一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及泥沙淤积测量技术领域，更具体地说是涉及一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置。


背景技术：

2.灌渠是当前国内外用于灌溉种植的渠道，保障农业种植用水的一种重要途径。泥沙淤积是灌渠引水过程中的常见现象。泥沙淤积是当前国内外河流或灌渠运行过程中面临的重要的环境灾害问题，直接影响河流或灌渠的生态系统、通航、灌溉等，导致经济和环境受损。为完善河道泥沙淤积预警和疏浚措施并进一步防治泥沙淤积造成的环境灾害问题，实时监测河道泥沙淤积动态变化尤为必要。
3.河道泥沙监测已经有一些装置，例如，浮标监测设备，便携式淤积深度测量设备，河道径流泥沙测量装置，等。已有的装置为河道泥沙监测提供较好的解决方案，但仍存在一定的不足：(1)已有设备主要用来测量河道泥沙含量和淤积深度等，但不能获得泥沙淤积速率的信息，无法确定淤积快慢与预警位时效性，(2)有些设备可以自动测量，但不能在线实时监测，不能做到数据信息提供的及时性；(3)已有设备监测或测量位置局限于某一点，而不能代表河道的某一段区域。另外，针对灌渠泥沙淤积监测的相关装置少见，因此，对本领域技术人员来说，如何精准测量泥沙淤积速率是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置，通过间断测量渠道内分布式传感光纤的温度、压力变化而实时在线监测渠道的泥沙淤积速率。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置，包括三脚有机玻璃支架、分布式光纤传感器、供电箱、光源脉冲发射器、数据实时传输发射器、数据接收终端；其中，将所述三脚有机玻璃支架放置在灌渠中，在所述三脚有机玻璃支架的每个支脚上安装所述分布式光纤传感器，在所述三脚有机玻璃支架的顶部安装所述光源脉冲发射器和所述数据实时传输发射器，所述供电箱放置在岸上，所述供电箱与所述光源脉冲发射器、所述数据实时传输发射器相连，所述数据接收终端，用于接收野外监测数据。
6.可选的，所述三脚有机玻璃支架包括三个玻璃支脚和连接器，每一个所述玻璃支脚的材质为聚甲基丙烯酸甲酯。
7.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：每一个玻璃支脚都使用聚甲基丙烯酸甲酯材质，随着外界温度变化，这种材料自身的温度变化不明显，可以有效抵抗太阳照射，水流浸泡以及雨雪天气带来的温度变化，因此，支脚对分布式光纤传感器的温度影响得以减小。
8.可选的，所述玻璃支脚为空心圆柱形，圆柱底部采用玻璃纤维膜密封。
9.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：玻璃纤维膜具有透水性，因此，水渠中仅有水可以进入支脚的内部，即内部传感光纤的温度变化仅主要来源于灌渠水的影响。
10.可选的，所述连接器上设置有支脚角度调节器，用于调整所述玻璃支脚与中轴的角度。
11.可选的，所述供电箱为太阳能供电箱，所述太阳能供电箱包括太阳能板、储能稳压电源；所述太阳能板与所述储能稳压电源相连。
12.可选的，还包括数据存储器，所述数据存储器与所述数据实时传输发射器、所述分布式光纤传感器相连。
13.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置，具有以下有益的技术效果：采用分布式光纤传感器，同时考虑灌渠某一段三个点位的信息，每个点位通过内测和外侧两个分布式光纤传感器的同时监测和计算，从而在时间和空间上能够获取精准的泥沙淤积速率，并利用在线实时传输技术，及时为管理者提供数据分析与预警决策，如果能在灌渠的上中下游同时使用可为管理者对整个灌渠的泥沙淤积进行监测并对快速淤积段或淤积严重段作出明确的预警。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的三脚有机玻璃支架及光源脉冲发射器和数据实时传输发射器的组合结构示意图；
17.图3为本实用新型的太阳能供电箱结构示意图；
18.其中，1为太阳能板、2为储能稳压电源、3为三脚有机玻璃支架、4为数据接收终端、5为外部传感光纤、6为中轴、7为光源脉冲发射器、8为支脚、9为数据存储器、10为数据实时传输发射器、11为线路拓展装置、12为内部传感光纤、13为支脚角度调节器。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.本实用新型实施例公开了一种分布式光纤的灌渠泥沙淤积速率在线测量装置，如图1、图2所示，包括三脚有机玻璃支架3、分布式光纤传感器、供电箱、光源脉冲发射器7、数据实时传输发射器10、数据接收终端4；其中，将三脚有机玻璃支架3放置在灌渠中，在三脚有机玻璃支架3的每个支脚上安装分布式光纤传感器，在三脚有机玻璃支架3的顶部安装光
源脉冲发射器7和数据实时传输发射器10，供电箱放置在岸上，供电箱与光源脉冲发射器7、数据实时传输发射器10相连，数据接收终端4，用于接收野外监测数据。
21.进一步的，三脚有机玻璃支架3包括三个玻璃支脚和连接器，每一个玻璃支脚8的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，随着外界温度变化，这种材料自身的温度变化不明显，可以有效抵抗太阳照射，水流浸泡以及雨雪天气带来的温度变化，因此，支脚对分布式光纤传感器的温度影响得以减小。
22.更进一步的，每一个支脚8长度为1.5m，都是空心圆柱形，圆柱内部和外部都安置有分布式光纤传感器(分别称为内部传感光纤12和外部传感光纤5)。圆柱底部采用玻璃纤维膜密封，玻璃纤维膜具有透水性，因此，水渠中仅有水可以进入支脚8的内部，即内部传感光纤12的温度变化仅主要来源于灌渠水的影响，而外部传感光纤5的温度变化来源于灌渠水和沉积物的共同作用。连接器采用不锈钢材质，该材质耐化学侵蚀。连接器上部设有支脚角度调节器13，用于调整支脚和中轴的角度，此时支脚8和中轴6之间的角度为α。
23.在本实施例中，供电箱为太阳能供电箱，如图3所示，太阳能供电箱包括太阳能板1、储能稳压电源2；太阳能板1与储能稳压电源2相连。
24.还包括数据存储器9，数据存储器9与数据实时传输发射器10、分布式光纤传感器相连。
25.本实用新型的工作原理为：如图1所示，连接各部件，调试太阳能供电箱，保证其供电稳定，同时，调试分布式光纤传感器，光源脉冲发射器7，数据实时传输发射器10及室内数据接收终端4，保证数据传送与接收正常。
26.上述部件调试完毕后，正式进入工作状态。首先，太阳能供电箱开始工作，对其它部件进行供电。其次，数据实时传输发射器10，室内数据接收终端4和光源脉冲发射器7同时工作。随着水流的流动和泥沙的积累，内部传感光纤12、外部传感光纤5会在不同时间有着不同的温度和压力变化。分布式光纤传感器获得的数据汇集到数据储存器9中，同时通过数据实时传输发射器10发送数据，室内数据接收终端4同步接收数据。分布式光纤传感器记录时间间隔为10分钟，管理者通过室内数据接收终端4统计分析三点(支脚)的数据。对于每一个点(支脚)，每一个检测时间对应的最终温度谱都用外部传感光纤5的温度谱线减去内部传感光纤12的温度谱线表示(这样相减可以去除水温影响噪声)。每一个检测时间对应的最终压力谱线都用外部传感光纤5的压力谱线表示。随着泥沙淤积，谱线会不断变化，考虑到支脚和水平面存在一定的夹角，因此，泥沙厚度为谱线横轴对应长度除以sin(90
°‑
α)。最终确定每一个检测时间对应的灌渠泥沙淤积速率，判断泥沙淤积发展趋势并及时进行预警决策。
27.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
28.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理
和新颖特点相一致的最宽的范围。