[发明专利]一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法

权利要求书

1.一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，包括集沙深坑(1)、集沙器(2)、倒正四棱锥凹坑(3)、LED防水灯(4)、毛玻璃(5)、量水堰堰板(6)、水泵(7)、水管(8)、摄像机(9)、支杆(10)、网络服务器(11)，其特征在于：

所述集沙深坑(1)根据实际现场情况设计，合理有效即可；

所述集沙器(2)沿集沙深坑(1)中线方向，铺设于集沙深坑(1)底部；

所述倒正四棱锥凹坑(3)内壁光滑、陡峭；

所述LED防水灯(4)位于毛玻璃(5)的下部(本文上、下、左、右以图1视角为准)；

所述毛玻璃(5)位于集沙器(2)与LED防水灯(4)之间；

所述量水堰堰板(6)设置在集沙深坑(1)的右边上，根据水质情况选择适当的材质；

所述水泵(7)安置在集沙深坑(1)旁，并与水管(8)连接；

所述摄像机(9)通过支杆(10)安装在集沙深坑(1)正上方；

所述网络服务器(11)用于相关参数设定、接收摄像机(9)采集的图像、计算测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述集沙深坑(1)具有一定深度和宽度，保证水流入集沙深坑(1)内后，水流速度能够有效减缓，且坑底为倾斜面，便于泥沙沉淀下落。

3.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述集沙器(2)表面有很多个大小相同的倒正四棱锥凹坑(3)，集沙器(2)的边缘及倒正四棱锥凹坑(3)之间是不透明的，倒正四棱锥凹坑(3)为透明的，这样便于后期在进行图像处理时，能够准确区分边界，获取准确的数据，集沙器(2)沿集沙深坑(1)中线方向，铺设于集沙深坑(1)底部。

4.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述倒正四棱锥凹坑(3)透明、内壁光滑，这样有利于泥沙汇集在凹坑底部，不会附着在凹坑内壁上，影响测量结果。

5.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述LED防水灯(4)位于毛玻璃(5)的下部，毛玻璃(5)位于集沙器(2)与LED防水灯(4)之间，每个倒正四棱锥凹坑(3)的正下方都有一个LED防水灯(4)，灯光透过毛玻璃(5)可以形成漫射，使光线均匀稳定，保证摄像机(9)能够获取清晰地图像。

6.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述量水堰堰板(6)与其他量水堰堰板无差别，根据堰口形状，利用现有的理论可以测出水流流量Q。

7.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述水泵(7)、水管(8)，水泵(7)连接水管(8)，在进行测量开始前，启动水泵(7)抽取量水堰中的水，将水管(8)放入倒正四棱锥凹坑(3)内，将其内部的泥沙冲出，利用水流将泥沙带走，保证每次测量的准确性。

8.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述摄像机(9)与支杆(10)通过螺栓连接，安装在集沙深坑(1)的正上方，用于获取清晰的图像，上传至网络服务器(11)。

9.根据权利要求1所述的一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：所述网络服务器(11)，用于接收摄像机(9)采集的图像，进行图像处理，计算测量结果并保存在计算机的数据库中，用于进行测量结果对比分析。

10.一种使用如权利要求1-9任一种测量量水堰含沙含泥量的装置和方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安装测量量水堰水流含沙含泥量现场装置：在水渠中设计一个集沙深坑(1)，将集沙器(2)沿集沙深坑(1)中线方向，铺设于集沙深坑(1)底部，测量时开启LED防水灯(4)，提供均匀稳定的光线，保证摄像机(9)能够获取到清晰的图像；摄像机(9)通过支杆(10)安装在集沙深坑(1)上方；

步骤2：将现场装置与网络服务器(11)连接，设置一定测量时间t及其他相关参数，已知每个倒正四棱锥凹坑(3)大小相同，体积为V，输入计算机中；

步骤3：测量开始前，启动水泵(7)抽取量水堰中的水，将水管(8)放入倒正四棱锥凹坑(3)内，从左到右依次进行(本文上、下、左、右以图1视角为准)，将其内部的泥沙全部冲出，利用水流将泥沙带走；

步骤4：开始计时，通过现有理论及原理，根据量水堰堰板(6)的堰口形式，计算出量水堰的水流量Q；

步骤5：经过一定时间t后，泥、沙沉积在倒正四棱锥凹坑(3)内部，摄像机(9)通过聚焦，获取清晰完整的集沙器(2)的图像，上传至网络服务器(11)；

步骤6：网络服务器(11)接收摄像机(9)拍摄的图像，通过图像处理识别图像中每个倒正四棱锥凹坑(3)的底面积S及内部沉积的泥沙的投影表面积S_i，通过可得到则可得到泥沙总体积最后，利用量水堰水流量Q、测量时间t、泥沙体积V_沙相关数据，计算出量水堰水流含沙量ρ，并将结果存储到计算机的数据库中，用于测量结果对比分析。