[发明专利]一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置及应用方法

权利要求书

1.一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，包括支架系统、泥石流流速监测系统、泥石流泥位监测系统和电路系统；

支架系统由混凝土基础(13)、立杆(11)、支臂(14)以及支撑杆(15)组成，其中混凝土基础(13)设置在泥石流沟道岸坡安全部位，立杆(11)通过其下端设置的立杆底座(12)的固定螺帽(121)和混凝土基础螺丝(122)固定在混凝土基础(13)上；立杆(11)顶端水平设有支臂(14)，支臂(14)与立杆(11)之间设有支撑杆(15)，支撑杆(15)末端通过螺栓连接座(151)分别与立杆(11)和支臂(14)连接；

泥石流流速监测系统为：一个转轴(21)的内环(211)刚接于支臂(14)，转轴(21)的外环(213)沿其径向均匀固定多根绝缘刚性杆(22)，在绝缘刚性杆(22)的下部焊接有电阻刷(221)；绝缘刚性杆(22)的端部焊接有圆形叶片状的同速转叶(23)；转轴(21)两侧设有两根导线套筒(242)，通过连接座与支臂(14)连接；导线套筒末端设有电极探针(241)与电阻刷(221)配合接触；

泥石流泥位监测系统为：另一个转轴(21)的内环(211)刚接于支臂(14)，转轴(21)的外环(213)沿其径向固定两根绝缘刚性杆(22)，在其中一根绝缘刚性杆(22)的端部焊接有圆形叶片状的同速转叶(23)，另一根绝缘刚性杆的端部设有电极探针(37)；支臂(14)上设有外接支架(32)，通过螺栓连接座(151)与支臂(14)连接；外接支架(32)上焊接有外层保护罩(33)，保护罩弧形内壁上设有均匀电阻丝(31)，通过泥位测量导线(36)接入电路系统，均匀电阻丝(31)与电极探针(37)紧密接触；

电路系统为：泥石流流速监测系统的电极探针(241)与泥石流泥位监测系统中的电极探针(37)通过导线依次连接电流监测仪(42)、蓄电池(47)形成回路；同时电流监测仪(42)通过导线与模数转换器(44)连接，模数转换器(44)连接信号发射器(45)；立杆(11)中部设有机箱(48)，模数转换器(44)、信号发射器(45)和蓄电池(47)固定于机箱(48)内部。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，所述立杆(11)、支臂(14)以及支撑杆(15)通过内外连接螺纹(111)组装，可根据实际情况组装调整其长度。

3.根据权利要求1所述的一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，所述泥石流流速监测系统中的绝缘刚性杆(22)为八根，均由内外连接螺纹(111)组装调节长度，以满足不同沟深泥石流沟的监测需求。

4.根据权利要求1所述的一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，所述泥石流流速监测系统中的电极探针(241)与导线套筒(242)之间通过弹簧(34)连接；泥石流泥位监测系统中的电极探针(37)与绝缘刚性杆(22)之间通过弹簧(34)连接，电极探针(37)尖端伸出绝缘刚性杆(22)末端空孔，电极探针(37)尾端直径大于空孔的孔口直径。

5.根据权利要求1所述的一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，所述电路系统还包括太阳能光伏板(49)，太阳能光伏板(49)通过光伏板支架(491)安装在立杆(11)的顶部；太阳能光伏板(49)连接蓄电池(47)为其提供电源。

6.根据权利要求1所述的一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置，其特征在于，所述支臂(14)与立杆(11)为中空铝合金杆，支撑杆(15)为铝合金杆，绝缘刚性杆(22)为工程塑料、玻璃纤维或环氧树脂材料制造。

7.一种叶轮式泥石流流速及泥位监测预警装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选点预埋：选取泥石流流通区沟宽适宜且岸坡稳定之处作为试验点，测量试验点沟道横断面形态及面积，在沟道一侧岸坡安全部位挖一个一定深度的凹坑，在凹坑内浇筑混凝土基础(13)；

S2、安装支架系统：通过固定螺帽(121)和混凝土基础螺丝(122)将立杆(11)固定安装于混凝土基础(13)上，通过螺栓将支臂(14)和立杆(11)连接，之后将支撑杆(15)通过螺栓连接座(151)固定于立杆(11)和支臂(14)之间；

S3、安装监测系统：在竖向投影位于沟道中央附近的支臂(14)上间隔一定距离安装泥石流流速监测系统和泥石流泥位监测系统；

S4、调节泥石流流速监测结构：将焊接有电阻刷(221)的绝缘刚性杆(22)，根据泥石流沟深情况拼接至合适长度，并调整同速转叶(23)使其法向方向平行于沟道纵向方向，最后固定；

S5、调节泥石流泥位监测结构：将焊接有同速转叶(23)的绝缘刚性杆(22)，根据泥石流沟深情况，拼接绝缘刚性杆(22)至合适长度，并调整同速转叶(23)使其法向方向平行于沟道纵向方向，最后固定；

S6、安装电路系统：将电极探针(241)、电流监测仪(42)依次用导线连接组装；在立杆上安装机箱(48)；将蓄电池(47)、模数转换器(44)和信号发射器(45)安装在机箱中，并接到电流监测仪(42)；安装太阳能光伏板(49)，把太阳能光伏板(49)用导线连接蓄电池(47)并为其提供电力；

S7、信号监测：打开电源开关，泥石流未来临时电路处于断路状态；泥石流来临时，泥石流流速监测装置和泥石流泥位监测装置开始工作，电流信号监测仪(42)实时监测到电路中的电流变化并收集电流信号；

S8、信号处理与预警：电流监测仪(42)将电流信号发送到模数转换器(44)，随之将接收到的电流信号转换成数字信号，并发送给信号发射器(45)，信号发射器(45)将信号通过无线传输的方式发送到终端处理器，信号经过终端处理器处理后得到泥石流的流速和泥位；再结合试验点过流断面的面积，进行泥石流累计冲出量及峰值流量的计算，当泥石流累计冲出量或峰值流量达到预设的阈值，终端处理器立即将预警信号无线传送至当地预警装置，发出警报提醒当地居民及时疏散至安全区域。