[发明专利]一种采用电容式差压传感器的泥沙含量检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及泥沙含量检测领域，尤其是涉及一种采用电容式差压传感器的泥沙含量检测系统。

背景技术

水土流失现象具有极其严重的危害。首先，它直接破坏了土壤资源，导致可耕作的土地面积减少。土壤是人类生存所必需的绿色植物生长的基础。裸露坡地一经暴雨冲刷，就会使含腐殖质多的表层土壤流失，造成土壤肥力下降。随着水土流失程度的加深，沟壑发展也日益加剧。这样，就使大面积坡耕地支离破碎，耕种不便，以至弃耕荒废。其次，流失的泥沙物质进入江河、湖泊和水库，淤积水库、阻塞河道、抬高河床。由于上游流域水土流失，汇入河道的泥沙量增大，当挟带泥沙的河水流经中、下游河床、水库或河道，流速降低时，泥沙就逐渐沉降淤积，使得水库淤浅而减小容量，河道阻塞而缩短通航里程，严重影响水利工程和航运事业，每当洪水季节，容易溃堤泛滥。此外，因长期水土流失导致的土地荒漠化，又带来了沙尘暴等其它形式的自然灾害。

通过对水流进行泥沙检测，可对水土流失的治理提供科学依据，也可防治因水土流失导致的自然灾害。目前现有的用于测量泥沙含量的仪器和方法，在实际应用中存在着一定的局限性。如人工取样法，虽有很高的精度，但是其测量周期长、劳动强度大，又因人工采样时浮泥的层次结构受到扰动，因而所测的结果不能反映现场状况；光电法测量泥沙范围较窄；同位素法和γ射线法精度高，但放射源稀缺；振动筒法和电容法稳定性较差，受温度影响大；而现有的基于压差原理的压力传感器灵敏度低，主要用于海底浮泥层密度测量以及纸浆池浓度测量等；超声波的监测设备存在运行不稳定、易受水草缠绕阻挡等问题。因此，需要一种能解决上述问题的泥沙含量检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用电容式差压传感器的泥沙含量检测系统，它的稳定性好，精度高，抗干扰能力强。

本发明采用以下技术方案：一种采用电容式差压传感器的泥沙含量检测系统，包括水样预处理系统，信号采集系统，控制处理系统，触摸屏显示系统，各系统顺序相连，其中，所述触摸屏显示系统连接到数据传输系统上，数据传输系统与组态监控系统相连；信号采集系统包括深度传感器，含沙量传感器，流速传感器，水温传感器和模拟量输入输出模块；深度传感器，含沙量传感器，流速传感器和水温传感器分别与模拟量输入输出模块相连，模拟量输入输出模块包含四模拟信号输入通道。

进一步，所述含沙量传感器由两个电容式差压传感器3组成，两个电容式差压传感器3分别垂直嵌入到防水式金属直杆4内，其间距相差300mm-500mm。

进一步，所述含沙量传感器的电容式差压传感器3均位于液面以下，液体要完全覆盖两个电容式差压传感器3，最低液位要高于上面一个电容式差压传感器3至少100mm。

进一步，所述控制处理系统采用PLC处理系统，实现数据处理和系统监控功能。

本发明的有益效果是：

本发明基于电容式差压原理，将两个电容式差压传感器分别垂直嵌入到防水式金属直杆内，可有效防止水下水草缠绕等问题。模拟量输入输出模块，可实现多通道的数据采集，系统不仅能检测含沙量，而且还能同时检测探测点的深度和水温，使检测功能增强。通过数据融合，经软件分析，该检测系统能将泥沙的含量和时空分布在监控界面上直观显示。系统将水温、水深、流速等多种因素综合分析，弥补了由于环境的改变而带来的误差，提高了泥沙含量检测的精度和稳定性。

本发明有以下优点：(1)应用电容式差压传感器检测泥沙含量，将两个电容式差压传感器分别垂直嵌入到防水式金属直杆内，可有效防止水下水草缠绕等问题；(2)利用PLC控制和处理技术，实现了多传感器集成化和智能化；(3)采用数据融合技术，将水温、测点深度等环境影响因素综合考虑，建立数学模型，从而使检测结果更加可靠、稳定和高精度。模拟量输入输出模块，将深度传感器、流速传感器、水温传感器和含沙量传感器集成在一起，完成多通道信息采集与处理工作；(4)本发明包含触摸屏显示系统和组态监控系统，监控软件和触摸屏直观地、实时地监控和管理整个检测过程；(5)本发明采用了电容式差压传感器、模拟量输入输出模块和数据融合技术，PLC控制和处理技术，组态监控技术，提高了含沙量检测的精度和可靠性。

在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书或者附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明信号采集系统的结构框图；

图3是本发明含沙量传感器的结构示意图；