一种河道含沙量测量装置及方法与流程

1.本发明涉及河道含沙量测量技术领域，尤其涉及一种河道含沙量测量装置及方法。

背景技术：

2.河道径流泥沙是水文和水土保持监测点的主要监测指标。标准水文控制站是定量监测河道径流泥沙的一种测量设施，广泛应用于世界各地的水文和水土流失监测科研及生产。
3.河道控制站河道泥沙样品采集，传统方法多为人工现场采集，容易造成误测和漏测，人力成本高，人员安全无法保障。由于取样的代表性不足和室内分析的二次误差等原因，传统测量结果尤其是含沙量误差较大。现有技术中也有通过测量装置进行水样采集和含沙量测量，但是测量装置固定在河道控制站附近的河岸上，通过固定在河床上的水泵抽取水样。一方面，固定安装的测量装置只能获取河道固定点位处固定深度的水样，由此测量得到的河道含沙量不能完全体现河道的水文信息。另一方面，由于测量装置固定安装，当需要监测的河道较长时，就需要配置多台测量装置，造成成本的增加。

技术实现要素：

4.本发明提供一种河道含沙量测量装置及方法，目的在于节省人力，并能够准确测量河道含沙量及其变化规律。
5.本发明实施例提供了一种河道含沙量测量装置，包括：采水模块、含沙量测量模块和控制模块；所述采水模块包括采水单元、采水深度调整单元和输水管，所述采水深度调整单元与所述采水单元连接，用于调整所述采水单元在水中的深度，所述输水管的一端连接所述采水单元，所述输水管的另一端连接所述含沙量测量模块，所述采水单元用于采集河道中的水样，并将水样经所述输水管输送至所述含沙量测量模块；所述含沙量测量模块信号连接所述控制模块，用于对接收到的水样进行含沙量测量，并在含沙量测量完毕之后排出水样；所述控制模块信号连接所述采水模块单元和所述采水深度调整单元，用于控制所述采水深度调整单元调整所述采水单元至设定深度，控制所述采水单元采集水样，并输送至所述含沙量测量模块。
6.本发明实施例还提供了一种河道含沙量测量方法，基于本发明实施例提供的河道含沙量测量装置，包括：所述控制模块利用所述第一水深传感器测定河道水深，所述控制模块根据所述第二水深传感器测定的所述变频水泵的当前水深，控制所述卷扬机拖动所述变频水泵至设定深度，所述控制模块启动所述变频水泵抽取水样；水样经所述输水管至所述含沙量测量模块，所述含沙量测量模块测量水样的含沙量，在含沙量测量完毕之后排出水样。
7.本发明实施例提供的一种河道含沙量测量装置及方法，解决了人工采集浑水样测定含沙量费时费力，并且测量误差大，以及固定点位测量装置只能检测固定水深的水样含沙量而不能准确体现河道的含沙量变化规律的问题，实现了节省人力，并能够准确测量河道含沙量的效果。且测量方法不用人工干预，装置能够有效的测量出河道的含沙量变化规律，同时有助于延长装置使用寿命，降低河道含沙量测量装置的全寿命成本。
附图说明
8.图1为本发明实施例一中的河道含沙量测量装置的结构框图；图2为本发明实施例一中的河道含沙量测量装置的结构图。
9.其中：1-含沙量测量模块、2-卷扬机、3-船形浮筒、4-拖动钢缆、5-减重浮筒、6-变频水泵、7-第二水深传感器、8-第一水深传感器、9-铁锚、10-固定钢缆、11-滑动装置、12-输水管。
具体实施方式
10.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
11.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
12.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
13.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
14.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
16.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
17.实施例一本实施例中提供一种河道含沙量测量装置，适用于河道、河流中，用于测量河道含沙量。如图1中河道含沙量测量装置包括：采水模块、含沙量测量模块和控制模块。
18.所述采水模块包括采水单元、采水深度调整单元和输水管，所述采水深度调整单元与所述采水单元连接，用于调整所述采水单元在水中的深度，所述输水管的一端连接所述采水单元，所述输水管的另一端连接所述含沙量测量模块，所述采水单元用于采集河道中的水样，并将水样经所述输水管输送至所述含沙量测量模块；所述含沙量测量模块信号连接所述控制模块，用于对接收到的水样进行含沙量测量，并在含沙量测量完毕之后排出水样；所述控制模块信号连接所述采水模块单元和所述采水深度调整单元，用于控制所述采水深度调整单元调整所述采水单元至设定深度，控制所述采水单元采集水样，并输送至所述含沙量测量模块。
19.如图1中所示，所述采水单元可以包括：变频水泵；所述采水深度调整单元可以包括：铁锚、第一水深传感器、固定钢缆、浮筒、卷扬机、拖动钢缆、滑动装置和第二水深传感器；所述第一水深传感器固定在所述铁锚上，所述铁锚用于抓定在河床上，所述固定钢缆的一端连接所述铁锚，所述固定钢缆的另一端连接所述浮筒，所述卷扬机固定在所述浮筒上，所述卷扬机连接所述拖动钢缆的一端，所述拖动钢缆的另一端连接所述变频水泵，所述变频水泵连接所述滑动装置，所述变频水泵能够随所述滑动装置沿所述固定钢缆滑动，所述变频水泵的出水口连接所述输水管，所述第二水深传感器固定于所述变频水泵上，所述第一水深传感器、第二所述水深传感器、所述变频水泵和所述卷扬机的控制端分别信号连接所述控制模块。其中，固定钢缆可以根据要测量的河道深度进行选择。
20.可选的，所述采水深度调整单元还包括减重浮筒，所述减重浮筒连接在所述拖动钢缆和所述变频水泵之间。其中，减重浮筒是为了便于提升变频水泵的高度，根据变频水泵的重量和卷扬机的功率来配置减重浮筒的浮力。当然，对于一部河道含沙量测量装置，可以配置多个不同浮力的减重浮筒，在深浅不同的河道中工作时进行选配。
21.可选的，所述浮筒为船形浮筒。浮筒在水面上漂浮，承载着卷扬机和含沙量测量模块，采用船形浮筒可以让河道含沙量测量装置中处于水面上的结构比较稳定地浮于河面。
22.所述第一水深传感器连接所述控制模块，用于检测河道水深，将水深信息发送至所述控制模块；所述第二水深传感器连接所述控制模块，用于检测采水水深，将水深信息发送至所述控制模块；所述含沙量测量模块信号连接所述控制模块，用于对接收到的水样进行含沙量测量，并在含沙量测量完毕之后排出水样；其中，含沙量测量模块可以是利用采集的水样体积
和水样重量来确定水样含沙量，其测量原理是现有技术，在此不再赘述。含沙量测量模块可以包括测量器，测量器具体包括测量容器、称重传感器、水位探测器和放水阀，所述测量容器分别与所述称重传感器、所述水位探测器和所述放水阀连接；所述测量容器的底部由所述放水阀封堵，所述放水阀用于控制所述测量容器的底部的开闭。测量容器的材质为石英玻璃。所述水位探测器为移动式探针水位探测器，包括第一固定探针、第二固定探针、移动探针和水位电机；所述移动探针与所述水位电机连接；其中所述第一固定探针提供源信号，所述第二固定探针提供液面满溢信号；所述移动探针由所述水位电机驱动做上下竖直运动，探测液面位置。
23.所述控制模块用于控制所述第二水深传感器获得所述水深信息，根据所述水深信息控制所述采水模块向所述含沙量测量模块输送水样。
24.如图2所示，河道含沙量测量装置包括含沙量测量模块1、卷扬机2、船形浮筒3、拖动钢缆4、减重浮筒5、变频水泵6、第二水深传感器7、第一水深传感器8、铁锚9、固定钢缆10、滑动装置11、输水管12。控制模块可以集成在含沙量测量模块1内，图2中未示出控制模块。
25.其中，铁锚9抓固于河道底部泥土，铁锚9连接固定钢缆10，固定钢缆10连接船形浮筒3，形成固定结构，搭载采水装置；第一水深传感器8连接铁锚9，用于测量河道水深，当河道水深能够没过变频水泵6时，才能够采水，防止损坏变频水泵6，同时记录水深测量值作为测量量之一。
26.变频水泵6连接滑动装置11，使得变频水泵6能够沿着固定钢缆10进行上下滑动；减重浮筒5连接变频水泵6连接，拖动钢缆4连接减重浮筒5，形成滑动结构；减重浮筒5使得滑动结构获得部分浮力，既能减轻固定装置的负荷，又能依靠重力向下滑动；拖动钢缆4连接卷扬机2，卷扬机2在控制模块控制下转动，控制滑动结构上下滑动，到达测量水深，可以进行多个竖直截面的含沙量测量。
27.可选的，可以在河道横截面布置多个河道含沙量测量装置，同时能够获得横截面和竖直截面多组参数。
28.本实施例提供的河道含沙量测量方法，可以基于河道含沙量测量装置实现水深和含沙量的自动测量，测量结果准确，多次测量的结果可靠性高，能够及时地捕捉河道的含沙量变化过程。
29.虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，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，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

1.一种河道含沙量测量装置，其特征在于，包括：采水模块、含沙量测量模块和控制模块；所述采水模块包括采水单元、采水深度调整单元和输水管，所述采水深度调整单元与所述采水单元连接，用于调整所述采水单元在水中的深度，所述输水管的一端连接所述采水单元，所述输水管的另一端连接所述含沙量测量模块，所述采水单元用于采集河道中的水样，并将水样经所述输水管输送至所述含沙量测量模块；所述含沙量测量模块信号连接所述控制模块，用于对接收到的水样进行含沙量测量，并在含沙量测量完毕之后排出水样；所述控制模块信号连接所述采水模块单元和所述采水深度调整单元，用于控制所述采水深度调整单元调整所述采水单元至设定深度，控制所述采水单元采集水样，并输送至所述含沙量测量模块。2.根据权利要求1所述的河道含沙量测量装置，其特征在于，所述采水单元包括：变频水泵；所述采水深度调整单元包括：铁锚、第一水深传感器、固定钢缆、浮筒、卷扬机、拖动钢缆、滑动装置和第二水深传感器；所述第一水深传感器固定在所述铁锚上，所述铁锚用于抓定在河床上，所述固定钢缆的一端连接所述铁锚，所述固定钢缆的另一端连接所述浮筒，所述卷扬机固定在所述浮筒上，所述卷扬机连接所述拖动钢缆的一端，所述拖动钢缆的另一端连接所述变频水泵，所述变频水泵连接所述滑动装置，所述变频水泵能够随所述滑动装置沿所述固定钢缆滑动，所述变频水泵的出水口连接所述输水管，所述第二水深传感器固定于所述变频水泵上，所述第一水深传感器、第二所述水深传感器、所述变频水泵和所述卷扬机的控制端分别信号连接所述控制模块。3.根据权利要求2所述的河道含沙量测量装置，其特征在于，所述采水深度调整单元还包括减重浮筒，所述减重浮筒连接在所述拖动钢缆和所述变频水泵之间。4.根据权利要求2所述的河道含沙量测量装置，其特征在于，所述浮筒为船形浮筒。5.一种河道含沙量测量方法，其特征在于，基于权利要求2-4任一项所述的河道含沙量测量装置，包括：所述控制模块利用所述第一水深传感器测定河道水深，所述控制模块根据所述第二水深传感器测定的所述变频水泵的当前水深，控制所述卷扬机拖动所述变频水泵至设定深度，所述控制模块启动所述变频水泵抽取水样；水样经所述输水管至所述含沙量测量模块，所述含沙量测量模块测量水样的含沙量，在含沙量测量完毕之后排出水样。6.根据权利要求5所述的河道含沙量测量方法，其特征在于，在所述含沙量测量模块测量水样的含沙量之前，还包括：先利用所述变频水泵抽取的河水冲洗所述变频水泵、所述输水管和所述含沙量测量模块。7.根据权利要求5所述的河道含沙量测量方法，其特征在于，通过所述控制模块根据河道水深、所述变频水泵的水深和所述含沙量测量模块的测量器高度，计算出所述变频水泵的扬程，进而推算出所述变频水泵的转速，以使得进入所述含沙量测量模块的水样流量保持稳定。

技术总结

本发明涉及一种河道含沙量测量装置及方法。该装置包括：采水模块包括采水单元、采水深度调整单元和输水管，采水深度调整单元与所述采水单元连接，用于调整所述采水单元在水中的深度，输水管的一端连接所述采水单元，输水管的另一端连接所述含沙量测量模块，采水单元用于采集河道中的水样，并将水样经输水管输送至含沙量测量模块；含沙量测量模块信号连接控制模块，用于对接收到的水样进行含沙量测量，并在含沙量测量完毕之后排出水样；控制模块信号连接采水模块单元和采水深度调整单元，用于控制采水深度调整单元调整采水单元至设定深度，控制采水单元采集水样，并输送至含沙量测量模块。该技术方案实现了无人值守，准确测量含沙量及其变化规律。量及其变化规律。量及其变化规律。