一种水文站用红外光学式自动测沙装置和方法

专利主权项内容

1.一种使用水文站用红外光学式自动测沙装置的测沙方法，其特征在于，所述水文站用红外光学式自动测沙装置包括导轨、设置于导轨上并沿导轨运动的滑轮装置，以及由滑轮装置直接或间接带动沿导轨上下运动的高度调节装置、红外测沙传感器和数据采集与控制模块；所述高度调节装置使得红外测沙传感器与水面保持距离；所述数据采集与控制模块用于数据处理和通信；所述红外测沙传感器上设有方位检测传感器；所述方位检测传感器与数据采集与控制模块连接；所述红外测沙传感器包括后散射和侧散射两个光学传感器以及温度传感器；所述方位检测传感器用集成在一起的加速度计、陀螺仪和磁感应计三个传感器通过与静止时重力和地磁场的比较得出当前时刻追踪器的姿态，再结合姿态和加速度进行积分得出空间位置；所述方位检测传感器能够检测红外测沙传感器的方位；所述红外测沙传感器设有镜头保护装置；所述镜头保护装置包括驱动装置、由驱动装置驱动的活动盖，所述活动盖的内侧设有清洁镜头的刷子；所述红外测沙传感器设置在高度调节装置上，所述高度调节装置为浮筒或浮球；所述浮筒的浮力大小为确保红外测沙传感器保持在水下0.7m的水深处；所述高度调节装置上设有用于调节方位的云台，所述红外测沙传感器设置在云台上；所述云台为电动云台，所述电动云台是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位；在控制信号的作用下，云台上的红外测沙传感器可调整朝向，也可在监控中心值班人员的操纵下调整朝向；所述红外测沙传感器的朝向与水面相平行；所述浮筒设有水深测量传感器；或所述浮筒设有荧光浮标；或所述浮筒设有竖直的直杆，所述导轨上设有水位观察标尺；所述直杆的长度大于浮筒与水面的距离；通过直杆和水位观察标尺结合来观测红外测沙传感器的水深；所述高度调节装置上设有用于安装数据采集与控制模块的支架，所述支架的长度为大于高度调节装置与水面之间的距离；所述支架设有高度调节器，在不同水域根据测量水深的需求，而调整支架的高度；所述滑轮装置包括至少两个滑轮和安装支架，所述滑轮设置于安装支架上；所述滑轮与导轨上的凹槽或凸起相配合；所述安装支架与浮筒连接；所述滑轮装置设有网罩来罩住；所述测沙方法，包括以下步骤：S1.调节红外测沙传感器与水面之间的距离；测量开始前先预热仪器，直到仪器测量前后的温度相差不超过0.5℃，达到温度平衡后再开始正式测量；S2.数据采集与控制模块向红外测沙传感器发送测量指令，接收并处理红外测沙传感器返回的浊度数据，根据标准偏差的大小，判定是否需要重测；S3.建立浊度数据与含沙量的关系 : Y＝aX，其中Y为含沙量，X为浊度，a为系数；S4.建立含沙量与国家标准方法测量的含沙量数据建立数学模型，求得实际含沙量；步骤S4中所述数学模型为：Y’＝a’Y+b或Y’＝a’Y+bY+c2其中，Y’为国家标准方法测量的含沙量数据，a、b、c为系数；使用红外测沙传感器的后散射或侧散射数据分别按一元一次方程或一元二次方程，与国家标准方法测得的数据建立关系，根据回归系数，选用越接近1的回归系数的关系式，作为含沙量模型的关系式；步骤S1中红外测沙传感器与水面之间的距离为0.7m。