(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210643320.3 (22)申请日 2022.06.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114719942 A (43)申请公布日 2022.07.08 (73)专利权人 水利部交通 运输部国家能源局南 京水利科 学研究院 地址 210029 江苏省南京市 鼓楼区广州路 223号 (72)发明人 路川藤　韩玉芳　罗小峰　钱明霞　 龚丽飞　张功瑾　丁伟　白一冰　 刘星璐　丁佩　丁宏伟　 (74)专利代理 机构 南京鑫之航知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 32410 专利代理师 姚兰兰(51)Int.Cl. G01G 3/14(2006.01) G01G 17/04(2006.01) E02B 1/02(2006.01) H04N 7/18(2006.01) 审查员 刘妍 (54)发明名称 捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测 系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种捕集双向流推移质输沙 量的自动称 重监测系统及其方法。 该系统包括用 于集沙收集的集沙设备和安装在集沙设备上用 于监测的监测设备； 集沙设备的内部设有上游集 沙盒和下游 集沙盒， 且设有用于覆盖上游集沙盒 或下游集沙盒的翻板。 本发明设计的可双向流进 行泥沙捕集的试验设备， 避免了单向流的泥沙捕 集试验设备现有的不足， 无需二次称重， 降低了 误差影响， 可直接进行试验操作， 能够检测计算 涨落潮输沙量、 比例和过程， 整体简单便捷， 并改 善了系统构成， 使其具有视频监控和数据的直观 输出、 记录等功能， 进而提高了检测试验的效果， 且整体的检测数据精确， 智能化 程度高。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114719942 B 2022.08.16 CN 114719942 B 1.一种捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 包括用于集沙收 集的集沙设备和安装在所述 集沙设备 上用于监测的监测设备； 所述集沙设备的内部中心位置设有 隔板， 且集沙设备被隔板分割成相同容量和规格的 上游集沙盒 （7） 和下游 集沙盒 （71） ， 上游 集沙盒 （7） 和下游集沙盒 （71） 在相互远离的一侧位 置均对应的设有相同规格的泥沙进口， 其中上游集沙盒 （7） 对应的设有上游集沙盒泥沙进 口 （4） ， 下游 集沙盒 （71） 对应的设有下游 集沙盒泥沙进口 （4 1） ； 所述隔板的顶部设有用于覆 盖上游集沙盒 （7） 或下游 集沙盒 （71） 的翻板 （5） ， 翻板 （5） 活动连接集沙设备， 当水流经过集 沙设备时， 翻板 （5） 的一侧在水流的作用下翘起并覆盖下游集沙盒 （71） ， 使泥沙从上游集沙 盒泥沙进口 （4） 进入上游集沙盒 （7） ； 所述监测设备包括用于检测上游集沙盒 （7） 和下游集沙盒 （71） 内沙体重量的防水电子 秤 （3） 、 用于监测上游 集沙盒 （7） 和下游集沙盒 （71） 输沙过程状态的摄像机 （10） 以及用于信 息传输的数据采集仪， 所述监测设备通过数据采集仪信号连接监控终端 （20） ； 还包括以下 步骤： 步骤1： 在物理模型 试验区域 开挖与集沙设备 大小相当的基坑和线槽； 步骤2： 安装集沙设备， 将硬质防水电源线套管 （13） 安置在线槽中， 并使其不凸出于河 床； 步骤3： 在物理模型 上游水域铺设沙带， 开始模型 试验； 步骤4： 当集沙设备内有推移质沙体进入后， 积压在集沙设备的底部产生重量， 所述防 水电子秤 （3） 将电阻值变化转换为电信号的变化并发送给集线器 （15） ， 数据采集仪设置定 时采集周期和数据定时上传周期， 到达采集时间时， 进 行采集并进 行本地存储， 同时将采集 到的数据也同步移位至串行通信口， 通过无线传输模块 （17） 上传至上位机， 上位机通过监 控终端 （20） 对集沙设备进行实时监控； 步骤5： 物理模型试验过程中， 开启摄像设备， 所述摄像机 （10） 采集水下图像信息并传 输给集线器 （15） ， 经信号放大后， 由无线传输模块 （17） 经信号天线 （1） 上传至监控终端 （20） ， 监控终端 （20） 设置好保存时间 间隔后， 自动保存试验的输 沙过程录像； 步骤6： 物理模型试验结束后， 监控终端 （20） 基于获取的监测设备检测的数据， 并通过 底沙重量及涨落潮比例的计算方法计算推移质涨落潮输沙量和涨落潮输沙比例， 具体地设 置上游集沙盒 （7） 泥沙 重量GiA与上游集沙盒 （7） 水中泥沙 重量WiA之间的关系为： ； 其中， 为相同泥沙 体积的水重； 则通过上式可得出： ； 其中， 为沙的重度， 为水的重度； 同理， 通过上述步骤可计算下游集沙盒 （71） 中的泥沙质量 ， 则涨落潮输沙量比例 ； 输出集沙设备中的泥沙数据， 绘制输沙量过程曲线， 同时观看输沙过程录 像， 分析泥沙来源以及试验结果的合理性。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114719942 B 22.如权利要求1所述的捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 所 述翻板 （5） 通过旋转轴 （6） 活动连接集沙设备的内壁， 翻板 （5） 的尺寸大于所述上游集沙盒 （7） 顶部区域 面积， 所述 集沙设备、 上游集沙盒 （7） 和下游集沙盒 （71） 均设置为长方体。 3.如权利要求2所述的捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 所 述防水电子秤 （3） 在集沙 设备中设有两个， 分别安装在上游 集沙盒 （7） 和下游 集沙盒 （71） 的 内腔底部， 所述摄像机 （10） 通过摄像机支架 （8） 呈对称状安装在隔板的顶部两侧侧壁上， 并 位于旋转轴 （6） 的下 方位置， 且所述摄 像机 （10） 的外 部设有摄 像机防水罩 （9） 。 4.如权利要求1所述的捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 所 述集沙设备的外壁开设信号线输出卡槽 （12） 、 电源线接槽 （2） 和与电源线接槽 （2） 接通的供 电线路卡槽 （11） ， 所述信号线输出卡槽 （12） 中安装有信号天线 （1） ， 所述电源线接槽 （2） 和 供电线路卡槽 （1 1） 中安装有硬质防水电源线 套管 （13） 。 5.如权利要求4所述的捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 所 述数据采集仪包括与所述监测设备连接的集线器 （15） 、 与所述集线器 （15） 连接的信号放大 器 （16） 、 与所述信 号放大器 （16） 连接的无线传输模块 （17） 以及用于供电的电源模块 （14） ， 所述集线器 （15） 和信号 放大器 （16） 均电性连接电源 模块 （14） 。 6.如权利要求1所述的捕集双向流推移质输沙量的自动称重监测系统， 其特征在于， 所 述监控终端 （20） 包括用于所述监测设备信号周期性获取的捕集模块 （201） 、 用于数据信息 呈现的显示模块 （202） 、 用于数据处理的处理模块 （203） 和用于储存用户数据的存储模块 （204） 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114719942 B 3