水土流失自動監(jiān)測站BN-STJC108主要是由工作管理/數(shù)據(jù)采集存儲主控機、含沙量測量傳感器、地表流量傳感器組件、雨量計組成。由雨量計測量降雨強度及其隨時間的變化和總的降雨量與降雨歷時。地表流量傳感器組件自動測量地表流量，通過中心控制計算機軟件及參數(shù)設(shè)置計算隨時間變化的地表徑流流量，得到徑流流量的實時變化過程。含沙量測量傳感器在系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)雨量/徑流變化特征，在徑流垂直分布泥沙測量口，實時測量徑流含沙量。

采用工業(yè)控制級標準，含ARM處理器開發(fā)的智能控制管理、數(shù)據(jù)采集/存儲的控制器。系統(tǒng)可在太陽能電池支持下工作。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，系統(tǒng)自動上電啟動，各傳感器開始工作，系統(tǒng)按照設(shè)定的工作要求測量、采集存儲傳感器數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自備硬盤，可以存儲大量數(shù)據(jù)。通過通訊口可實時動態(tài)向上位計算機機傳輸各傳感器測量結(jié)果。也可以應(yīng)上位計算機的要求，向上位計算機發(fā)送存或清除存儲的數(shù)據(jù)。上位計算機可以顯示轉(zhuǎn)換后的降雨量、泥沙含量、徑流量、輸沙量的過程數(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監(jiān)測儀系統(tǒng) 徑流場泥沙流自動監(jiān)測系統(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)實際中水土保持主要相關(guān)參量的觀測。可以根據(jù)需要，提供下列實時、準確的數(shù)據(jù)：

降雨量、降雨歷時、雨強隨時間的變化；

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間的變化；

河流水流含沙量；

系統(tǒng)以實時在線狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測；

大量數(shù)據(jù)的采集與存儲；

測量數(shù)據(jù)的匯總、報表；

通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行測量數(shù)據(jù)的有線（固定電話）獲取。

2、儀器原理

  2.1概述

該水土流失自動監(jiān)測系統(tǒng)由自主開發(fā)的水土流失自動監(jiān)測系統(tǒng)工作管理/數(shù)據(jù)采集存儲主控機、含沙量測量傳感器、水位測量組件、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，自動測量水位變化，通過中心控制計算機軟件中量水堰模型庫及參數(shù)設(shè)置計算隨時間變化的徑流流量，

得到徑流流量的實時變化過程。用于小流域的監(jiān)測站系統(tǒng)，在徑流剖面垂直分布多個泥沙測量傳感器（標準系統(tǒng)配置4個傳感器），

測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。通過斷面泥沙含量及梯度分布以及由量水堰得到的流量，

計算獲得徑流輸沙量。通過工作管理/數(shù)據(jù)存儲軟件和主控機控制管理各個傳感器測量得到的泥沙含量、徑流量、降雨量的過程數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)的存儲，

并在有請求時通過由Modem和通信線路（電話網(wǎng)絡(luò)）向管理監(jiān)測中心遠程傳輸測量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集管理主控機采用工業(yè)控制級標準，含MPU開發(fā)的智能控制管理、數(shù)據(jù)采集/存儲的控制器。系統(tǒng)可在市電和太陽能電池（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，系統(tǒng)自動上電啟動，各傳感器開始工作，系統(tǒng)按照設(shè)定的工作要求測量、采集存儲傳感器數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)自備硬盤，可以存儲大量數(shù)據(jù)。通過通訊口可實時動態(tài)向上位計算機機傳輸各傳感器測量結(jié)果。也可以應(yīng)上位計算機的要求，

向上位計算機發(fā)送存或清除儲存的數(shù)據(jù)。上位計算機可以顯示轉(zhuǎn)換后的降雨量、泥沙含量、徑流量、輸沙量的過程數(shù)據(jù)和下載的歷史記錄數(shù)據(jù)。

并可以打印報表。

2.2泥沙測量傳感器

光在光學性質(zhì)不同的物(非均勻介)質(zhì)中具有下列衰減規(guī)律： 

式中L為光通過的介質(zhì)厚度，α為光強衰減系數(shù)，I0為通過介質(zhì)前的光強，I（L）為通過厚度為L的介質(zhì)后的光強。

由上式可以得出下式： 

其中α僅和含沙量密切相關(guān)。

測出透過一定距離(L)的泥沙水的光強I（L），通過介質(zhì)前的光強I0,用已知濃度的泥沙水進行標定，制成光電式含沙量探測器。

具有使用方便、小巧、穩(wěn)定，易于使用等優(yōu)點。

泥沙水通過槽間距為2厘米，光電式含沙量測量傳感器對不同土壤測量率定實驗結(jié)果表明，在含沙量0~400 kg/m3范圍內(nèi)，

測量精度誤差小于5%。

2.3液位測量傳感器

依據(jù)監(jiān)測流域區(qū)實際徑流情況修建量水堰，測量量水堰水位高度，利用量水堰公式計算流量。

所提供的軟件包含了若干常用的量水堰計算公式，包括三角堰、矩形堰和三角/矩形復(fù)合堰的計算公式。

可以通過管理軟件修改相關(guān)參數(shù)，以提高計算精度。

3、系統(tǒng)基本組成

1.工作管理/數(shù)據(jù)存儲主控機（1臺）

2.太陽能電源/備電模塊（一套）

3.液位計（1套）

4.含沙量測量傳感器（4個）

5.中心控制計算機數(shù)據(jù)下載管理分析軟件（一套）

6.Modem遠程數(shù)據(jù)傳送部件（1個）

7.監(jiān)測站控制管理軟件（1套）

4、系統(tǒng)參數(shù)性能

4.1參數(shù)

⑴ 含沙量測量采樣間隔2—99分鐘，可調(diào)。

⑵ 光電含沙量測量傳感器：

  測量范圍：0—30 kg/m3，測量誤差小于0.3kg/m3

  測量范圍：30—250 kg/m3，測量誤差小于4kg/m3

  測量范圍：0—1000 kg/m3，測量誤差小于17kg/m3

⑶ 小流域卡口站量水堰水測量誤差小于0.1厘米，

測量行程0—1.6米，量水堰流量計算模型予存軟件中。

 徑流實驗觀測場：3—3000毫升/秒

⑸ 功率：小于5瓦。

⑹ 體積：

主控機 23*11*430cm

   光電含沙量測量傳感器：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（含各傳感器）工作壽命：大于八年。

4.2性能

⑴ 全天候無人值守，自動測量存儲：徑流量、徑流含沙含量、輸沙量、降雨強度、降雨量。

⑵ 供電：實時數(shù)據(jù)自動采集、存儲可斷電工作7天。

⑶ 水土流失自動監(jiān)測站工作管理數(shù)據(jù)采集存儲主控機可本地存儲大量數(shù)據(jù)，可在現(xiàn)場通過R232接口下載數(shù)據(jù)；或在有遠程請求時通過Modem向管理中心傳輸數(shù)據(jù)。

⑷ 太陽能供電，平時無降雨或徑流時常規(guī)狀態(tài)為省電休眠狀態(tài)。

⑸ 具有在上位計算機上在線實時監(jiān)測、顯示各測量參數(shù)動態(tài)過程及曲線、歷史數(shù)據(jù)下載功能。

⑹ 可現(xiàn)場在數(shù)據(jù)管理主控機上自由設(shè)置采樣頻率及調(diào)校時鐘。

⑺ 中心控制計算機軟件可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制雨強、徑流、泥沙含量、，制表，計算降雨量小值，場次，徑流量，入滲量，水土流失量等。

⑻計算機內(nèi)已預(yù)存主要量水堰計算模型，由使用者選擇確定。

⑼一套主機可同時支持12/6套 泥沙含量/徑流量傳感器