[發明專利]一種用于溝道侵蝕過程監測的裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 202011613506.1
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112747794B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 王春梅;楊勤科;龐國偉;龍永清;王雷
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

1.一種用于溝道侵蝕過程監測的裝置，其特征在于，包括：

插桿(1)，用于插入溝道(12)內的土壤(7)中，插桿(1)設為中空結構，插桿(1)內沿插桿(1)縱向等間距設有多個光接收端(6)，各光接收端(6)對應于其在插桿(1)上相應的高度信息，各光接收端(6)所在處的插桿(1)桿壁上均設有玻璃透光窗；

支架(3)，設于所述插桿(1)的上端，支架(3)上設有光發射端(4)，所述光發射端(4)用于發射出照向各個玻璃透光窗(1-1)的檢測光(5)，當檢測光(5)照向各玻璃透光窗(1-1)會被對應的光接收端(6)所接收，光接收端(6)接收到檢測光(5)后輸出光接收信號；

定位模塊(11)，設于所述插桿(1)內，用于檢測所述插桿(1)所在的地理位置；

無線通信模塊(8)，設于所述插桿(1)內；

微處理器(9)，設于所述插桿(1)內，用于實時接收各光接收端(6)所輸出的光接收信號，并實時將最下方輸出光接收信號的光接收端(6)對應的所述高度信息通過無線通信模塊(8)發送給遠程監控主機；所述微處理器(9)還用于接收定位模塊(11)所檢測到的地理位置信息，并將所述地理位置信息通過無線通信模塊(8)發送給遠程監控主機；

電源模塊(10)，分別與所述微處理器(9)、無線通信模塊(8)、定位模塊(11)、光發射端(4)以及光接收端(6)電連接。

2.如權利要求1所述的一種用于溝道侵蝕過程監測的裝置，其特征在于，所述支架(3)上設有多個光發射端(4)。

3.如權利要求1所述的一種用于溝道侵蝕過程監測的裝置，其特征在于，所述插桿(1)的上端還設有將插桿(1)往溝道(12)內的土壤(7)中插入的施力部(2)。

4.如權利要求1所述的一種用于溝道侵蝕過程監測的裝置，其特征在于，所述插桿(1)的上端還設有雨量傳感器，所述雨量傳感器與微處理器(9)信號連接。

5.一種用于溝道侵蝕過程監測的系統，其特征在于，包括若干個如權利要求1-4任一權利要求所述的裝置，各裝置按多行多列均勻的插入溝道(12)內的土壤(7)中，其中多行之間的行距和多列之間的列距均為設定的定值，多行裝置和多列裝置縱橫交織將溝道(12)內部的表面劃分為若干個監測區塊(12-1)；所述各裝置均通過其無線通信模塊(8)與遠程監控主機信號連接；各裝置實時將插入溝道(12)內的插桿(1)上的最下方接收到檢測光(5)的光接收端(6)對應的所述高度信息發送給所述遠程監控主機，所述遠程監控主機實時計算設定的監測時間間隔的初始時刻各裝置發送來的高度信息以及該設定的監測時間間隔的結束時刻各裝置發送來的高度信息之間的高度差值，并將所述高度差值與相應的裝置所對應的監測區塊(12-1)的面積相乘，從而近似得到各監測區塊(12-1)在經過設定的監測時間間隔的侵蝕泥流流動量，進而從整體上實時把握所有監測區塊(12-1)在整個溝道侵蝕過程中的侵蝕泥流流動量及其變化狀況。

6.一種采用如權利要求5所述的用于溝道侵蝕過程監測的系統的監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將溝道(12)內的表面均勻的劃分為縱橫分布的若干個監測區塊(12-1)；

2)向各監測區塊(12-1)均插入一所述裝置；

3)將各裝置與遠程監控主機信號連接；

4)通過遠程監控主機實時監控整個溝道(12)的各個監測區塊(12-1)被侵蝕過程，實時獲知各個監測區塊(12-1)在整個被侵蝕過程中的侵蝕泥流流動量及其侵蝕泥流流動變化量，從而從整體上實時把握整個溝道在整個侵蝕過程中的侵蝕泥流流動量及其變化狀況。