一、 儀器用途
本產(chǎn)品應(yīng)用于卡口站的水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)，滿足水土保持科研、管理、生產(chǎn)實(shí)際中水土保持主要相關(guān)參量的觀測(cè)。可以根據(jù)需要，提供下列實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)：
l 降雨量、降雨歷時(shí)、雨強(qiáng)隨時(shí)間的變化；
l 小流域產(chǎn)流量、水流含沙量、流域產(chǎn)沙量/輸沙量及其隨時(shí)間的變化；
l 小河流水流（表層、中層、底層）含沙量；
l 系統(tǒng)以實(shí)時(shí)在線狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)（表層、中層、底層）監(jiān)測(cè)；
l 系統(tǒng)任意招測(cè)不同水層的含沙量
l 大量數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)；
l 測(cè)量數(shù)據(jù)的匯總、報(bào)表；
l 通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)/GPRS/本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸獲取。
二、 儀器原理
2.1概述
小流域的水保監(jiān)測(cè)控制站系統(tǒng)由水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)站工作管理/數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)主控機(jī)、含沙量測(cè)量傳感器、超聲波水位測(cè)量傳感器組件、雨量計(jì)組成。由雨量計(jì)測(cè)量降雨強(qiáng)度及其隨時(shí)間的變化和總的降雨量與降雨歷時(shí)。超聲波水位測(cè)量傳感器組件自動(dòng)測(cè)量水位變化；通過(guò)中心控制計(jì)算機(jī)軟件及參數(shù)設(shè)置計(jì)算隨時(shí)間變化的徑流流量，得到徑流流量的實(shí)時(shí)變化過(guò)程。在筒式測(cè)量傳感器設(shè)計(jì)中，根據(jù)低、常水位和高水位的液位變化特征，在徑流剖面垂直分布多個(gè)泥沙測(cè)量口（標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)配置3個(gè)傳感器），測(cè)量徑流斷面含沙量的梯度分布。
通過(guò)斷面泥沙含量及梯度分布以及由量水堰得到的流量，計(jì)算獲得徑流輸沙量。通過(guò)工作管理/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件和主控機(jī)控制管理各個(gè)傳感器測(cè)量得到的泥沙含量、徑流量、降雨量的過(guò)程數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并在有請(qǐng)求時(shí)通過(guò)moden向管理監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)框架圖如下：
圖1系統(tǒng)框架圖
數(shù)據(jù)采集管理主控機(jī)采用工業(yè)控制級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含ARM處理器開(kāi)發(fā)的智能控制管理、數(shù)據(jù)采集/存儲(chǔ)的控制器。系統(tǒng)可在太陽(yáng)能電池支持下工作。正常情況下，系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。在有降雨或徑流產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)上電啟動(dòng)，各傳感器開(kāi)始工作，系統(tǒng)按照設(shè)定的工作要求測(cè)量、采集存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自備硬盤，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。通過(guò)通訊口可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)向上位計(jì)算機(jī)機(jī)傳輸各傳感器測(cè)量結(jié)果。也可以應(yīng)上位計(jì)算機(jī)的要求，向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送存或清除存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。上位計(jì)算機(jī)可以顯示轉(zhuǎn)換后的降雨量、泥沙含量、徑流量、輸沙量的過(guò)程數(shù)據(jù)和下載的歷史記錄數(shù)據(jù)。并可以生成Excel表格。
2.2泥沙測(cè)量?jī)x（JZ-CGNS1型）
1：可實(shí)現(xiàn)多路徑流泥沙含量及流量進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)分析處理。
2：全天候無(wú)人值守，自動(dòng)測(cè)量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
3：工作管理數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)主控機(jī)可本地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，可在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)R232接口下載數(shù)據(jù)。
4：具有在上位機(jī)上在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示各測(cè)量參數(shù)動(dòng)態(tài)過(guò)程及曲線、歷史數(shù)據(jù)下載功能。
5：可現(xiàn)場(chǎng)在數(shù)據(jù)管理主控機(jī)上自由設(shè)置采樣頻率及調(diào)校時(shí)鐘。
6：穩(wěn)定性好。傳感器自主研發(fā)，精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)
7：泥沙含量采集儀的3D結(jié)構(gòu)圖
1:徑流管 2:采樣管 3:流量傳感器 4:采樣管電磁閥 5:樣品槽 6:液位保持器 7:液位傳感器 8:樣品槽支架 9:泄水電磁閥 10:排水管
8：本傳感器工作原理流程:
水體由A1進(jìn)入管道，經(jīng)A2流出并推動(dòng)流量傳感器，部分水體從A3排出,處理器C根據(jù)流量傳感器得到的流速經(jīng)過(guò)計(jì)算得出實(shí)時(shí)流量，B1采集到地表水體送入稱重傳感器,傳感器D把收集到的數(shù)據(jù)送給處理器C經(jīng)處理后得到泥沙含量,得到數(shù)據(jù)后傳感器D把內(nèi)部樣品由B2排出為下次采樣做好準(zhǔn)備.處理器C通過(guò)485或串口輸出外部設(shè)備.
2.3：液位流量傳感器
依據(jù)監(jiān)測(cè)流域區(qū)實(shí)際徑流情況修建量水堰，超聲波測(cè)量量水堰水位高度精度可達(dá)1mm，利用量水堰公式計(jì)算流量。所提供的軟件包含了若干常用的量水堰計(jì)算公式，包括巴塞爾堰、三角堰、矩形堰和三角/矩形復(fù)合堰的計(jì)算公式?？梢酝ㄟ^(guò)管理軟件修改相關(guān)參數(shù)，以提高計(jì)算精度。
（泥沙自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀---控制站布點(diǎn)圖)
三、 系統(tǒng)基本組成
1. 工作管理/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主控機(jī)（1臺(tái)）
2. 動(dòng)力水源泵（3套）
3. 翻斗雨量計(jì)（1個(gè)）選配
4. 超聲波水位測(cè)量傳感器部件（1套）
5. 含沙量采集測(cè)量?jī)x（1臺(tái)）
6. 中心控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)下載管理分析軟件（一套）
7. 河道筒式泥沙測(cè)量固定桶（1套）
8. 說(shuō)明書（1份）
四：系統(tǒng)參數(shù)性能
4.1參數(shù)
⑴ 含沙量測(cè)量：采樣間隔1—99分鐘，
泥沙含量靈敏度：0.5KG/立方米 ，
泥沙含量：0.5—1000KG/立方米，相對(duì)誤差小于5%。
⑵ 超聲波流量傳感器：
測(cè)量范圍：0.1升/秒～99999.99米/小時(shí)
累計(jì)流量：4290000000.00立方米測(cè)量誤差小于5%
液位量程：3米
液位測(cè)量精度：0.5%
⑶ 雨量測(cè)量精度：0.2毫米,雨強(qiáng)測(cè)量范圍0—280毫米/小時(shí)
⑸ 功率：小于5瓦
⑹ 應(yīng)用溫度范圍：
存放：-40—80度
工作：0(不結(jié)冰)—60度
⑻ 儀器整機(jī)（含各傳感器）工作壽命：大于八年。
