[發明專利]一種水土保持在線監測裝置及監測方法

有效

• 申請號: 201710576582.1
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107340019B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 雷磊;吳健;孫強;王辰曦;白曉春;楊彤;丁德;郭安詳;郭季璞;周藝環;張鈺聲;盧鵬
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安輸變電工程環境影響控制技術中心有限公司;國網陜西省電力公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種水土保持在線監測裝置，其特征在于，包括主桿(8)、測釬傳感器(10)及土壤水分傳感器(11)；主桿(8)上安裝有雨量傳感器(1)、風速傳感器(2)、視頻監控模塊(3)、太陽能模塊(4)、風向傳感器(5)、溫濕度傳感器(6)、天線模塊(7)和數據采集發送電路模塊(9)；所述測釬傳感器(10)、土壤水分傳感器(11)、雨量傳感器(1)、風速傳感器(2)、視頻監控模塊(3)、太陽能模塊(4)、風向傳感器(5)、溫濕度傳感器(6)的輸出端均連接數據采集發送電路模塊(9)；數據采集發送電路模塊(9)連接天線模塊(7)。

2.根據權利要求1所述的一種水土保持在線監測裝置，其特征在于，測釬傳感器(10)包括測釬桿(101)；測釬桿(101)頂端固定有超聲波收發模塊(102)，測釬桿(101)上還設有與超聲波收發模塊(102)距離固定的標準反射板(103)。

3.根據權利要求2所述的一種水土保持在線監測裝置，其特征在于，超聲波收發模塊(102)包括超聲波收發專用芯片機(104)、超聲波發射電路(105)、超聲波接收電路(106)和超聲波換能器(107)；超聲波收發專用芯片機(104)連接超聲波發射電路(105)的輸入端和超聲波接收電路(106)的輸出端，超聲波發射電路(105)的輸出端連接超聲波換能器(107)的控制端，超聲波換能器(107)的輸出端連接超聲波接收電路(106)的輸入端；標準反射板(103)正對超聲波換能器(107)發出超聲波的一側設置。

4.根據權利要求3所述的一種水土保持在線監測裝置，其特征在于，超聲波收發專用芯片機(104)作為系統的主控芯片，控制超聲波的發射與接收，并在每次超聲波發射或接收時，控制計時作為超聲波的傳播時間；同時，單片機預留RS485接口，用于數據傳輸。

5.根據權利要求3所述的一種自校準超聲測釬裝置，其特征在于：超聲波收發專用芯片機(104)的型號為TDC1011。

6.權利要求1至5所述的一種水土保持在線監測裝置的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

主桿(8)上的雨量傳感器(1)、風速傳感器(2)、視頻監控模塊(3)、風向傳感器(5)和溫濕度傳感器(6)，以及測釬傳感器(10)、土壤水分傳感器(11)將各測量實時值送入安裝在主桿(8)內的數據采集發送電路模塊(9)中，經過數據采集發送電路模塊(9)內設置的單片機及多路數據轉換、收發采集卡將各路數據處理并轉換成3G/4G信號通過天線模塊(7)遠程傳輸到數據中心進行數據存儲、備份和分析，實現了對水土流失影響影子監測的異地遠程監控。

7.權利要求3至5所述的一種水土保持在線監測裝置的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

主桿(8)上的雨量傳感器(1)、風速傳感器(2)、視頻監控模塊(3)、風向傳感器(5)和溫濕度傳感器(6)，以及測釬傳感器(10)、土壤水分傳感器(11)將各測量當前值送入安裝在主桿(8)內的數據采集發送電路模塊(9)中，經過數據采集發送電路模塊(9)內設置的單片機及多路數據轉換、收發采集卡將各路數據處理并轉換成3G/4G信號通過天線模塊(7)遠傳到數據中心進行數據存儲、備份和分析，實現異地遠程監控并收集當地水土流失影響因子及水土流失量信息；

其中，測釬傳感器(10)監測時，包括：測釬桿(101)插入待測坡面，超聲波收發模塊(102)發出超聲波(109)，當超聲波(109)傳播到標準反射板(103)時，超聲波(109)一次返回，超聲波收發模塊(102)接收到一次返回的超聲波；未返回的超聲波傳播到待測坡面二次返回，超聲波收發模塊(102)接收到二次返回的超聲波；通過對兩次傳播的時間，確定二次傳播的距離即測量超聲波收發模塊(102)與坡面(108)的距離。

8.權利要求7所述的監測方法，其特征在于，具體的，超聲波收發模塊(102)與標準反射板(103)之間的間距為S_n；超聲波第一次返回的時間為標準時間T_n；超聲波第二次返回的時間為T_x，超聲波收發模塊(102)距離坡面的距離為

9.權利要求8所述的監測方法，其特征在于，按照設定的時間梯度，重復監測超聲波收發模塊(102)距離坡面的距離，通過兩次測量數據之差計算得該位置水土流失量的厚度信息。