[发明专利]一种河流泥沙含量的监测设备及其测算方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种水文监测设备及测量方法，具体讲是一种河流泥沙含量的监测设备及其测算方法。

背景技术：

监测河流中泥沙含量是水文监测的一项重要工作内容，它对于预测河流或库区淤塞速度和淤塞状况以及对河流或库区区域内的生态环境治理、防止水土流失有着重要的指导意义。目前，对于河流泥沙含量的监测，多数还是采用传统的烧干法。所谓烧干法，即从河流采集水样，然后对水样中的水相进行烧干，余下的的泥沙进行称重，最后进行计算，求得该河流中的泥沙含量。烧干法，如果取样规范、科学合理，其测量数据是比较准确可信。但是，该方法，所需测量周期长，检测过程繁琐、水文工作人员取样过程劳动强度大，且存在较大的危险性。这种测量方法已远远落后于现代文明和科学进步的要求。

发明内容：

本发明要解决的技术问题之一是，采用了现代计算机、声像、通讯等技术手段，提供一种自动化程度高的河流泥沙含量的监测设备。

本发明要解决的技术问题之二是，利用上述监测设备，以测量河流泥沙含量的测算方法。

本发明的技术解决方案之一是，提供一种具有以下结构的河流泥沙含量的监测设备，该设备包括河岸信息处理机构，其特征在于，还包括河中信息采集机构，所述的河岸信息处理机构中包含有信息处理装置和信息控制装置，所述的信息处理装置中安装有图像处理专用软件和类园型颗粒检测通用软件，所述河中信息采集机构包括有水样采集装置、图像拍摄装置、信息接收和发出装置、密封舱和电源，所述的图像拍摄装置、信息接收和发出装置和电源设置在密封舱内。

作为改进和完善，所述的图像拍摄装置中设置有X轴、Y轴和Z轴方向三个拍摄装置。

所述的水样采集装置是由进水管、采样瓶和出水管构成，所述的采样瓶为透明体。

所述的信息接收和发出装置是由微处理器和控制电路组成。该装置担负着接收河岸信息处理机构中信息控制装置发出的指令，控制图像拍摄装置的拍摄起动或终止，以及向河岸信息处理机构发出水样图像信息。

所述的采样瓶的两侧面还设置有补光灯。

本发明的技术解决方案之二是，一种利用上述监测设备，以测量河流泥沙含量的测算方法。该方法的具体步骤如下：

1、水样图像摄影；要求图像拍摄装置中各摄影机在同一时间内必须同步对水样进行图像拍摄；

2、图像传输；由信息接收和发出装置向河岸信息处理机构发出水样图像信息；

3、图像处理；

①去噪处理，通过信息处理装置中的图像处理专用软件对图像进行去噪处理；

②分割处理，通过信息处理装置中的图像处理专用软件对去噪后图像进行分割处理；

③图像增强，通过信息处理装置中的图像处理专用软件对分割后后图像进行增强处理；图像增强是为了更好的将图像中的泥沙颗粒与背景分开，从而获取泥沙颗粒的投影面积比。

4、图像中泥沙含量的测算。通过信息处理装置中的类园型颗粒检测通用软件对图像中的泥沙含量进行测算；

①图像的单取；

②图像颗粒粒度分类与计数；对同一时间内各方向同步拍摄的图像中泥沙颗粒进行分类并计数；

③输入预先测定的各组的颗粒粒度当量特征值；各河流的集雨区域内泥质与岩石质的比重不完全相同，一般对该河流的集雨区域内泥质与岩石质的粒度当量值预先已经测定；

④计算。

作为上述测算方法的补充，

所述图像的单取，是指对同一时间内各方向同步拍摄的单桢图像中泥沙颗粒进行进行分类并计数，取其平均值；

本发明具有以下优点：

由于本发明提供一种自动化程度高的河流泥沙含量的监测设备，采用了现代计算机、图像、通讯等技术手段，对河流中的泥沙含量进行计算机处理分折和计算，可以解决水文监测中对泥沙测量的难题，改革了采用河中取样、烧干、称重、计算的现有传统水文泥沙测量落后技术。把现有的现场取样测量、测量数据延时滞后的测量技术，提升到远程自动监测、测量数据准确及时的先进测量技术；把水文测量人员从河中取样的艰辛和危险，烧干、称重、计算的烦锁的劳累中解放出来，是水文监测工作的现代文明和进步。

附图说明：

图1为本明河流泥沙含量的监测设备中的河中信息采集机构结构示意图；

图中所示：11、进水管，12、采样瓶，13、出水管，21、X轴图像拍摄装置，22、Y轴图像拍摄装置，23、Z轴图像拍摄装置，3、信息接收和发出装置，4、密封舱，5、电源，6、补光灯，7、数据线孔，8、固定爪。

具体实施方式：