专利名称：一种坡面地表径流量的测量方法及实现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及降雨过程中水土保持测量技术，具体是一种坡面地表径流量测量方法及实现装置。
背景技术：
控制水土流失是一项长久而又重要的课题，土壤侵蚀中的坡面地表径流量是衡量水土流失的重要参数之一。目前应用于径流采样的方法与装置主要是测桶法及多孔分流装置，上述的采集方法简单，能够完成一次降雨过程中坡面径流量的测定。但是，随着生态环境科学，以及流域水文学的不断发展，对坡面径流量的测量精度要求很高，同时对坡面径流量测量要求广泛分布集中管理，实时响应；传统的方法误差大、实时性差，显然满不了日益发达的科学需求。然而，一种测量准确度高，实时性强，可远程传递信息的坡面地表径流量测量方法及实现装置尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提出一种具有结构简单，准确度高，实时性强的坡面地表径流量的测量方法及实现装置。为实现上述目的本发明采用的技术方案是一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于包括如下单元，终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息，坡面集水单元，设置于坡面地表上，采集坡面上的降雨；流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。所述终端处理单元包括如下处理步骤步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；步骤3，根据存储信息生成时间与流量的图表；步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，停止采集数据信息；步骤5，将上述信息发送至远程服务端。所述终端处理单元包括如下计算过程开始时间为T，采集间隔时间为Tl，到达时间为Tn，采集水量为初始为&，当时间为T采集水量为& =。；当时间为Tl采集水量为S1 = (Α1+Β1)/2 ；当时间为1 采集水量为 & = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。
坡面地表径流量测量的实现装置，包括，采集模块，采集装置为组合式的方形围挡，其中一底侧挡板设有回折板，回折板中部设有一个以上圆孔，采集模块采集雨水；传输模块，其输入端与采集模块中回折板上的圆孔固接，其输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管，其导管上依次设有第一电磁阀和流量计；雨水通过传输模块的流量传感器测量后传输至储存模块；所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒，量筒内设有水位传感器，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀的排水管；—体机，所述一体机与流量计、水位计连接，采集雨水水量；所述一体机与第一电磁阀、第二电磁阀连接，控制雨水的流入与排出；所述装置的应用过程是启动一体机，一体机发出控制信号控制第二电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀打开；采集的雨水通过连接导管流入量筒，一体机采集流量计的数据信息，采集水位计的数据信息，进行显示和存储；当采集的水位信息达到设定值时，一体机发出控制信号控制第一电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀打开；释放掉测量后的雨水。所述折回板为中部为凹折结构，所述折角为0° < θ <60°。所述传输模块的导管为U型结构，于U型底部设置流量计。所述储存模块的量筒为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。所述一体机通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。本发明的优点是1、本发明的结构简单，使用方便，该装置的稳定性强。2、本发明采用双重测量结构，测量准确度大大提高。3、本发明设有无线传输模块，可以远程传输测量结果，实时性大大提高。4、本发明设有两个电磁阀，以保证系统安全稳定的运行。说明书附1为本发明的结构框图。图2为本发明的处理单元流程图。图3为本发明实现装置的整体结构示意图。图4为本发明实现装置的U型结构示意图。图5为本发明实现装置的回折板结构示意图。图6为本发明实现装置的凹折围挡示意图。
具体实施例方式一种坡面地表径流量的测量方法，包括如下单元终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息，采集后进行分析计算；坡面集水单元，设置于坡面地表上， 采集坡面上的降雨；流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。所述终端处理单元包括如下处理步骤
步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；步骤3，根据存储信息生成时间与流量的图表；步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，结束采集数据信息；步骤5，将上述信息发送至远程服务端。所述终端处理单元包括如下计算过程开始时间为T，采集间隔时间为Tl，到达时间为Tn，采集水量为初始为& ；当时间为T采集水量为& = ；当时间为Tl采集水量为S1 = (A1+BD/2 ；当时间为Tn 采集水量为 & = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。所述坡面地表径流量测量的实现装置，包括，采集模块的采集装置为组合式的方形围挡1 ；所述方形围挡1根据测量需求预设几组长、宽、高(长100cm、宽100cm、高20cm ； 长500cm、宽500cm、高20cm)，方形围挡1材质为亚克力板、塑料板、玻璃钢板。底侧挡板为中部为凹折结构，所述折角为0° < θ <60°。所述底侧挡板上设有回折板2，回折板2中部设有一个以上圆孔10，圆孔10上设有防止管道堵塞的过滤网，所述采集模块采集雨水。传输模块其输入端与采集模块中回折板2上的圆孔10固接，本发明采用螺纹螺旋连接，并于接口处设有密封圈，传输模块的输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管4，其导管4上依次设有第一电磁阀3和流量计5 (超声波流量计)；雨水通过传输模块的流量计5测量后传输至储存模块；所述传输模块的导管4为U型结构6，于U型结构6底部设置流量计5。
所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒7，量筒7内设有水位传感器8，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀11的排水管；所述储存模块的量筒7为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。一体机9 (市购产品)，所述一体机9与流量计5、水位计8连接，采集雨水水量；所述一体机9与第一电磁阀3、第二电磁阀11连接，控制雨水的流入与排出；该一体机9带有 GPS模块和GSM模块实时定位测量地点和时间；通过显示屏实时显示测量信息，并将测量信息实时存储至存储器；然后通过GSM模块传输至远程服务器。一体机9同时与雨量计6(市购产品)连接，可以得知单位时间内的降雨量，可以同时得出坡面地表入渗率。所述装置的应用过程是启动一体机9，一体机9发出控制信号控制第二电磁阀11关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀3打开；采集的雨水通过连接导管4流入量筒7 ；—体机9采集流量计5 的数据信息，采集水位传感器8的数据信息，进行显示和存储；当采集的水位信息达到设定值时，一体机9发出控制信号控制第一电磁阀3关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀11 打开，释放掉测量后的雨水。所述一体机9通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。在我国北方某坡地，实测当地日降雨量为20ml。采集模块布设为100cm*100cm围挡，通过测量装置测得雨量变化如表1所述。
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表 权利要求
1.一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于包括如下单元， 终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息； 坡面集水单元，设置于坡面地表之上，采集坡面上的雨水；流量检测单元，与坡面检测单元连接，所述流量检测单元实时检测所采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元储存坡面集水单元采集的雨水，并实时测量所储存雨水的水量。
2.根据权利要求1所述的坡面地表径流量的测量方法，其特征在于所述终端处理单元包括如下处理步骤步骤1，初始化，判断各个单元是否连接正确；步骤2，采集各单元的数据信息，进行实时存储；步骤3，根据存储的信息生成时间与流量的图表；步骤4，重复步骤2、3，当到达设定测量时间后，停止采集数据信息；步骤5，将上述数据信息发送至远程服务端。
3.一种坡面地表径流量的测量方法，其特征在于所述处理单元包括如下计算过程 开始时间为T，采集间隔时间为Tl，到达时间为Tn，采集水量为初始为&，当时间为T采集水量为当时间为Tl采集水量为S1 = (A1+BD/2 ；当时间为 Tn 采集水量为 Sn = {(Α1+Β1) + (Αη+Βη)}/2*η/2 ；其中，A为流量检测单元检测的水量，B为储水测量单元测量的水量，Tn为采集时间。
4.根据权利要求1所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于包括，采集模块，采集装置为组合式的方形围挡，其中一底侧挡板设有回折板，回折板中部设有一个以上圆孔，采集模块采集雨水；传输模块，其输入端与采集模块中回折板上的圆孔固接，其输出端与储存模块连接；所述传输模块为连接导管，其导管上依次设有第一电磁阀和流量计；雨水通过传输模块的流量传感器测量后传输至储存模块；所述储存模块输入端与传输模块连接，所述储存模块为一测量筒，量筒内设有水位传感器，储存模块测量存储的雨水水量；所述储存模块的输出端为量筒底部设有第二电磁阀的排水管；一体机，所述一体机与流量计、水位计连接，采集雨水水量；所述一体机与第一电磁阀、 第二电磁阀连接，控制雨水的流入与排出。
5.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于 所述装置的应用过程是启动一体机，一体机发出控制信号控制第二电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第一电磁阀打开；采集的雨水通过连接导管流入量筒，一体机采集流量计的数据信息，采集水位计的数据信息，进行显示和存储； 当采集的水位信息达到设定值时，一体机发出控制信号控制第一电磁阀关闭，同时发出控制信号控制第二电磁阀打开；释放掉测量后的雨水。
6.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于所述折回板为中部为凹折结构，所述折角为0° < θ <60°。
7.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于 所述传输模块的导管为U型结构，于U型底部设置流量计。
8.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于 所述储存模块的量筒为顶端设有桶盖，避免雨水落入产生误差。
9.根据权利要求3所述的坡面地表径流量测量的实现装置，其特征在于所述一体机通过无线传输模块与远程服务器连接，上传本地径流量数据信息。
全文摘要
本发明公开一种坡面地表径流量的测量方法及实现装置，包括终端处理单元，与其他各个单元连接，采集各个单元的数据信息；坡面集水单元，设置于坡面地表上，采集坡面上的降雨；流量检测单元，与坡面检测单元连接，流量检测单元实时检测采集雨水的水量；储水测量单元，与流量检测单元连接，储水测量单元实时测量所采集雨水的水量。本发明的结构简单，使用方便，该装置的稳定性强。本发明采用双重测量结构，测量准确度大大提高。本发明设有无线传输模块，可以远程传输测量结果，实时性大大提高。本发明设有两个电磁阀，以保证系统安全稳定的运行。
文档编号G01N1/20GK102435250SQ20111031770
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者丛子健, 任丽华, 张东为, 李凤鸣, 李树彬, 李纯乾, 柳金库, 舒乔生, 谢立亚, 贾天会 申请人:辽宁省水土保持研究所