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一种具备数据自动采集功能的 风沙采集测量系统

阅读：3发布：2022-11-28

专利汇可以提供一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于风沙收集监测设备领域，是一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，包括集沙装置、称重装置、数据采集装置和电源装置。集沙装置包括风沙流入口部分和防沙溜箱体，称重装置包括称重传感器和称重箱体。数据采集器自动记录集沙重量。该仪器结构简单，施工过程方便、快速，具有抗紫外线性能强、耐老化等特点，可广泛应用于荒漠地区风沙流的观测。该仪器还可以配合气象站中风速数据，建立输沙量与风速的关系。，下面是一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，包括集沙装置、称重装置、数据采集装置和电源装置，其特征是集沙装置包括沙网（2）、进风口（5）、箱体上盖（7）、防溜沙箱（8），进风口（5）与沙网（2）间是落沙通道（5-1），落沙通道（5-1）底部与箱体上盖（7）相通，落沙通道（5-1）底部边沿与箱体上盖（7）连接固定，箱体上盖（7）固定在防溜沙箱（8）上口，箱体上盖（7）有钎孔，钎孔中有钢钎（6），钢钎（6）下部钉入土中固定整个装置；称重装置由称重箱（9）和称重传感器（10）组成，称重箱（9）和称重传感器（10）设置于防溜沙箱（8）内部，称重箱（9）放置在称重传感器（10）上，称重箱（9）上方开口对应落沙通道（5-1）底部出口；数据采集装置是数据采集仪（12），数据采集仪（12）通过导线（11）连接称重传感器（10）；电源装置为数据采集仪（12）、称重传感器（10）供电。
2.根据权利要求1所述的一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，其特征是沙网（2）是60目。
3.根据权利要求1所述的一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，其特征是沙网（2）是放置于卡槽（1）中，沙网（2）边沿固定有边框，边框插入卡槽（1）中固定。
4.根据权利要求1所述的一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，其特征是落沙通道（5-1）底部边沿有外凸的固定板（4），固定板（4）与箱体上盖（7）通过螺栓（3）连接固定。
5.根据权利要求1所述的一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，其特征是：
电源装置为太阳能供电组件（13）。
6.根据权利要求1所述的一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，其特征是：
进风口（5）是正四棱方体，正四棱方体后边与沙网（2）围城的形状截面是梯形。

说明书全文

一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于环境监测设备，涉及实时监测近地表风沙流的输沙量的装置，用于道路、桥梁周边的风沙数据收集。

背景技术

[0002] 风是塑造地貌形态的基本应力之一，特别是在干旱气候条件下，它成为决定沙漠地表形态的主要动力。它导致土地荒漠化加剧、沙丘迁移、土壤风蚀以及戈壁风蚀面的形成。近年来，作为风沙活动重要标志的沙尘暴严重影响我国环境、社会经济持续稳定发展和国际形象，控制各种风沙灾害已经刻不容缓。另外，全球气候变化导致沙漠化日趋严重和沙尘暴日益频繁，已经引起人们的极大关注。特别是对于风沙危害严重的地区，生态环境极为恶劣，为保障一些重大工程，如沙漠油气田开发中的道路建设与开发区的工作环境，防沙任务相当严重。因此在道路两侧建立防沙体系之前，要观测野外风沙流数据。目前普遍使用的集沙仪，大多数观测连续性较差，很难建立起风速与输沙率的数学关系，不利于输沙率的模型预测。另外，野外集沙仪以人工采集为主，采集时间不够准确，误差性也较大，因此人工费时费力，工作环境差。实用新型内容

[0003] 本实用新型为解决以上问题，提供一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统。

[0004] 本实用新型的技术方案：一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，包括集沙装置、称重装置、数据采集装置和电源装置，集沙装置包括沙网、进风口、箱体上盖、防溜沙箱，进风口与沙网间是落沙通道，落沙通道底部与箱体上盖相通，落沙通道底部边沿与箱体上盖连接固定，箱体上盖固定在防溜沙箱上口，箱体上盖有钎孔，钎孔中有钢钎，钢钎下部钉入土中固定整个装置；称重装置由称重箱和称重传感器组成，称重箱和称重传感器设置于防溜沙箱内部，称重箱放置在称重传感器上，称重箱上方开口对应落沙通道底部出口；数据采集装置是数据采集仪，数据采集仪通过导线连接称重传感器；电源装置为数据采集仪、称重传感器供电。

[0005] 所述沙网是60目。沙网是放置于卡槽中，沙网边沿固定有边框，边框插入卡槽中固定。

[0006] 优选的是落沙通道底部边沿有外凸的固定板，固定板与箱体上盖通过螺栓连接固定。

[0007] 电源装置为太阳能供电组件。

[0008] 本实用新型的有益效果：（1）该装置能够能够实时监测并记录风沙流输沙数据，并可以将气象站中风速数据应用于此输沙数据中，建立两者的数学模型，说明风沙流与风速的关系。本仪器可长时间采集数据，能保持大风天气风沙流的连续性，且不需要工作人员频繁称重，减少了人员的工作量。（2）此仪器结构合理，成本较低，使用过程方便、快速。结构组成少，受环境的约束少，可用于恶劣环境中。（3）除了数据采集仪、太阳能电池、称重传感器等需要市场采购以外，集沙装置、称重箱等部分均用不锈钢材料打造，具有抗紫外线性能强、耐老化等特点，可广泛应用于荒漠地区风沙流的观测。附图说明

[0009] 图1是本实用新型的结构示意图；

[0010] 图2为本系统野外现场试验采集的输沙量随时间的变化坐标图；

[0011] 图3为室内风洞不同风速下本系统采集的输沙量随时间的变化坐标图；

[0012] 图4是沙网更换时的俯视状态示意图；

[0013] 图中：1、卡槽，2、沙网，3、螺栓，4、固定板，5、进风口，5-1、落沙通道，6、钢钎，7、箱体上盖，8、防溜沙箱，9、称重箱，10、称重传感器，11、导线，12、数据采集仪，13、太阳能供电组件。

具体实施方式

[0014] 如图1，一种具备数据自动采集功能的风沙采集测量系统，包括集沙装置、称重装置、数据采集装置和电源装置。集沙装置包括沙网2、进风口5、箱体上盖7、防溜沙箱8。进风口5是2cm×2cm×50cm正四棱方体，正四棱方体后边与沙网2围成的形状截面是梯形（如图4），梯形底长为10cm，梯形高15cm，采用这样的形状组合，收集沙粒更完全，也更坚固耐用。
进风口5与沙网2间是落沙通道5-1，落沙通道5-1底部边沿与箱体上盖7连接固定，可以焊接缝隙，为了方便拆卸、移动，更好的是落沙通道5-1底部边沿有外凸的固定板4，固定板4与箱体上盖7通过螺栓3连接固定。落沙通道5-1底部有出口，是与箱体上盖7相通的。箱体上盖7固定在防溜沙箱8上口，箱体上盖7有钎孔，钎孔中有钢钎6，钢钎6下部钉入土中固定整个装置；称重装置由称重箱9和称重传感器10组成，称重箱9和称重传感器10设置于防溜沙箱8内部，称重箱9放置在称重传感器10上，称重箱9上方开口对应落沙通道5-1底部出口。称重箱9体积为35cm×35cm×30cm，称重传感器10的承接台面的面积是40cm×40cm。数据采集装置是数据采集仪12，数据采集仪12通过导线11连接称重传感器10。电源装置是太阳能供电组件13，为数据采集仪12、称重传感器10供电，当然也可以采用蓄电池供电。数据采集仪12、太阳能供电组件13单独放地上即可，必要时加以固定。数据采集仪12属于精密电子仪器，可以放在箱子里，箱壁穿几个孔供导线穿过，目的是防沙粒进入内部或大沙粒砸伤。

[0015] 沙网2是60目的。当沙网使用时间较长时，需要更换。为了快速方便的更换，把沙网2边沿固定边框，边框插入卡槽1中固定，卡槽1作为落沙通道的组成部分，两边相对着竖直槽，槽的大小与边框宽度相适应。更换沙网时拔出来旧的，换上新的即可。

[0016] 使用该系统时，先在选取的测量地点挖出坑，坑底用水平仪找平，如果砂石颗粒大、不好找平，就在坑底放一块平板。防溜沙箱8放置于坑内，把各个组成部分连接安装，钢钎6钉入地表以下，箱体上盖7贴近地表，进一步固定这套系统。使得进风口5朝向风流来向。风从进风口5吹入，从出风口出，风中的沙粒被沙网2过滤，沙粒从落沙通道5-1直接落到称重箱9中。监测时，打开数据采集器，将仪器上数据调零，称重传感器10获得重量信号，重量信号通过导线11传输至数据采集仪12，数据采集仪12将每隔一段时间自动记录一次沙子的重量。称重传感器、导线、数据采集仪的工作过程用到的计算机程序，本领域技术人员能从现有技术中得到。

[0017] 所用的称重传感器为高精度传感器，精度可达0.1g，且量程大，可达50Kg。数据采集器采集频率为0.1～0.5Hz，在大风条件下可连续观测6h，在特大风条件下可连续观测2h。

[0018] 本系统的现场监测及室内风洞试验：

[0019] 野外现场试验监测地点在格库铁路DK128里程，监测时间为2018年3月15日10:10～14：30和3月19日8:25～16：50，方向均为西北偏西风。选取监测时段分别为10:30～12:30和9:00～11:00进行分析输沙量随时间的变化规律。两个监测时段（均为2小时）平均风速分别为8.4m/s和10.2m/s，本系统采集的总输沙量随时间的增长逐渐增大，最大可达6.6Kg和17.4Kg（图2）。

[0020] 室内风洞试验为沙床试验，距离出风口1m处开始布设，铺沙长度为6m，厚度为8cm，沙子粒径主要范围为0.16mm～0.315mm。选取风速分别为12m/s、16m/s和20m/s，综合考虑后，确定风速为12m/s时，持续时间为3min；风速为16m/s时，持续时间为2min；风速为20m/s时，持续时间为1.5min。图3为不同风速下输沙量随时间的变化规律。风速为12m/s时，3min时间内总输沙量可达0.9Kg左右，风速为16m/s时，2min时间内总输沙量可达1.07Kg左右，风速为20m/s时，1.5min时间内总输沙量可达1.46Kg左右，且在三种风速下，本系统采集的总输沙量均随着时间的增长逐渐增大，且输沙量与时间呈直线线性关系，这与拜格诺等学者的研究结果基本一致，说明了该系统数据准确，效果明显。

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