一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于水土保持领域，涉及一种野外坡面径流取样装置，具体为一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置。


背景技术：

[0002]
水土流失定量监测可以为水土流失科学研究、预测预报提供基础资料，为水土流失防治提供科学依据。含沙量观测是径流小区监测的最重要指标，是能否准确获取土壤侵蚀量的关键。目前，径流小区径流泥沙监测仍然以集流桶多级分流的方式收集径流泥沙，人工对集流桶中含沙量进行取样测量。集流桶中含沙量取样测量常用的方法是人工搅拌取样测量，人工搅拌取样是通过人力将集流桶(池) 内的含沙水体搅匀，边搅动边从桶内取出一定体积的浑水样品。在含沙量低的地区，人工搅拌法相对误差在30％-50％；在含沙量高的地区，人工搅拌法的平均相对误差甚至达到83.05％。
[0003]
过去的人工取样存在以下缺陷：1、耗费大量人力，取样较慢。2、不能精确控制取样时间，在连续降雨中无法更好的安排取样时间。3、由于人工搅拌取样人为误差大，随机误差大，测量精度低。本技术克服了上述缺陷。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置，该装置能够在野外人工操作下自动取样，能够节省人力；能够精准控制并减少采样时间，减少采样误差。
[0005]
本实用新型采用的技术方案如下：一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置，主要包括搅拌系统、取样系统和控制系统；其特征在于：搅拌系统可以安装在不同规格的集流桶上，控制系统包括控制器和电源系统，控制器通过信号线控制电源系统，电源系统通过电源线与搅拌系统、取样系统连接。
[0006]
进一步的，所述搅拌系统主要由活动支架和搅拌装置组成，其中搅拌装置包括搅拌电机和集流桶搅拌桨，活动支架可以安装架设在集流桶上，可拆卸可调整大小以适应不同直径的集流桶，活动支架中间位置固定搅拌电机，搅拌电机下端连接集流桶搅拌桨。
[0007]
进一步的，所述活动支架为可伸缩的矩形不锈钢板，活动支架两端设有抓钩，抓钩可以卡扣在集流桶上，保证支架固定；活动支架中心位置带孔用于固定搅拌电机，活动支架在其一侧上设有一个取水孔。
[0008]
进一步的，所述取样系统由第一取样装置、搅拌桶搅拌器和第二取样装置构成。
[0009]
进一步的，所述第一取样装置由取水管、导流管、抽水泵、搅拌桶组成，取水管设置在活动支架的取水孔上；取水管上端接导流管，连接抽水泵；搅拌桶分为上下二部分，上部分为透明圆柱状结构，下部分为不锈钢漏斗，底部为装有电控球阀，顶部为带孔的亚克力材质透明圆盖。其中取水管为pvc管，稳定性好，不受搅拌水流影响，通过抽水泵将径流泥沙从集流桶中抽取到搅拌桶中，搅拌桶上部透明圆柱状结构材料为半径30cm的亚克力材质圆
柱，下部不锈钢漏斗打磨光滑。
[0010]
进一步的，所述搅拌桶搅拌器为皮带式搅拌器，由小型电机、皮带、轮轴、搅拌桨组成，搅拌桶中心顶部上设有轮轴，轮轴连接搅拌桨，搅拌桨深入搅拌桶内，小型电机位于搅拌桶盖边缘位置，皮带连接轮轴和小型电机，小型电机与电源系统连接。小型电机转动通过摩擦力带动皮带，使轮轴和搅拌桨转动。
[0011]
进一步的，所述第二取样装置由导流管、抽取蠕动泵、定容桶组成，导流管一端连接搅拌桶，导流管另一端与定容桶，导流管中间设有抽取蠕动泵。抽取蠕动泵将含沙水从搅拌桶抽取到定容桶中。
[0012]
进一步的，所述定容桶分为上下二部分，上部分为带有容量刻度的透明圆柱状结构，下部分为不锈钢漏斗，底部装有电控球阀，顶部为带孔的亚克力材质透明圆盖。定容桶上部透明圆柱状结构材料为亚克力材质圆柱，下部不锈钢漏斗打磨光滑；通过蠕动泵的运行抽取时间实现抽取固定体积的水样；定容后打开电控球阀放水进入取样盒中。
[0013]
进一步的，所述电源系统安装在取样系统底部，由蓄电池和电源开关组成，与搅拌系统和取样系统连接，控制总的电源开关。
[0014]
进一步的，所述控制器与电源系统通过信号线连接，通过控制各装置的供电时间来控制各装置的工作时间；所述控制器由微处理器、存储器、继电器控制电路、触摸屏液晶组成。
[0015]
搅拌电机12v 60w，含240转减速器。
[0016]
抽水泵为12v 120w的叶轮离心泵。
[0017]
蠕动泵为12v 10w,sw3n40,580ml/min。
[0018]
小型电机为12v 5w3500转的光轴电机。
[0019]
搅拌桶电控球阀采用dn25,12v的电控球阀，定容桶电控球阀采用dn15，12v 的电控球阀。
[0020]
所述微处理器是控制器的大脑，起着指挥作用，其主要功能是：
[0021]
1、设置各继电器的启动时间和运行时间，并设置成取样方案和清洗方案。
[0022]
2、运行用户所设置的方案，使各继电器工作，完成取样和清洗。
[0023]
所述存储器能存储用户设定完成的采样和冲洗方案。
[0024]
所述继电器控制电路，控制器通过继电器控制电路和继电器实现抽水、搅拌以及排水电控球阀的开启和停止。
[0025]
控制器具有编辑功能，能设定好工作流程，并实现区块管理，以达到各种工作模式的需求。提前设定好工作模板后，操作简便，运行稳定。
[0026]
本实用新型的优点是：一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置。
[0027]
1、全自动采样，节省人力物力，缩短取样时间。
[0028]
2、取样时间固定，利于连续降雨中的采样时间安排。
[0029]
3、采样过程模板化，减少人为取样误差，样品代表性提高，提高了取样测量精度。
附图说明
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图1为本实用新型的结构示意图。
[0031]
图2为本实用新型的搅拌系统的结构示意图。
[0032]
图3为本实用新型的取样系统和的控制系统结构示意图。
[0033]
图4为本实用新型的取样系统细节图。
[0034]
图5为本实用新型的控制系统示意图。
[0035]
在图中，搅拌系统1，取样系统2，控制系统3，集流桶4，控制器5，电源系统6，信号线7，电源线8，活动支架9，搅拌电机10，集流桶搅拌桨11，抓钩12，取水孔13，取水管14，导流管15，抽水泵16，搅拌桶17，透明圆柱状结构18，不锈钢漏斗19，搅拌桶电控球阀20，透明圆盖21，小型电机22，皮带23，轮轴24，搅拌桨25，抽取蠕动泵26、定容桶27，微处理器28、存储器 29、继电器控制电路30、触摸屏液晶31，电源32，开关33，定容桶电控球阀 34。
具体实施方式
[0036]
本实用新型是这样来工作和实施的，一种坡面径流小区集流桶径流泥沙自动搅拌取样装置，主要包括搅拌系统1、取样系统2和控制系统3；其特征在于：搅拌系统1可以安装在不同规格的集流桶4上，控制系统3包括控制器5和电源系统6，控制器5通过信号线7连接电源系统6，电源系统6通过电源线8与搅拌系统1、取样系统2连接。
[0037]
其中，搅拌系统1主要由活动支架9和搅拌装置组成，其中搅拌装置包括搅拌电机10和集流桶搅拌桨11，活动支架9可以安装架设在集流桶4上，活动支架9中间位置固定搅拌电机10，搅拌电机10下端连接集流桶搅拌桨11。
[0038]
其中，所述活动支架9为可伸缩的矩形不锈钢板，活动支架9两端设有抓钩 12，抓钩12可以扣在集流桶4上，保证支架固定；活动支架9中心位置带孔用于固定搅拌电机11，活动支架在其一侧上设有一个取水孔13。
[0039]
其中，取样系统2由第一取样装置、搅拌桶搅拌器和第二取样装置构成。
[0040]
其中，第一取样装置由取水管14、导流管15、抽水泵16、搅拌桶17组成，取水管14设置在活动支架9的取水孔13上；取水管14上端接导流管15，连接抽水泵16，导流管15连接搅拌桶17上部分；搅拌桶17分为上下二部分，上部分为透明圆柱状结构18，下部分为不锈钢漏斗19，底部为装有搅拌桶电控球阀 20，顶部为带孔的亚克力材质透明圆盖21。其中取水管为pvc管，稳定性好，不受搅拌水流影响，通过抽水泵将径流泥沙从集流桶中抽取到搅拌桶中，搅拌桶上部透明圆柱状结构材料为半径30cm的亚克力材质圆柱，下部不锈钢漏斗打磨光滑。
[0041]
其中，搅拌桶搅拌器为皮带式搅拌器，由小型电机22、皮带23、轮轴24、搅拌桨25组成，搅拌桶17中心顶部上设有轮轴24，轮轴24连接搅拌桨25，搅拌桨25深入搅拌桶17内，小型电机22位于搅拌桶17盖边缘位置，皮带23连接轮轴24和小型电机22，小型电机22与电源系统连接；小型电机22转动通过摩擦力带动皮带23，使轮轴24和搅拌桨25转动。
[0042]
其中，所述第二取样装置由导流管15、抽取蠕动泵26、定容桶27组成，导流管15一端连接搅拌桶17，导流管15另一端与定容桶27，导流管15中间设有抽取蠕动泵26。抽取蠕动泵将径流泥沙从搅拌桶抽取到定容桶中。
[0043]
其中，所述定容桶分为上下二部分，上部分为带有容量刻度的透明圆柱状结构，下部分为不锈钢漏斗，底部装有定容桶电控球阀34，顶部为带孔的亚克力材质透明圆盖。定容桶上部透明圆柱状结构材料为亚克力材质圆柱，下部不锈钢漏斗打磨光滑；通过蠕动泵的运行抽取时间实现抽取固定体积的水样；定容后打开电控球阀放水进入取样盒中。
[0044]
其中，所述电源系统安装在取样系统底部，由电源32和开关33组成，与搅拌系统和取样系统连接，控制总的电源开关。
[0045]
其中，所述控制器与电源系统通过信号线连接，通过控制各装置的供电时间来控制各装置的工作时间；所述控制器由微处理器28、存储器29、继电器控制电路30、触摸屏液晶31组成。
[0046]
搅拌电机12v 60w，含240转减速器。
[0047]
抽水泵为12v 120w的叶轮离心泵。
[0048]
蠕动泵为12v 10w,sw3n40,580ml/min。
[0049]
小型电机为12v 5w3500转的光轴电机。
[0050]
微处理器采用hdsc(华大)的hc32l110c6pa。
[0051]
存储器采用hynix存储器。
[0052]
继电器控制电路板采用华秋电路的14680。
[0053]
触摸屏液晶为睿控的rsl-70tp(七寸)。
[0054]
搅拌桶电控球阀采用dn25,12v的电控球阀，定容桶电控球阀采用dn15，12v 的电控球阀。
[0055]
进一步的集流桶搅拌桨下方为不锈钢制，2片桨叶，集流桶搅拌桨外用pvc 管套住，增强集流桶搅拌桨强度，顶端插入12v60w，含240转减速器的搅拌电机。集流桶搅拌桨长度大于取水管，以避免搅拌时接触。
[0056]
所述微处理器是控制器的大脑，起着指挥作用，其主要功能是：
[0057]
1、设置各继电器的启动时间和运行时间，并设置成取样方案和清洗方案。
[0058]
2、运行用户所设置的方案，使各继电器工作，完成取样和清洗。
[0059]
所述存储器能存储用户设定完成的采样和冲洗方案。
[0060]
所述继电器控制电路，控制器通过继电器控制电路和继电器实现抽水、搅拌以及排水电机的开启和停止。
[0061]
控制器具有编辑功能，能设定好工作流程，并实现区块管理，以达到各种工作模式的需求。提前设定好工作模板后，操作简便，运行稳定。
[0062]
具体工作流程：执行方案输入：用户根据实际的采样和冲洗需求，将采样和冲洗方案通过触摸屏液晶输入到控制内部并存储。
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执行程序：循环扫描采样和冲洗方案，通过内部定时器对比采样和冲洗的时间参数，根据采样和冲洗方案进行对应的逻辑运算和输出。
[0064]
控制输出：微处理器通过继电器控制电路以及继电器控制对应的抽水、搅拌以及排水等操作。
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用户根据实际的采样和冲洗需求，在控制器端输入采样方案和冲洗方案并存储。设定各继电器的电源开关时间并存储为方案，按下运行方案键后，各继电器根据设定好的起动时间起动，如：
[0066]
集流桶搅拌电机启动，30s后抽水泵启动，搅拌桶皮带式搅拌器启动，均为边搅拌边采样模式，一次取样完成后集流桶搅拌桨与抽水泵停止运行，搅拌桶皮带式搅拌器启仍运行，30s后蠕动泵运行，将水样从搅拌桶中抽取到定容桶中，二次取样完成后搅拌桶皮带式搅拌器停止运行，电控球阀打开，完成取样。然后搅拌桶电控球阀关闭，将取水管放入清
水中，抽水泵启动，开始清洗，搅拌桶皮带式搅拌器启动，蠕动泵启动先对定容桶进行冲洗，冲洗完成后先后关闭蠕动泵与定容桶电控球阀。然后打开搅拌桶电控球阀，完成搅拌桶的清洗，清洗完成后，先后关闭抽水泵和搅拌桶电控球阀。