[发明专利]集沙装置及其集沙方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力侵蚀监测技术领域，尤其涉及一种集沙装置及其集沙方法。

背景技术

土壤风蚀是造成我国北方地区草地沙漠化，土壤质量退化的重要因素之一，对我国北方地区的社会经济和生态环境带来了显著的负面影响。我国北方地区是世界上风蚀灾害最为严重的区域，由于过度开垦放牧，气候变化等因素，造成了半干旱地区草场和旱作农田土壤质量退化与沙化，尤其是农牧交错区沙漠化迅速发展，给当地的社会经济和生态环境带去了灾难性的危害。同时由于风蚀作用进入大气的沙尘气溶胶已经成为整个北方地区重大气候问题。据估计，我国每年的起沙量大约为0.8Gt。大量的沙尘粒子不仅会直接污染城市环境，也可作云凝结核而影响云的形成和降水，还直接影响日照量，或通过辐射强迫效应影响区域气候和全球气候。

集沙仪是测定风沙流中输沙量和风沙流结构的仪器，能观测输沙率随高度的变化，为准确认识和掌握风沙运动性质提供依据，对指导风蚀防治及评价防治效果有着重要的作用。

现有的集沙仪主要有旋风分离式，多口方口式，翻斗式等几种。其中，旋风分离式，翻斗式等集沙仪通常用于单点(层)测量，不易做成纵向剖面多层测量的结构，不利于测量输沙量和风沙流结构。

多口方口式是最为常见的剖面输沙量测量设备，其存在的问题是集沙量需要人工手动测量以及手动清空，实现不了连续测量的功能，同时无法准确获得每个集沙口(也就是每层)的风速，而只能用平均风速处理，从而影响了输沙量和风沙流结构的计算。

因此，设计一种可以全自动测量纵向剖面分层(包括集沙量与风速等参数)的多功能集沙仪对于风蚀防治的研究有着重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种集沙装置及其集沙方法，其能够自动连续测量集沙装置所收集到的沙子重量，可实现自动卸沙，并且可同时准确测得集沙口的风速。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种集沙装置，包括：集沙口、沙箱、盛沙器、可开关底板、开关板控制电机、称重器、复合传感探头和数据采集与控制器；

所述集沙口与所述沙箱相连接，所述集沙口的底口与所述盛沙器相对；

所述盛沙器位于所述沙箱内，固定安装于所述可开关底板上，且其底部安装有所述称重器；

所述称重器与所述数据采集与控制器连接，用于按预定时间间隔测量盛沙器内沙子的重量；

所述复合传感探头安装于所述集沙口的顶部并与所述数据采集与控制器连接，用于按所述时间间隔采集风速、空气温度和空气湿度数据；

所述数据采集与控制器安装于所述沙箱上，用于采集所述称重器以及所述复合传感探头的测量数据，并对所述称重器、复合传感探头和开关板控制电机进行控制；

所述可开关底板安装于所述沙箱的底部，用于在所述开关板控制电机的控制下打开或关闭；

所述开关板控制电机安装于所述沙箱内，与所述数据采集与控制器连接。

其中，所述集沙口与水平面成倾角α，且α大于等于10°小于等于30°，以保证进入集沙口中的沙子滑落至所述沙箱内的盛沙器中。

其中，所述复合传感探头包括风速传感器、空气温度传感器和空气湿度传感器。

其中，所述数据采集与控制器包括：信号调理模块、数据采集模块和控制模块；其中，

所述信号调理模块用于接收所述复合传感探头及称重器的信号，对信号进行调理，并将信号调理后的数据发送至数据采集模块；

所述数据采集模块用于保存信号调理模块发送的复合传感探头及称重器的数据，并将该数据发送给控制模块；

所述控制模块根据数据采集模块发送的数据，对所述开关板控制电机进行控制。

其中，所述数据采集与控制器还包括数据传输模块，所述数据传输模块与所述数据采集模块和控制模块分别连接。

其中，所述装置还包括上位机，所述上位机通过数据传输模块对数据采集与控制器进行控制。

其中，所述装置还包括固定臂，用于固定集沙装置。

其中，所述集沙装置为可拆卸式，通过固定臂挂接于支杆上，支杆固定安装于底座上。

一种利用前述的集沙装置进行集沙的方法，包括以下步骤：

S1：数据采集与控制器控制称重器和复合传感探头按预定时间间隔测量盛沙器内沙子的重量，同时采集风速、空气温度和空气湿度数据；

S2：数据采集与控制器根据所采集的称重器和复合传感探头的测量数据对开关板控制电机进行控制，使可开关底板打开，可开关底板带动盛沙器转动，将沙子倾倒干净；