水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)站BN-STJC108主要是由工作管理/數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)主控機(jī)、含沙量測(cè)量傳感器、地表流量傳感器組件、雨量計(jì)組成。由雨量計(jì)測(cè)量降雨強(qiáng)度及其隨時(shí)間的變化和總的降雨量與降雨歷時(shí)。地表流量傳感器組件自動(dòng)測(cè)量地表流量，通過(guò)中心控制計(jì)算機(jī)軟件及參數(shù)設(shè)置計(jì)算隨時(shí)間變化的地表徑流流量，得到徑流流量的實(shí)時(shí)變化過(guò)程。含沙量測(cè)量傳感器在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)雨量/徑流變化特征，在徑流垂直分布泥沙測(cè)量口，實(shí)時(shí)測(cè)量徑流含沙量。
采用工業(yè)控制級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含ARM處理器開發(fā)的智能控制管理、數(shù)據(jù)采集/存儲(chǔ)的控制器。系統(tǒng)可在太陽(yáng)能電池支持下工作。正常情況下，系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。在有降雨或徑流產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)上電啟動(dòng)，各傳感器開始工作，系統(tǒng)按照設(shè)定的工作要求測(cè)量、采集存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自備硬盤，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。通過(guò)通訊口可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)向上位計(jì)算機(jī)機(jī)傳輸各傳感器測(cè)量結(jié)果。也可以應(yīng)上位計(jì)算機(jī)的要求，向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送存或清除存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。上位計(jì)算機(jī)可以顯示轉(zhuǎn)換后的降雨量、泥沙含量、徑流量、輸沙量的過(guò)程數(shù)據(jù)和下載的歷史記錄數(shù)據(jù)。并可以生成Excel表格。
卡口站水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng) 徑流場(chǎng)泥沙流自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1、儀器用途
本產(chǎn)品應(yīng)用于滿足水土保持科研、管理、生產(chǎn)實(shí)際中水土保持主要相關(guān)參量的觀測(cè)?？梢愿鶕?jù)需要，提供下列實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)：
降雨量、降雨歷時(shí)、雨強(qiáng)隨時(shí)間的變化；
小流域卡口站產(chǎn)流量、水流含沙量、流域產(chǎn)沙量/輸沙量及其隨時(shí)間的變化；
野外徑流小區(qū)徑流流量、徑流泥沙含量、徑流輸沙量，及其上述參數(shù)隨時(shí)間的變化；
室內(nèi)人工模擬降雨坡面產(chǎn)流的流量、水流含沙量、徑流輸沙量及其隨時(shí)間的變化；
河流水流含沙量；
系統(tǒng)以實(shí)時(shí)在線狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；
大量數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)；
測(cè)量數(shù)據(jù)的匯總、報(bào)表；
通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的有線（固定電話）獲取。
2、儀器原理
2.1概述
該水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由自主開發(fā)的水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作管理/數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)主控機(jī)、含沙量測(cè)量傳感器、水位測(cè)量組件、單體式和復(fù)合式量水堰組成。
在流域的出水口建立量水堰，自動(dòng)測(cè)量水位變化，通過(guò)中心控制計(jì)算機(jī)軟件中量水堰模型庫(kù)及參數(shù)設(shè)置計(jì)算隨時(shí)間變化的徑流流量，
得到徑流流量的實(shí)時(shí)變化過(guò)程。用于小流域的監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)，在徑流剖面垂直分布多個(gè)泥沙測(cè)量傳感器（標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)配置4個(gè)傳感器），
測(cè)量徑流斷面含沙量的梯度分布。系統(tǒng)具備多獲取6通道數(shù)據(jù)的能力。通過(guò)斷面泥沙含量及梯度分布以及由量水堰得到的流量，
計(jì)算獲得徑流輸沙量。通過(guò)工作管理/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件和主控機(jī)控制管理各個(gè)傳感器測(cè)量得到的泥沙含量、徑流量、降雨量的過(guò)程數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，
并在有請(qǐng)求時(shí)通過(guò)由Modem和通信線路（電話網(wǎng)絡(luò)）向管理監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集管理主控機(jī)采用工業(yè)控制級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含MPU開發(fā)的智能控制管理、數(shù)據(jù)采集/存儲(chǔ)的控制器。系統(tǒng)可在市電和太陽(yáng)能電池（含備電）支持下工作。
正常情況下，系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。在有降雨或徑生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)上電啟動(dòng)，各傳感器開始工作，系統(tǒng)按照設(shè)定的工作要求測(cè)量、采集存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)自備硬盤，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。通過(guò)通訊口可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)向上位計(jì)算機(jī)機(jī)傳輸各傳感器測(cè)量結(jié)果。也可以應(yīng)上位計(jì)算機(jī)的要求，
向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送存或清除儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。上位計(jì)算機(jī)可以顯示轉(zhuǎn)換后的降雨量、泥沙含量、徑流量、輸沙量的過(guò)程數(shù)據(jù)和下載的歷史記錄數(shù)據(jù)。
并可以打印報(bào)表。
2.2泥沙測(cè)量傳感器
光在光學(xué)性質(zhì)不同的物(非均勻介)質(zhì)中具有下列衰減規(guī)律：
式中L為光通過(guò)的介質(zhì)厚度，α為光強(qiáng)衰減系數(shù)，I0為通過(guò)介質(zhì)前的光強(qiáng)，I（L）為通過(guò)厚度為L(zhǎng)的介質(zhì)后的光強(qiáng)。
由上式可以得出下式：
其中α僅和含沙量密切相關(guān)。
測(cè)出透過(guò)一定距離(L)的泥沙水的光強(qiáng)I（L），通過(guò)介質(zhì)前的光強(qiáng)I0,用已知濃度的泥沙水進(jìn)行標(biāo)定，制成光電式含沙量探測(cè)器。
具有使用方便、小巧、穩(wěn)定，易于使用等優(yōu)點(diǎn)。
泥沙水通過(guò)槽間距為2厘米，光電式含沙量測(cè)量傳感器對(duì)不同土壤測(cè)量率定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在含沙量0~400 kg/m3范圍內(nèi)，
測(cè)量精度誤差小于5%。
2.3液位測(cè)量傳感器
依據(jù)監(jiān)測(cè)流域區(qū)實(shí)際徑流情況修建量水堰，測(cè)量量水堰水位高度，利用量水堰公式計(jì)算流量。
所提供的軟件包含了若干常用的量水堰計(jì)算公式，包括三角堰、矩形堰和三角/矩形復(fù)合堰的計(jì)算公式。
可以通過(guò)管理軟件修改相關(guān)參數(shù)，以提高計(jì)算精度。
3、系統(tǒng)基本組成
1.工作管理/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主控機(jī)（1臺(tái)）
2.太陽(yáng)能電源/備電模塊（一套）
3.液位計(jì)（1套）
4.含沙量測(cè)量傳感器（4個(gè)）
5.中心控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)下載管理分析軟件（一套）
6.Modem遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送部件（1個(gè)）
7.監(jiān)測(cè)站控制管理軟件（1套）
4、系統(tǒng)參數(shù)性能
4.1參數(shù)
⑴ 含沙量測(cè)量采樣間隔2—99分鐘，可調(diào)。
⑵ 光電含沙量測(cè)量傳感器：
測(cè)量范圍：0—30 kg/m3，測(cè)量誤差小于0.3kg/m3
測(cè)量范圍：30—250 kg/m3，測(cè)量誤差小于4kg/m3
測(cè)量范圍：0—1000 kg/m3，測(cè)量誤差小于17kg/m3
⑶ 小流域卡口站量水堰水測(cè)量誤差小于0.1厘米，
測(cè)量行程0—1.6米，量水堰流量計(jì)算模型予存軟件中。
徑流實(shí)驗(yàn)觀測(cè)場(chǎng)：3—3000毫升/秒
⑸ 功率：小于5瓦。
⑹ 體積：
主控機(jī) 23*11*430cm
光電含沙量測(cè)量傳感器：50*70*230mm
⑺ 應(yīng)用溫度范圍：
存放：-40—80度
工作：0(不結(jié)冰)—60℃
⑻ 儀器整機(jī)（含各傳感器）工作壽命：大于八年。
4.2性能
⑴ 全天候無(wú)人值守，自動(dòng)測(cè)量存儲(chǔ)：徑流量、徑流含沙含量、輸沙量、降雨強(qiáng)度、降雨量。
⑵ 供電：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)可斷電工作7天。
⑶ 水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)站工作管理數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)主控機(jī)可本地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，可在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)R232接口下載數(shù)據(jù)；或在有遠(yuǎn)程請(qǐng)求時(shí)通過(guò)Modem向管理中心傳輸數(shù)據(jù)。
⑷ 太陽(yáng)能供電，平時(shí)無(wú)降雨或徑流時(shí)常規(guī)狀態(tài)為省電休眠狀態(tài)。
⑸ 具有在上位計(jì)算機(jī)上在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示各測(cè)量參數(shù)動(dòng)態(tài)過(guò)程及曲線、歷史數(shù)據(jù)下載功能。
⑹ 可現(xiàn)場(chǎng)在數(shù)據(jù)管理主控機(jī)上自由設(shè)置采樣頻率及調(diào)校時(shí)鐘。
⑺ 中心控制計(jì)算機(jī)軟件可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制雨強(qiáng)、徑流、泥沙含量、，制表，計(jì)算降雨量小值，場(chǎng)次，徑流量，入滲量，水土流失量等。
⑻計(jì)算機(jī)內(nèi)已預(yù)存主要量水堰計(jì)算模型，由使用者選擇確定。
⑼一套主機(jī)可同時(shí)支持12/6套 泥沙含量/徑流量傳感器
