[發(fā)明專(zhuān)利]一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710466896.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107192584B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔家國(guó);馮偉;趙勇;王浩;王英;高子旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/20
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/20
• 代理公司: 北京國(guó)林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;李桂玲

1.一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)，其特征在于，包括：安裝在四面有百葉窗頂部有集水盤(pán)的箱體中的取樣子系統(tǒng)、樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)，清理子系統(tǒng)以及降雨傳感器；多個(gè)環(huán)繞在根據(jù)取水狀況而間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形取樣履帶周?chē)娜油埃龅娜油巴ㄟ^(guò)自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)與環(huán)形取樣履帶連接；所述的取樣子系統(tǒng)還設(shè)有與小區(qū)徑流出水口管道連接的取樣口，所述的取樣口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)取樣桶的上口并設(shè)有水位計(jì)，所述的水位計(jì)與控制子系統(tǒng)電連接，所述的控制子系統(tǒng)與帶動(dòng)環(huán)形取樣履帶運(yùn)行的電機(jī)連接，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有計(jì)算雨水充盈一個(gè)取樣桶時(shí)間的計(jì)時(shí)器和一場(chǎng)降雨充盈取樣桶次數(shù)的計(jì)次器；所述的樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)為設(shè)有蛇形軌道的樣品存儲(chǔ)區(qū)，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)在一個(gè)取樣桶的停止位上，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)有環(huán)形存儲(chǔ)履帶，所述的清理子系統(tǒng)包括：設(shè)置在一個(gè)取樣桶停止位上的可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)和自動(dòng)沖洗器，所述沖洗器包括：設(shè)置在所述箱體頂部的集水盤(pán)，所述的集水盤(pán)與帶有過(guò)濾器的儲(chǔ)水箱管道連接，所述的儲(chǔ)水箱與沖洗泵管道連接，所述的沖洗泵與能夠自動(dòng)伸縮的噴頭連接，所述集水盤(pán)中設(shè)有縱橫排列的隔板，清洗用的水源，通過(guò)在箱體頂部設(shè)置集水盤(pán)收集雨水，過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中作為水源；所述的箱體將大部分的設(shè)備包容在其中，由于整個(gè)系統(tǒng)帶有電子設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備，為防止降雨中將電子設(shè)備打濕而發(fā)生故障，設(shè)置防雨箱體，防雨箱體材質(zhì)為塑料或不銹鋼，并在四個(gè)側(cè)面中部設(shè)百葉窗結(jié)構(gòu)通風(fēng)窗，箱體一側(cè)上部設(shè)自動(dòng)控制裝置的防雨控制面板，箱體內(nèi)通過(guò)箱體上的百葉窗與外部空氣聯(lián)通，并通過(guò)隔絕手段，使箱體內(nèi)保持清潔干凈的工作環(huán)境。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的取樣桶上部為倒圓臺(tái)，下部為圓柱形，底部設(shè)有活門(mén)，圓柱部分設(shè)有至少兩個(gè)卡固環(huán)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的取樣桶的圓臺(tái)部分設(shè)有與軌道相配合的凹弧形卡固槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源子系統(tǒng)包括，蓄電池，所述的蓄電池與太陽(yáng)能電池板連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)器，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心連接。

6.一種使用權(quán)利要求5所述系統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存方法，其特征在于，所述的方法的步驟如下：

參數(shù)設(shè)置的步驟：將取樣保存系統(tǒng)安裝在室外小區(qū)坡面的下游，設(shè)置取樣桶水位高度、觀測(cè)頻率各項(xiàng)參數(shù)；

儲(chǔ)存電能的步驟：在有陽(yáng)光天候，太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)換為電能后存儲(chǔ)在蓄電池中，這時(shí)控制子系統(tǒng)處于用電量極少的休眠狀態(tài)；

喚醒的步驟：降雨開(kāi)始時(shí)，所述的降雨傳感器喚醒控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)被喚醒后與遠(yuǎn)程控制中心建立聯(lián)系；同時(shí)，集水盤(pán)開(kāi)始收集雨水，過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中備用；

取樣和計(jì)量雨量的步驟：小區(qū)產(chǎn)生徑流時(shí)，水位計(jì)以至少50次/秒的頻率計(jì)量取樣桶中的水位，控制子系統(tǒng)開(kāi)始記錄出水口產(chǎn)流時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)取樣桶中的水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制子系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)并驅(qū)動(dòng)環(huán)形取樣履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，使下一個(gè)取樣桶進(jìn)入取樣口下方，進(jìn)入下一輪取樣，如此循環(huán)往復(fù)，控制子系統(tǒng)不斷的記錄取樣桶的取樣次數(shù)和出水口產(chǎn)流時(shí)間，作為計(jì)量徑流量、含沙量的依據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程管理中心；

選擇存儲(chǔ)水樣的步驟：根據(jù)觀測(cè)需求依據(jù)設(shè)定間隔或者隨機(jī)抽取取樣桶送入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，控制子系統(tǒng)記錄抽取的取樣桶數(shù)量；

清洗的步驟：沒(méi)有被選中存儲(chǔ)的取樣桶沿環(huán)形取樣履帶進(jìn)入清洗區(qū)，打開(kāi)取樣桶底部活門(mén)，放出取樣桶中的水和泥沙，可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)夾住取樣桶并震動(dòng)，開(kāi)啟沖洗泵抽取存儲(chǔ)的雨水，噴頭伸出對(duì)取樣桶進(jìn)行清洗，清洗后取樣桶隨環(huán)形取樣履帶繼續(xù)前行，準(zhǔn)備下一次取樣；

停止的步驟：降雨結(jié)束后，降雨傳感器發(fā)出降雨停止的信號(hào)，控制子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)，如果繼續(xù)下雨則再次進(jìn)入工作狀態(tài)，如果幾個(gè)小時(shí)沒(méi)有降雨，則進(jìn)入休眠狀態(tài)，如果有陽(yáng)光出現(xiàn)，則進(jìn)入充電狀態(tài)。