一種坡面地表徑流量的測量方法及實現裝置的製作方法
2023-04-24 03:49:46
專利名稱：一種坡面地表徑流量的測量方法及實現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及降雨過程中水土保持測量技術，具體是一種坡面地表徑流量測量方法及實現裝置。
背景技術：
控制水土流失是一項長久而又重要的課題，土壤侵蝕中的坡面地表徑流量是衡量水土流失的重要參數之一。目前應用於徑流採樣的方法與裝置主要是測桶法及多孔分流裝置，上述的採集方法簡單，能夠完成一次降雨過程中坡面徑流量的測定。但是，隨著生態環境科學，以及流域水文學的不斷發展，對坡面徑流量的測量精度要求很高，同時對坡面徑流量測量要求廣泛分布集中管理，實時響應；傳統的方法誤差大、實時性差，顯然滿不了日益發達的科學需求。然而，一種測量準確度高，實時性強，可遠程傳遞信息的坡面地表徑流量測量方法及實現裝置尚未見報導。
發明內容
本發明的目的在於針對上述問題，提出一種具有結構簡單，準確度高，實時性強的坡面地表徑流量的測量方法及實現裝置。為實現上述目的本發明採用的技術方案是一種坡面地表徑流量的測量方法，其特徵在於包括如下單元，終端處理單元，與其他各個單元連接，採集各個單元的數據信息，坡面集水單元，設置於坡面地表上，採集坡面上的降雨；流量檢測單元，與坡面檢測單元連接，流量檢測單元實時檢測採集雨水的水量；儲水測量單元，與流量檢測單元連接，儲水測量單元實時測量所採集雨水的水量。所述終端處理單元包括如下處理步驟步驟1，初始化，判斷各個單元是否連接正確；步驟2，採集各單元的數據信息，進行實時存儲；步驟3，根據存儲信息生成時間與流量的圖表；步驟4，重複步驟2、3，當到達設定測量時間後，停止採集數據信息；步驟5，將上述信息發送至遠程服務端。所述終端處理單元包括如下計算過程開始時間為T，採集間隔時間為Tl，到達時間為Tn，採集水量為初始為&，當時間為T採集水量為& =。；當時間為Tl採集水量為S1 = (Α1+Β1)/2 ；當時間為1 採集水量為 & = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A為流量檢測單元檢測的水量，B為儲水測量單元測量的水量，Tn為採集時間。
坡面地表徑流量測量的實現裝置，包括，採集模塊，採集裝置為組合式的方形圍擋，其中一底側擋板設有回折板，回折板中部設有一個以上圓孔，採集模塊採集雨水；傳輸模塊，其輸入端與採集模塊中回折板上的圓孔固接，其輸出端與儲存模塊連接；所述傳輸模塊為連接導管，其導管上依次設有第一電磁閥和流量計；雨水通過傳輸模塊的流量傳感器測量後傳輸至儲存模塊；所述儲存模塊輸入端與傳輸模塊連接，所述儲存模塊為一測量筒，量筒內設有水位傳感器，儲存模塊測量存儲的雨水水量；所述儲存模塊的輸出端為量筒底部設有第二電磁閥的排水管；—體機，所述一體機與流量計、水位計連接，採集雨水水量；所述一體機與第一電磁閥、第二電磁閥連接，控制雨水的流入與排出；所述裝置的應用過程是啟動一體機，一體機發出控制信號控制第二電磁閥關閉，同時發出控制信號控制第一電磁閥打開；採集的雨水通過連接導管流入量筒，一體機採集流量計的數據信息，採集水位計的數據信息，進行顯示和存儲；當採集的水位信息達到設定值時，一體機發出控制信號控制第一電磁閥關閉，同時發出控制信號控制第二電磁閥打開；釋放掉測量後的雨水。所述折回板為中部為凹折結構，所述折角為0° < θ <60°。所述傳輸模塊的導管為U型結構，於U型底部設置流量計。所述儲存模塊的量筒為頂端設有桶蓋，避免雨水落入產生誤差。所述一體機通過無線傳輸模塊與遠程伺服器連接，上傳本地徑流量數據信息。本發明的優點是1、本發明的結構簡單，使用方便，該裝置的穩定性強。2、本發明採用雙重測量結構，測量準確度大大提高。3、本發明設有無線傳輸模塊，可以遠程傳輸測量結果，實時性大大提高。4、本發明設有兩個電磁閥，以保證系統安全穩定的運行。說明書附1為本發明的結構框圖。圖2為本發明的處理單元流程圖。圖3為本發明實現裝置的整體結構示意圖。圖4為本發明實現裝置的U型結構示意圖。圖5為本發明實現裝置的回折板結構示意圖。圖6為本發明實現裝置的凹折圍擋示意圖。
具體實施例方式一種坡面地表徑流量的測量方法，包括如下單元終端處理單元，與其他各個單元連接，採集各個單元的數據信息，採集後進行分析計算；坡面集水單元，設置於坡面地表上， 採集坡面上的降雨；流量檢測單元，與坡面檢測單元連接，流量檢測單元實時檢測採集雨水的水量；儲水測量單元，與流量檢測單元連接，儲水測量單元實時測量所採集雨水的水量。所述終端處理單元包括如下處理步驟
步驟1，初始化，判斷各個單元是否連接正確；步驟2，採集各單元的數據信息，進行實時存儲；步驟3，根據存儲信息生成時間與流量的圖表；步驟4，重複步驟2、3，當到達設定測量時間後，結束採集數據信息；步驟5，將上述信息發送至遠程服務端。所述終端處理單元包括如下計算過程開始時間為T，採集間隔時間為Tl，到達時間為Tn，採集水量為初始為& ；當時間為T採集水量為& = ；當時間為Tl採集水量為S1 = (A1+BD/2 ；當時間為Tn 採集水量為 & = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A為流量檢測單元檢測的水量，B為儲水測量單元測量的水量，Tn為採集時間。所述坡面地表徑流量測量的實現裝置，包括，採集模塊的採集裝置為組合式的方形圍擋1 ；所述方形圍擋1根據測量需求預設幾組長、寬、高(長100cm、寬100cm、高20cm ； 長500cm、寬500cm、高20cm)，方形圍擋1材質為亞克力板、塑料板、玻璃鋼板。底側擋板為中部為凹折結構，所述折角為0° < θ <60°。所述底側擋板上設有回折板2，回折板2中部設有一個以上圓孔10，圓孔10上設有防止管道堵塞的過濾網，所述採集模塊採集雨水。傳輸模塊其輸入端與採集模塊中回折板2上的圓孔10固接，本發明採用螺紋螺旋連接，並於接口處設有密封圈，傳輸模塊的輸出端與儲存模塊連接；所述傳輸模塊為連接導管4，其導管4上依次設有第一電磁閥3和流量計5 (超聲波流量計)；雨水通過傳輸模塊的流量計5測量後傳輸至儲存模塊；所述傳輸模塊的導管4為U型結構6，於U型結構6底部設置流量計5。
所述儲存模塊輸入端與傳輸模塊連接，所述儲存模塊為一測量筒7，量筒7內設有水位傳感器8，儲存模塊測量存儲的雨水水量；所述儲存模塊的輸出端為量筒底部設有第二電磁閥11的排水管；所述儲存模塊的量筒7為頂端設有桶蓋，避免雨水落入產生誤差。一體機9 (市購產品)，所述一體機9與流量計5、水位計8連接，採集雨水水量；所述一體機9與第一電磁閥3、第二電磁閥11連接，控制雨水的流入與排出；該一體機9帶有 GPS模塊和GSM模塊實時定位測量地點和時間；通過顯示屏實時顯示測量信息，並將測量信息實時存儲至存儲器；然後通過GSM模塊傳輸至遠程伺服器。一體機9同時與雨量計6(市購產品)連接，可以得知單位時間內的降雨量，可以同時得出坡面地表入滲率。所述裝置的應用過程是啟動一體機9，一體機9發出控制信號控制第二電磁閥11關閉，同時發出控制信號控制第一電磁閥3打開；採集的雨水通過連接導管4流入量筒7 ；—體機9採集流量計5 的數據信息，採集水位傳感器8的數據信息，進行顯示和存儲；當採集的水位信息達到設定值時，一體機9發出控制信號控制第一電磁閥3關閉，同時發出控制信號控制第二電磁閥11 打開，釋放掉測量後的雨水。所述一體機9通過無線傳輸模塊與遠程伺服器連接，上傳本地徑流量數據信息。在我國北方某坡地，實測當地日降雨量為20ml。採集模塊布設為100cm*100cm圍擋，通過測量裝置測得雨量變化如表1所述。
6
表 權利要求
1.一種坡面地表徑流量的測量方法，其特徵在於包括如下單元， 終端處理單元，與其他各個單元連接，採集各個單元的數據信息； 坡面集水單元，設置於坡面地表之上，採集坡面上的雨水；流量檢測單元，與坡面檢測單元連接，所述流量檢測單元實時檢測所採集雨水的水量；儲水測量單元，與流量檢測單元連接，儲水測量單元儲存坡面集水單元採集的雨水，並實時測量所儲存雨水的水量。
2.根據權利要求1所述的坡面地表徑流量的測量方法，其特徵在於所述終端處理單元包括如下處理步驟步驟1，初始化，判斷各個單元是否連接正確；步驟2，採集各單元的數據信息，進行實時存儲；步驟3，根據存儲的信息生成時間與流量的圖表；步驟4，重複步驟2、3，當到達設定測量時間後，停止採集數據信息；步驟5，將上述數據信息發送至遠程服務端。
3.一種坡面地表徑流量的測量方法，其特徵在於所述處理單元包括如下計算過程 開始時間為T，採集間隔時間為Tl，到達時間為Tn，採集水量為初始為&，當時間為T採集水量為當時間為Tl採集水量為S1 = (A1+BD/2 ；當時間為 Tn 採集水量為 Sn = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A為流量檢測單元檢測的水量，B為儲水測量單元測量的水量，Tn為採集時間。
4.根據權利要求1所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於包括，採集模塊，採集裝置為組合式的方形圍擋，其中一底側擋板設有回折板，回折板中部設有一個以上圓孔，採集模塊採集雨水；傳輸模塊，其輸入端與採集模塊中回折板上的圓孔固接，其輸出端與儲存模塊連接；所述傳輸模塊為連接導管，其導管上依次設有第一電磁閥和流量計；雨水通過傳輸模塊的流量傳感器測量後傳輸至儲存模塊；所述儲存模塊輸入端與傳輸模塊連接，所述儲存模塊為一測量筒，量筒內設有水位傳感器，儲存模塊測量存儲的雨水水量；所述儲存模塊的輸出端為量筒底部設有第二電磁閥的排水管；一體機，所述一體機與流量計、水位計連接，採集雨水水量；所述一體機與第一電磁閥、 第二電磁閥連接，控制雨水的流入與排出。
5.根據權利要求3所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於 所述裝置的應用過程是啟動一體機，一體機發出控制信號控制第二電磁閥關閉，同時發出控制信號控制第一電磁閥打開；採集的雨水通過連接導管流入量筒，一體機採集流量計的數據信息，採集水位計的數據信息，進行顯示和存儲； 當採集的水位信息達到設定值時，一體機發出控制信號控制第一電磁閥關閉，同時發出控制信號控制第二電磁閥打開；釋放掉測量後的雨水。
6.根據權利要求3所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於所述折回板為中部為凹折結構，所述折角為0° < θ <60°。
7.根據權利要求3所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於 所述傳輸模塊的導管為U型結構，於U型底部設置流量計。
8.根據權利要求3所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於 所述儲存模塊的量筒為頂端設有桶蓋，避免雨水落入產生誤差。
9.根據權利要求3所述的坡面地表徑流量測量的實現裝置，其特徵在於所述一體機通過無線傳輸模塊與遠程伺服器連接，上傳本地徑流量數據信息。
全文摘要
本發明公開一種坡面地表徑流量的測量方法及實現裝置，包括終端處理單元，與其他各個單元連接，採集各個單元的數據信息；坡面集水單元，設置於坡面地表上，採集坡面上的降雨；流量檢測單元，與坡面檢測單元連接，流量檢測單元實時檢測採集雨水的水量；儲水測量單元，與流量檢測單元連接，儲水測量單元實時測量所採集雨水的水量。本發明的結構簡單，使用方便，該裝置的穩定性強。本發明採用雙重測量結構，測量準確度大大提高。本發明設有無線傳輸模塊，可以遠程傳輸測量結果，實時性大大提高。本發明設有兩個電磁閥，以保證系統安全穩定的運行。
文檔編號G01N1/20GK102435250SQ20111031770
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月18日 優先權日2011年10月18日
發明者叢子健, 任麗華, 張東為, 李鳳鳴, 李樹彬, 李純乾, 柳金庫, 舒喬生, 謝立亞, 賈天會 申請人:遼寧省水土保持研究所