤泥是指在静水或缓慢的流水环境中沉积的天然含水率大于液限、天然孔隙比大于1.0的黏性土，其粒径小于0.03mm。通过对浅水河流湖泊淤泥分布及其厚度的测定分析，可以量化人类活动和自然因素对河流湖泊的影响，为河流湖泊综合治理和水资源保护方案的制定提供技术支撑，但由于水下环境的复杂性，淤泥厚度的测量一直是水下测量的一个难题，如何能够精确并高效地测量浅水河流湖泊的淤泥厚度是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种淤泥检测杆，能够精确并高效地测量浅水河流湖泊的淤泥厚度。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种淤泥检测杆，包括杆体，所述杆体上安装有数据处理装置、液位传感器以及压力传感器；
所述压力传感器位于所述杆体底端；
所述数据处理装置与所述液位传感器、所述压力传感器相连，所述数据处理装置用于根据在所述压力传感器贯入待测水体过程中所述压力传感器检测的贯入阻力确定所述压力传感器的位置，并根据当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部时所述液位传感器在所述待测水体的深度以及当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部时所述液位传感器在所述待测水体的深度计算所述待测水体的淤泥层厚度。
优选地，当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第一预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部；
当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第二预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部。
优选地，所述杆体包括下杆体、上杆体以及位于所述下杆体与所述上杆体之间的中间杆体，且所述下杆体、所述中间杆体、所述上杆体之间可拆卸相连；
其中，所述压力传感器位于所述下杆体底端，所述液位传感器安装在所述中间杆体上，所述数据处理装置安装在所述上杆体上。
优选地，所述中间杆体包括多个子杆体，所述多个子杆体之间可拆卸相连。
优选地，所述液位传感器在所述杆体的位置可调。
优选地，所述数据处理装置包括处理器以及与所述处理器相连的存储器。
优选地，所述淤泥检测杆还包括与所述处理器相连的显示屏幕。
优选地，所述压力传感器可拆卸地安装在所述杆体底端。
优选地，所述杆体的顶端设置有压杆和安全绳栓，所述杆体上靠近所述杆体的顶端的位置设置有用于防滑的螺纹结构。
优选地，所述液位传感器为投入式液位传感器，所述压力传感器为陶瓷压力传感器。
本实用新型提供的淤泥检测杆，通过利用液位传感器和压力传感器检测待测水体的淤泥厚度，不但可以提高检测精度，还可以简化设备装置、降低人力物力成本、提高检测效率，能够为浅水河流湖泊清淤方案的制定提供快速和准确的工程勘察信息。
附图说明
图1是本实用新型实施方式提供的一种淤泥检测杆的示意图；
图2是图1所示的淤泥检测杆中下杆体的示意图；
图3是图1所示的淤泥检测杆中子杆体的示意图；
图4是图1所示的淤泥检测杆中上杆体的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型实施方式提供了一种淤泥检测杆，该淤泥检测杆包括杆体，所述杆体上安装有数据处理装置、液位传感器以及压力传感器；
所述压力传感器位于所述杆体底端；
所述数据处理装置与所述液位传感器、所述压力传感器相连，所述数据处理装置用于根据在所述压力传感器贯入待测水体过程中所述压力传感器检测的贯入阻力确定所述压力传感器的位置，并根据当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部时所述液位传感器在所述待测水体的深度以及当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部时所述液位传感器在所述待测水体的深度计算所述待测水体的淤泥层厚度。
本实用新型实施方式提供的淤泥检测杆，通过利用液位传感器和压力传感器检测待测水体的淤泥厚度，不但可以提高检测精度，还可以简化设备装置、降低人力物力成本、提高检测效率，能够为浅水河流湖泊清淤方案的制定提供快速和准确的工程勘察信息。
由于不同物体属性不同，具有的承载力不同，承载力和比贯入阻力之间的关系如下所示：
Fk＝aPs十b
其中：Fk是物体承载力，Ps是比贯入阻力，是指压力传感器的探头贯入物体时所受的总贯入阻力与探头平面投影面积的商，a，b为常数；
由上述公式可知，物体承载力和比贯入阻力之间呈线性关系，不同物体的承载力不同，可以通过压力传感器的探头测定贯入阻力的突变，来确定不同物体之间的交界面所处的位置。
在对待测水体进行检测时，淤泥检测杆可以以匀速状态贯入待测水体中，由于空气、水、淤泥层、淤泥层下方的硬底层的承载力不同，因此，在淤泥检测杆贯入待测水体的过程中，压力传感器的探头所受到的贯入阻力也不相同，当压力传感器贯入至空气和水面交界处时，压力传感器检测的压力值(也即贯入阻力)会发生第一次突变(称之为第一突变点)，当压力传感器贯入至水和淤泥层交界处(也即淤泥层顶部)时，压力传感器检测的压力值会发生第二次突变(称之为第二突变点)，当压力传感器贯入至淤泥层和硬底层交界处(也即淤泥层底部)时，压力传感器检测的压力值会发生第三次突变(称之为第三突变点)，因此可以根据压力传感器检测的贯入阻力确定压力传感器是否贯入至淤泥层顶部以及是否贯入至淤泥层底部，具体地，可预先通过实验数据设置合理的阈值，再根据压力传感器检测的压力值变化进而判断压力传感器是否贯入至淤泥层顶部以及是否贯入至淤泥层底部；
液位传感器用于检测自身在待测水体中的深度，需要说明的是，在对待测水体进行检测过程中，当压力传感器贯入淤泥层顶部(也即第二突变点时)和淤泥层底部(也即第三突变点时)时，均需要保证液位传感器位于待测水体的水中，通过结合压力传感器的检测数据，在第二突变点时，可以根据液位传感器的检测数据计算压力传感器探头到水面的距离(即淤泥层的顶部深度)，在第三突变点时，可以根据液位传感器检测的数据计算压力传感器探头到水面的距离(即淤泥层的底部深度)，具体地，假设液位传感器和压力传感器之间的距离为s，则淤泥层的顶部深度Hm1、淤泥层的底部深度Hm2分别为：
Hm1＝Hk1+S；
Hm2＝Hk2+S；
其中，Hk1为当压力传感器贯入至待测水体的淤泥层顶部时液位传感器在待测水体的深度，Hk2为当压力传感器贯入至待测水体的淤泥层底部时液位传感器在待测水体的深度；
则待测水体的淤泥层厚度HΔ＝|Hm2-Hm1|＝|Hk2-Hk1|。
参见图1，图1是本实用新型实施方式提供的一种淤泥检测杆的示意图，该淤泥检测杆包括杆体，所述杆体上安装有数据处理装置200、液位传感器300以及压力传感器400；
其中，所述杆体包括下杆体110、上杆体130以及位于所述下杆体110与所述上杆体130之间的中间杆体120，且所述下杆体110、所述中间杆体120、所述上杆体130之间可拆卸相连，从而使本实用新型实施方式中的淤泥检测杆便于携带，例如，下杆体110、中间杆体12、上杆体130之间可以采用螺纹接口连接；
其中，所述压力传感器400位于所述下杆体110底端(也即位于所述杆体底端)，所述液位传感器300安装在所述中间杆体120上，所述数据处理装置200安装在所述上杆体130上；
优选地，所述压力传感器400可拆卸地安装在所述杆体底端，从而便于更换压力传感器，例如，参见图2，下杆体110的上端设有用于连接中间杆体120的螺纹接口，下端设有用于安装压力传感器400的可转换螺旋接口，从而使用户可以根据需求接入不同大小的压力传感器，此外，下杆体110上还设置有组合线111(如采用通气电缆)，组合线111可以包括电路供电导线和信号传输线；
其中，在本实用新型实施方式中，杆体可以采用铝合金材质，其具有高强度、低密度、耐腐蚀、不易变形等优点；
其中，中间杆体120包括多个子杆体，所述多个子杆体之间可拆卸相连，从而可以方便调节淤泥检测杆的整体长度，从而可以实现对不同深度水体的检测，例如，如图1所示，中间杆体包括三个子杆体，子杆体之间可采用螺纹连接方式实现相互连接，子杆体的两端设置有螺纹接口；
由于浅水河流湖泊总深度一般在5m以下，因此，杆体的总长度可以为6m左右，并可根据实际情况调节检测杆作业长度；
优选地，所述液位传感器300在所述杆体的位置可调，从而可以实现对不同深度水体的检测，例如，参见图3，中间杆体120的子杆体上设置有多个用于安装液位传感器的卡槽121，液位传感器300可通过插拔方式安装在卡槽121上，用户可以通过选择不同的开槽，进而实现液位传感器300位置的调节，以适用于不同深度的待测水体，其中，在对待测水体进行检测过程中，液位传感器300与压力传感器400之间的距离应大于待测水体的淤泥层的厚度且小于待测水体的水深，例如，可以在每一个子杆体上设置3个用于装载液位传感器的卡槽，可通过对河流湖泊深度以及淤泥厚度的预估选择接入的子杆体长度、数量以及使用的卡槽，从而调节液位传感器的位置，以保证在第二突变点时和第三突变点时刻，液位传感器始终处于待测水体的水中，此外，子杆体上还设置有组合线122，组合线122可以包括电路供电导线和信号传输线；
参见图4，所述上杆体130除安装有数据处理装置200外，还安装有用于供电的电源104以及电源开关105，此外，上杆体130的顶端(也即所述杆体的顶端)设置有压杆101和安全绳栓102，上杆体130靠近所述杆体的顶端的位置设置有用于防滑的螺纹结构103，以方便操作员作业和提升设备的安全性，上杆体130的下端设置有用于连接中间杆体120的螺纹接口；
数据处理装置200与液位传感器300、压力传感器400相连，数据处理装置200用于根据在压力传感器400贯入待测水体过程中压力传感器400检测的贯入阻力确定压力传感器400的位置，并根据当所述压力传感器400贯入至所述待测水体的淤泥层顶部时所述液位传感器300在所述待测水体的深度以及当所述压力传感器400贯入至所述待测水体的淤泥层底部时所述液位传感器300在所述待测水体的深度计算所述待测水体的淤泥层厚度；
具体地，当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第一预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部；
当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第二预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部。
例如，压力传感器和液位传感器可同步观测，在一次测量过程中，通过压力传感器和液位传感器获得两组数据，数据处理装置200根据时间/点位记录这些数据，通过对压力传感器检测的数据进行处理，可以判断第二突变点时刻和第三突变点时刻，再根据这两次时刻液位传感器的检测数据，从而可以计算得到淤泥层的顶部深度、淤泥层的底部深度，进而得到检测点淤泥层的厚度；
其中，数据处理装置200可以包括处理器以及与所述处理器相连的存储器，处理器用于根据压力传感器以及液位传感器检测的数据计算淤泥层的顶部深度、淤泥层的底部深度以及淤泥层的厚度，通过存储器可以存储压力传感器以及液位传感器检测的数据以及处理器计算得到的数据，此外，数据处理装置200还可以包括数据输入输出接口，通过该数据输入输出接口可以导出存储器中的数据以及更改相关参数(如更改预设的液位传感器和压力传感器之间的距离)，以便于后期数据处理，例如，该数据输入输出接口可为USB接口；
另外，所述淤泥检测杆还包括与数据处理装置200中处理器相连的显示屏幕，通过该显示屏幕可以显示处理器计算的淤泥层的顶部深度、淤泥层的底部深度以及淤泥层的厚度，有利于及时发现不合格测量数据，当显示数据明显不符合常识时，用户可以检查操作以及其他错误，可以重新测量。
优选地，在本实用新型实施方式中，所述液位传感器可以采用投入式液位传感器，其具有灵敏、精度高的优点；
优选地，在本实用新型实施方式中，所述压力传感器可以采用陶瓷压力传感器，其不但具有体积小、抗磨损、耐腐蚀、高弹性、价格低廉、高灵敏度、高精度、高稳定性等优点，适合在水下复杂恶劣环境中工作。
本实用新型实施方式提供的淤泥检测杆，不但可以提高测量精度，简化作业流程，减轻劳动强度，还具有轻便灵活的优点，大幅降低了设备的复杂程度，且采用可拆装式设计，方便携带。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种淤泥检测杆，其特征在于，包括杆体，所述杆体上安装有数据处理装置、液位传感器以及压力传感器；
所述压力传感器位于所述杆体底端；
所述数据处理装置与所述液位传感器、所述压力传感器相连，所述数据处理装置用于根据在所述压力传感器贯入待测水体过程中所述压力传感器检测的贯入阻力确定所述压力传感器的位置，并根据当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部时所述液位传感器在所述待测水体的深度以及当所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部时所述液位传感器在所述待测水体的深度计算所述待测水体的淤泥层厚度。
2.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第一预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层顶部；
当所述压力传感器检测的贯入阻力在预设时间内的变化量大于或等于第二预设值时，所述数据处理装置判断所述压力传感器贯入至所述待测水体的淤泥层底部。
3.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述杆体包括下杆体、上杆体以及位于所述下杆体与所述上杆体之间的中间杆体，且所述下杆体、所述中间杆体、所述上杆体之间可拆卸相连；
其中，所述压力传感器位于所述下杆体底端，所述液位传感器安装在所述中间杆体上，所述数据处理装置安装在所述上杆体上。
4.根据权利要求3所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述中间杆体包括多个子杆体，所述多个子杆体之间可拆卸相连。
5.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述液位传感器在所述杆体的位置可调。
6.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述数据处理装置包括处理器以及与所述处理器相连的存储器。
7.根据权利要求6所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述淤泥检测杆还包括与所述处理器相连的显示屏幕。
8.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述压力传感器可拆卸地安装在所述杆体底端。
9.根据权利要求1所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述杆体的顶端设置有压杆和安全绳栓，所述杆体上靠近所述杆体的顶端的位置设置有用于防滑的螺纹结构。
10.根据权利要求1-9任一所述的淤泥检测杆，其特征在于，所述液位传感器为投入式液位传感器，所述压力传感器为陶瓷压力传感器。
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| CN107401996A (zh) * | 2017-09-25 | 2017-11-28 | 江苏省水利科学研究院 | 淤泥检测杆 |
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| CN110118519A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-13 | 无锡市政设计研究院有限公司 | 一种河道淤泥测量杆 |
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Granted publication date: 20180327 Termination date: 20180925 |
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