本發(fā)明涉及一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)和方法，是一種水文實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方法，是一種應(yīng)用于水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

建立水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)，開(kāi)展指定地點(diǎn)水土流失監(jiān)測(cè)是開(kāi)展水土保持研究、水土流失治理，以及生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治等主要手段。標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)小區(qū)的水平投影尺寸一般為長(zhǎng)20m寬5m，在下游中間部位設(shè)出水口。其徑流泥沙過(guò)程監(jiān)測(cè)主要采用等量分流原理進(jìn)行基于次降雨過(guò)程的監(jiān)測(cè)。即在小區(qū)的出水口位置布設(shè)承接池或承接桶，在承接池外側(cè)統(tǒng)一水平高度設(shè)多個(gè)相同的出水口，然后接取其中一個(gè)出水口的徑流泥沙。待一次徑流泥沙過(guò)程結(jié)束后，采用人工測(cè)量的方式獲取單個(gè)出水口的徑流量和泥沙量，然后乘以出水口個(gè)數(shù)并加上承接池內(nèi)的水量和泥沙，即為本次降雨過(guò)程的產(chǎn)流量和侵蝕產(chǎn)沙量。

上述方式在應(yīng)用中存在著如下問(wèn)題：（1）水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)為避免人工干擾，一般建設(shè)在偏遠(yuǎn)和交通不便的位置，完成一次監(jiān)測(cè)后，難以清理泥沙為下一次侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程監(jiān)測(cè)做準(zhǔn)備。（2）只能進(jìn)行總的產(chǎn)水、產(chǎn)沙監(jiān)測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水、產(chǎn)沙過(guò)程監(jiān)測(cè)，為了獲取水沙過(guò)程，需要專(zhuān)人值守，然而由于降雨和產(chǎn)流的不確定性，往往難以獲得產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程監(jiān)測(cè)機(jī)會(huì)，并獲取數(shù)據(jù)。（3）獲取的徑流、泥沙數(shù)據(jù)往往不準(zhǔn)確，參考作用有限。主要是因?yàn)槭芙涤陱?qiáng)度變化，以及監(jiān)測(cè)小區(qū)出水口位置、承接池位置等的影響，監(jiān)測(cè)小區(qū)出流過(guò)程大小變化時(shí)承接池內(nèi)的水位條件、泥沙沉積條件等均會(huì)發(fā)生變化，造成出水口的出流過(guò)程和含沙量過(guò)程存在較大差異，使得降雨產(chǎn)流過(guò)程越長(zhǎng)則單個(gè)出水口的徑流量和泥沙量的代表性越差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)和方法。所述的系統(tǒng)和方法能夠?qū)崿F(xiàn)水體保持徑流小區(qū)的自動(dòng)化自動(dòng)連續(xù)取樣、自動(dòng)化清理和維護(hù)，對(duì)樣品進(jìn)行自動(dòng)化保存，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)，包括：安裝在四面有百葉窗的箱體中的取樣子系統(tǒng)、樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)，清理子系統(tǒng)以及降雨傳感器；多個(gè)環(huán)繞在根據(jù)取水狀況而間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形取樣履帶周?chē)娜油?，所述的取樣桶通過(guò)自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)與取樣環(huán)形履帶連接；所述的取樣子系統(tǒng)還設(shè)有與小區(qū)徑流出水口管道連接的取樣口，所述的取樣口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)取樣桶的上口并設(shè)有水位計(jì)，所述的水位計(jì)與控制子系統(tǒng)電連接，所述的控制子系統(tǒng)與帶動(dòng)取樣環(huán)形履帶運(yùn)行的電機(jī)連接，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有計(jì)算雨水充盈一個(gè)取樣桶時(shí)間的計(jì)時(shí)器和一場(chǎng)降雨充盈取樣桶次數(shù)的計(jì)次器；所述的樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)為設(shè)有蛇形軌道的樣品存儲(chǔ)區(qū)，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)在一個(gè)取樣桶的停止位上，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)有環(huán)形存儲(chǔ)履帶。

進(jìn)一步的，所述的取樣筒為上部為倒圓臺(tái)，下部為圓柱形，底部設(shè)有活門(mén)，圓柱部分設(shè)有至少兩個(gè)卡固環(huán)。

進(jìn)一步的，所述的取樣筒的圓臺(tái)部分設(shè)有與軌道相配合的凹弧形卡固槽。

進(jìn)一步的，所述的電源子系統(tǒng)包括，蓄電池，所述的蓄電池與太陽(yáng)能電池板連接。

進(jìn)一步的，所述的清理子系統(tǒng)包括：設(shè)置在一個(gè)取樣筒停止位上的可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)和自動(dòng)沖洗器。

進(jìn)一步的，所述的自動(dòng)清洗器包括：設(shè)置在所述箱體頂部的集水盤(pán)，所述的集水盤(pán)與帶有過(guò)濾器的儲(chǔ)水箱管道連接，所述的儲(chǔ)水箱與沖洗泵管道連接，所述的沖洗泵與能夠自動(dòng)伸縮的噴頭連接，所述集水盤(pán)中設(shè)有縱橫排列的隔板。

進(jìn)一步的，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)器，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心連接。

一種使用上述系統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存方法，所述的方法的步驟如下：

參數(shù)設(shè)置的步驟：將取樣保存系統(tǒng)安裝室外小區(qū)坡面的下游，設(shè)置取樣桶水位高度、觀測(cè)頻率各項(xiàng)參數(shù)；

儲(chǔ)存電能的步驟：在有陽(yáng)光天候，太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)換為電能后存儲(chǔ)在蓄電池中，這時(shí)控制子系統(tǒng)處于用電量極少的休眠狀態(tài)；

喚醒的步驟：降雨開(kāi)始時(shí)，所述的降雨傳感器喚醒控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)被喚醒后與遠(yuǎn)程管理中心建立聯(lián)系；同時(shí)，集水盤(pán)開(kāi)始收集雨水，過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中備用；

取樣和計(jì)量雨量的步驟：小區(qū)產(chǎn)生徑流時(shí)，水位計(jì)以至少50次/秒的頻率計(jì)量取樣桶中的水位，控制子系統(tǒng)開(kāi)始記錄出水口產(chǎn)流時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)取樣桶中的水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制子系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)并驅(qū)動(dòng)環(huán)形取樣履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，使下一個(gè)取樣桶進(jìn)入取樣口下方，進(jìn)入下一輪取樣，如此循環(huán)往復(fù)，控制子系統(tǒng)不斷的記錄取樣桶的取樣次數(shù)和出水口產(chǎn)流時(shí)間，作為計(jì)量徑流量、含沙量的依據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程管理中心；

選擇存儲(chǔ)水樣的步驟：根據(jù)觀測(cè)需求依據(jù)設(shè)定間隔或者隨機(jī)抽取取樣桶送入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，控制子系統(tǒng)記錄抽取的取樣桶數(shù)量；

清洗的步驟：沒(méi)有被選中存儲(chǔ)的取樣筒沿環(huán)形取樣履帶進(jìn)入清洗區(qū)，打開(kāi)取樣筒底部活門(mén)，放出取樣筒中的水和泥沙，可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)夾住取樣筒并震動(dòng)，開(kāi)啟沖洗泵抽取存儲(chǔ)的雨水，噴頭伸出對(duì)取樣筒進(jìn)行清洗，清洗后取樣筒隨環(huán)形取樣履帶繼續(xù)前行，準(zhǔn)備下一次取樣；

停止的步驟：降雨結(jié)束后，降雨傳感器發(fā)出降雨停止的信號(hào)，控制子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)，如果繼續(xù)下雨則再次進(jìn)入工作狀態(tài)，如果幾個(gè)小時(shí)沒(méi)有降雨，則進(jìn)入休眠狀態(tài)，如果有陽(yáng)光出現(xiàn)，則進(jìn)入充電狀態(tài)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一整套自動(dòng)循環(huán)使用的取樣桶，取樣桶通過(guò)環(huán)形取樣履帶不斷的對(duì)小區(qū)產(chǎn)生的徑流進(jìn)行取樣，并記錄取樣次數(shù)，同時(shí)按設(shè)定間隔或隨機(jī)選擇抽取取樣桶進(jìn)行儲(chǔ)存，以便之后的研究，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)完全無(wú)人化的自動(dòng)取樣和自動(dòng)抽樣，經(jīng)過(guò)對(duì)取樣次數(shù)的計(jì)量可以精確的計(jì)算出小區(qū)徑流泥沙量，實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)中徑流泥沙過(guò)程的完全自動(dòng)化取樣和存儲(chǔ)樣品，大大減少了人員野外工作量，節(jié)約了人力和實(shí)驗(yàn)成本。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一所述取樣子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例一所述的蛇形軌道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二所述的取樣桶的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例三所述的帶凹弧的取樣桶結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例四所述的電源子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例五、六所述的清洗子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

本實(shí)施例是一種水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存系統(tǒng)，如圖1、2、3所示。本實(shí)施例包括：安裝在四面有百葉窗701頂部有集水盤(pán)702的箱體7中的取樣子系統(tǒng)1、樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)3、控制子系統(tǒng)4、電源子系統(tǒng)5，清理子系統(tǒng)6，以及降雨傳感器2，如圖1所示。多個(gè)環(huán)繞在根據(jù)取水狀況而間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形取樣履帶周?chē)娜油?，所述的取樣桶通過(guò)自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)與取樣環(huán)形取樣履帶連接。所述的取樣子系統(tǒng)還設(shè)有與小區(qū)徑流出水口管道連接的取樣口101，所述的取樣口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)取樣桶102的上口并設(shè)有水位計(jì)103，所述的水位計(jì)與控制子系統(tǒng)電連接，所述的控制子系統(tǒng)與帶動(dòng)環(huán)形取樣履帶104運(yùn)行的電機(jī)連接（如圖2所示，由于做圖的限制圖2中只畫(huà)出了一個(gè)取樣桶，實(shí)際中應(yīng)當(dāng)有多個(gè)取樣桶圍繞在環(huán)形取樣履帶周?chē)?，所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有計(jì)算雨水充盈一個(gè)取樣桶時(shí)間的計(jì)時(shí)器和一場(chǎng)降雨充盈取樣桶次數(shù)的計(jì)次器；所述的樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)為設(shè)有蛇形軌道301（如圖3所示）的樣品存儲(chǔ)區(qū)302，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)在一個(gè)取樣桶的停止位上，所述的蛇形軌道起點(diǎn)設(shè)有環(huán)形存儲(chǔ)履帶303。

本實(shí)施例所述的水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)：小區(qū)）是一種在多個(gè)并排設(shè)置在野外的傾斜槽體，槽體通常用水泥或其他不透水的材料構(gòu)筑，其中填埋了實(shí)驗(yàn)用的土壤，形成帶有坡面的土壤實(shí)驗(yàn)區(qū)。小區(qū)主要檢測(cè)雨水對(duì)土壤坡面的作用。小區(qū)下端設(shè)置接收徑流的結(jié)構(gòu)，將所有在坡面上的雨水都要收集在一起，通過(guò)管道輸出。本實(shí)施例則是將這些收集的雨水，包括坡面產(chǎn)生的徑流和直接降下的雨水，一起計(jì)量，得到坡面徑流和侵蝕泥沙過(guò)程的數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例是一個(gè)適應(yīng)野外工作的環(huán)境獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)，無(wú)需人員值守，就可以連續(xù)工作數(shù)十天或數(shù)月，甚至一年以上。這個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)具有保護(hù)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的箱體，自給自足的電源系統(tǒng)，以及自己的供水清理系統(tǒng)。所述的箱體將大部分的設(shè)備包容在其中。由于整個(gè)系統(tǒng)帶有多種電子設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備，為防止降雨中將電子設(shè)備打濕而發(fā)生故障，可以設(shè)置防雨箱體。防雨箱體材質(zhì)為塑料或不銹鋼，并在四個(gè)側(cè)面中部設(shè)百葉窗結(jié)構(gòu)通風(fēng)窗。箱體一側(cè)上部設(shè)自動(dòng)控制裝置的防雨控制面板。箱體內(nèi)可以通過(guò)箱體上的百葉窗與外部空氣聯(lián)通，并通過(guò)一定的隔絕手段，使箱體內(nèi)保持清潔干凈的工作環(huán)境。

由于是野外作業(yè)的電子和機(jī)械結(jié)合的設(shè)備，需要設(shè)置電源。所述的電源子系統(tǒng)可以是與市電連接的變壓電源系統(tǒng)，也可以是利用自然力，如果太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、水流等自然力能力轉(zhuǎn)換的電能，利用蓄電池存儲(chǔ)電能，在降雨檢測(cè)時(shí)使用。

本實(shí)施例所述的取樣子系統(tǒng)是一套接水和計(jì)量徑流量的機(jī)構(gòu)，這套機(jī)構(gòu)的主體是一條環(huán)形取樣履帶，有多個(gè)取樣桶，各個(gè)取樣桶當(dāng)上口密集并排排列，一個(gè)接一個(gè)，以便能夠?qū)⑷涌诹鞒龅乃魍耆占?，盡量不灑出取樣桶之外。

環(huán)形取樣履帶由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，能夠產(chǎn)生間歇的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)一個(gè)取樣桶被徑流裝滿(mǎn)后，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)環(huán)形取樣履帶運(yùn)動(dòng)一段，將另一個(gè)取樣桶放在出水下方，繼續(xù)收集取樣，環(huán)形取樣履帶不斷的間歇運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)一個(gè)個(gè)取樣桶不斷的在出水口下面接水，形成計(jì)量水量和泥沙的功能。

環(huán)形取樣履帶上設(shè)有卡鉤，卡鉤與取樣桶上的卡固環(huán)結(jié)合，形成環(huán)形取樣履帶與取樣桶的連接機(jī)構(gòu)。取樣桶需要與環(huán)形取樣履帶脫離時(shí)，可以采用環(huán)形取樣履帶下降，取樣桶被托起，卡鉤與卡固環(huán)脫離，取樣桶和環(huán)形取樣履帶脫離。

取樣口上可以設(shè)置水位計(jì)，計(jì)量取樣桶中水位的高度，達(dá)到一定的高度后，水位計(jì)即通知控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)則控制環(huán)形取樣履帶運(yùn)動(dòng)，使正在接水的取樣桶移開(kāi)，換一個(gè)空取樣桶繼續(xù)接水。水位傳感器可以采用超聲波傳感器，或其他能夠輸出電信號(hào)的水位測(cè)量傳感器。

取樣桶的形狀為倒圓臺(tái)形和圓柱體結(jié)合。圓臺(tái)上端直徑d1，下端直徑d2，下端接h2高度的圓柱形，圓臺(tái)體部分高度h3。上端1/5位置設(shè)內(nèi)凹弧形卡固槽，下端設(shè)鉸鏈與底連接和密封，并實(shí)現(xiàn)在傳動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)與環(huán)形取樣履帶的卡固和底部密封。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)環(huán)形取樣履帶做圓周運(yùn)動(dòng)。環(huán)形取樣履帶每隔50cm設(shè)取樣桶卡固槽，環(huán)形取樣履帶直段1m長(zhǎng)，弧段為直徑1m的半圓。水位計(jì)用于監(jiān)測(cè)取樣桶內(nèi)水面高度，由控制系統(tǒng)高頻率讀取水位數(shù)據(jù)，達(dá)到設(shè)定水位，立即控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)環(huán)形取樣履帶結(jié)束取樣。同時(shí)準(zhǔn)備下一次的取樣。

取樣桶也可以是其他形狀，如圓柱形，或多邊棱柱形等。

所述的水位計(jì)可以采用超聲波水位計(jì)，或其他類(lèi)似能夠產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)信號(hào)的水位計(jì)。

樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)的作用是存儲(chǔ)一些在取樣過(guò)程中按一定間隔（例如：按環(huán)形取樣履帶轉(zhuǎn)一圈抽取一個(gè)，或轉(zhuǎn)兩圈抽取一個(gè)等）或隨機(jī)抽取的取樣桶作為樣品存儲(chǔ)下來(lái)，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析。樣品存儲(chǔ)子系統(tǒng)利用取樣桶上部的內(nèi)凹弧形卡固槽和導(dǎo)軌進(jìn)行緊密排列和傳動(dòng)。取樣前在準(zhǔn)備區(qū)呈蛇形緊密排列，取樣后在儲(chǔ)存區(qū)蛇形緊密排列。蛇形排布是增加軌道的多個(gè)轉(zhuǎn)彎，在相對(duì)小的空間內(nèi)盡量存儲(chǔ)更多的取樣桶。

清洗子系統(tǒng)的作用是將不打算存儲(chǔ)的取樣桶排出其中的水和泥沙，作為下一輪取樣使用。當(dāng)取樣桶隨環(huán)形取樣履帶達(dá)到清洗位置的時(shí)候，打開(kāi)取樣桶底蓋，并進(jìn)行其內(nèi)壁下2/3部位的一次往復(fù)清洗。清洗子系統(tǒng)包括儲(chǔ)水箱、水泵、導(dǎo)水管、由電機(jī)帶動(dòng)伸縮的噴頭。清洗用的水源，可以是收集的降雨。通過(guò)在箱體頂部設(shè)置集水盤(pán)收集雨水，過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中作為水源。利用水泵增加水壓，使噴頭噴射水流清洗取樣桶下2/3區(qū)域。在電機(jī)的帶動(dòng)下循環(huán)往復(fù)幾次，將取樣桶清洗干凈，完畢后稱(chēng)重待用。為清洗干凈，清洗子系統(tǒng)可以設(shè)置超聲波振動(dòng)器，帶動(dòng)清洗中的取樣桶震動(dòng)，將取樣桶中的泥沙和水完全清除。

控制子系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能的電子設(shè)備，可以是普通pc電腦，或者是工控計(jì)算機(jī)，或是嵌入式系統(tǒng)等?？刂谱酉到y(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制中心連接，為節(jié)省能源，可以設(shè)置降雨傳感器，在沒(méi)有降雨的情況下，控制子系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)降雨出現(xiàn)時(shí)，降雨傳感器喚醒向控制子系統(tǒng)發(fā)出降雨開(kāi)始的信息，開(kāi)啟控制子系統(tǒng)。

控制子系統(tǒng)除了控制環(huán)形取樣履帶的運(yùn)行外，還要記錄和存儲(chǔ)降雨開(kāi)始時(shí)間t1、降雨強(qiáng)度i、降雨量p，監(jiān)測(cè)小區(qū)出水口出流時(shí)間t2，取樣桶接取水樣開(kāi)始時(shí)間t3、結(jié)束時(shí)間t4等各項(xiàng)數(shù)據(jù)?？刂谱酉到y(tǒng)還要控制超聲換能器對(duì)取樣桶內(nèi)水樣進(jìn)行超聲震動(dòng)，還要記錄水位計(jì)測(cè)定的取樣桶內(nèi)水深h1，控制打開(kāi)取樣桶底板，排空取樣桶，控制加壓泵和微型清洗噴頭往復(fù)清洗取樣桶，控制子系統(tǒng)還要根據(jù)設(shè)定值控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)間隔取樣或根據(jù)降雨強(qiáng)度加密取樣。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例是實(shí)施例一的改進(jìn)，是實(shí)施例一關(guān)于取樣桶的細(xì)化。本實(shí)施例所述的取樣桶的上部為倒圓臺(tái)1021，下部為圓柱形1022，底部設(shè)有活門(mén)1023，圓柱部分設(shè)有至少兩個(gè)卡固環(huán)1024，如圖4所示。

取樣桶可以采用不銹鋼或高強(qiáng)度塑料制作?；铋T(mén)可以采用電磁開(kāi)關(guān)控制打開(kāi)和關(guān)閉?？ü汰h(huán)的作用與環(huán)形取樣履帶的卡鉤1041配合，卡鉤鉤在卡固環(huán)上，環(huán)形取樣履帶就可以帶動(dòng)取樣桶運(yùn)行?？ü凯h(huán)可以設(shè)置2-4個(gè)，多設(shè)置卡箍環(huán)，可以使環(huán)形取樣履帶與取樣桶結(jié)合得更加穩(wěn)固，但卡箍環(huán)過(guò)多也會(huì)使系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，容易產(chǎn)生故障。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例是上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于取樣桶的細(xì)化。本實(shí)施例所述的取樣桶的圓臺(tái)部分設(shè)有與軌道105相配合的凹弧形卡固槽1025，所述的環(huán)形取樣履帶設(shè)有下落機(jī)構(gòu)1042，如圖5。

凹弧形卡箍槽的作用是與軌道配合，軌道嵌在凹槽中，使取樣槽能夠沿軌道滑動(dòng)。環(huán)形取樣履帶下落機(jī)構(gòu)能夠使環(huán)形取樣履帶上下移動(dòng)（如圖5中箭頭方向），使環(huán)形取樣履帶與取樣桶結(jié)合與分離。當(dāng)需要抽樣時(shí)，環(huán)形取樣履帶下落，使環(huán)形取樣履帶上的卡鉤與取樣桶上的卡固環(huán)脫離，取樣桶滑入軌道中，軌道與取樣桶上的凹槽嵌合，有環(huán)形存儲(chǔ)履帶將嵌入軌道的取樣桶帶走。

實(shí)施例四：

本實(shí)施例是上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于電源子系統(tǒng)的細(xì)化。本實(shí)施例所述的電源子系統(tǒng)包括，蓄電池，所述的蓄電池與太陽(yáng)能電池板501連接，如圖6所示。

本實(shí)施例使用太陽(yáng)能作為主要的能源來(lái)源。通過(guò)太陽(yáng)能電池，吸收太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池中。太陽(yáng)能電池通常安裝在高桿頂端，以便接受更多的陽(yáng)光，也可以安裝在建筑物或構(gòu)造物的頂端，如房屋的屋面，塔型構(gòu)筑物的頂端等。蓄電池可以與太陽(yáng)能電池安裝在一起，以可以安裝在箱體內(nèi)部，以得到較好的保護(hù)。

實(shí)施例五：

本實(shí)施例是上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于清洗子系統(tǒng)的細(xì)化。本實(shí)施例所述清洗子系統(tǒng)包括：設(shè)置在一個(gè)取樣桶停止位上的可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)107和自動(dòng)沖洗器，如圖7所示。

可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)的作用是：當(dāng)取樣桶的活門(mén)打開(kāi)的時(shí)候，取樣桶中的水和泥沙流出取樣桶，為了清理干凈，可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)合上（圖7中箭頭方向），卡住取樣桶，并開(kāi)始震動(dòng)，將粘在取樣桶中的水和泥沙震動(dòng)落下，配合自動(dòng)清洗器將取樣桶清洗干凈。

實(shí)施例六：

本實(shí)施例是實(shí)施例上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于自動(dòng)清洗器的細(xì)化。本實(shí)施例所述的自動(dòng)清洗器包括：與供水管道連接的沖洗泵601，所述的沖洗泵與能夠自動(dòng)伸縮的噴頭602連接，如圖7所示。

自動(dòng)清洗器的作用是通過(guò)加壓的水柱將取樣桶中的泥沙清理干凈，水柱的壓力由水泵提供，水源可以收集降雨作為水源，將降雨經(jīng)過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中備用，沖洗是通過(guò)水泵加壓，由噴頭噴出。噴頭安裝在能夠自動(dòng)伸縮的管子上，使噴頭可以伸縮旋轉(zhuǎn)，對(duì)取樣桶內(nèi)壁的上下左右進(jìn)行全面的沖洗。

實(shí)施例七：

本實(shí)施例是實(shí)施例上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于控制子系統(tǒng)的細(xì)化。本實(shí)施例所述的控制子系統(tǒng)中設(shè)有數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)器，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心連接。

控制子系統(tǒng)所述的數(shù)據(jù)采集器和存儲(chǔ)器，可以是專(zhuān)門(mén)的采集存儲(chǔ)電路，也可以附帶在微處理器中的程序或隨帶的存儲(chǔ)區(qū)中。

遠(yuǎn)程控制中心可以是類(lèi)似bs/cs類(lèi)型的系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。

實(shí)施例八：

本實(shí)施例是一種使用上述實(shí)施例所述系統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)小區(qū)徑流泥沙連續(xù)取樣保存方法，所述的方法的步驟如下：

（一）參數(shù)設(shè)置的步驟：將取樣保存系統(tǒng)安裝室外小區(qū)坡面的下游，設(shè)置取樣桶水位高度、觀測(cè)頻率各項(xiàng)參數(shù)。由于是自動(dòng)化系統(tǒng)，在安裝是需要根據(jù)周?chē)h(huán)境進(jìn)行安裝，避免過(guò)于潮濕，地勢(shì)過(guò)低而被淹沒(méi)，風(fēng)力不能過(guò)大影響取樣和保存。

（二）儲(chǔ)存電能的步驟：在有陽(yáng)光天候，太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)換為電能后存儲(chǔ)在蓄電池中，這時(shí)控制子系統(tǒng)處于用電量極少的休眠狀態(tài)。由于是完全獨(dú)立的系統(tǒng)，最好使用自給自足的電源系統(tǒng)，如通過(guò)太陽(yáng)能取得能源，或通過(guò)風(fēng)力取得能源，存儲(chǔ)在蓄電池中。

（三）喚醒的步驟：降雨開(kāi)始時(shí)，所述的降雨傳感器喚醒控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)被喚醒后與遠(yuǎn)程管理中心建立聯(lián)系；同時(shí)，集水盤(pán)開(kāi)始收集雨水，過(guò)濾后存儲(chǔ)在儲(chǔ)水箱中備用。

為節(jié)約能源，在沒(méi)有降雨的情況下，整個(gè)裝置應(yīng)當(dāng)處于休眠狀態(tài)，除降雨傳感器之外，其他設(shè)備都停止工作，特別是需要連續(xù)耗電的控制子系統(tǒng)，因此，當(dāng)降雨出現(xiàn)時(shí)喚醒傳感器發(fā)出信號(hào)，將控制子系統(tǒng)喚醒，控制子系統(tǒng)喚醒后，開(kāi)始對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，開(kāi)始工作，同時(shí)與遠(yuǎn)程管理中心建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，通知遠(yuǎn)程管理中心降雨開(kāi)始，即將進(jìn)入取樣和保存工作。

（四）取樣和計(jì)量雨量的步驟：小區(qū)產(chǎn)生徑流時(shí)，水位計(jì)以至少50次/秒的頻率計(jì)量取樣桶中的水位，控制子系統(tǒng)開(kāi)始記錄出水口產(chǎn)流時(shí)間計(jì)時(shí)，當(dāng)取樣桶中的水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制子系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)并驅(qū)動(dòng)環(huán)形取樣履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，使下一個(gè)取樣桶進(jìn)入取樣口下方，進(jìn)入下一輪取樣，如此循環(huán)往復(fù)，控制子系統(tǒng)不斷的記錄取樣桶的取樣次數(shù)和出水口產(chǎn)流時(shí)間，作為計(jì)量徑流量、含沙量的依據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送是遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)中。

取樣的過(guò)程必須十分的精確，因此，在取樣的時(shí)候通過(guò)水位計(jì)計(jì)量取樣桶中的水位，一旦達(dá)到了要求的高度，離開(kāi)啟動(dòng)環(huán)形取樣履帶，更換取水的取樣桶。由于取樣桶中的水和泥沙量將在下面精確計(jì)量，因此，只要計(jì)量取樣桶更換的次數(shù)，就可以精確的計(jì)算出徑流量。

設(shè)定值是預(yù)先設(shè)置的一個(gè)水位值，正常水位值比取樣桶的高度略低，這樣就會(huì)使取樣后取樣桶中的水位略低于取樣桶的上緣，樣品就可以十分穩(wěn)定的保留掉了取樣桶中，不會(huì)因?yàn)槿油暗囊苿?dòng)而晃出取樣桶中。但這個(gè)水位值也不能太低，太低則影響取樣效率，一般在80-90%的取樣桶高度為宜。

在取樣和計(jì)量過(guò)程中，控制子系統(tǒng)不斷的記錄計(jì)量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程管理中心，也可以在降雨后將數(shù)據(jù)匯總后傳輸至遠(yuǎn)程管理中心，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。

（五）選擇存儲(chǔ)水樣的步驟：根據(jù)觀測(cè)需求依據(jù)設(shè)定間隔或者隨機(jī)抽取取樣桶送入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，控制子系統(tǒng)記錄抽取的取樣桶數(shù)量。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定一定間隔抽取一些取樣桶，作為標(biāo)本，放入存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)，以便在之后的分析中使用。由于存儲(chǔ)器容量有限，一般可以選擇環(huán)形取樣履帶轉(zhuǎn)一周或兩周抽取一個(gè)取樣桶。也可以隨機(jī)的抽取一些取樣桶，連帶其中的水和泥沙一起儲(chǔ)存，以便降雨后進(jìn)行進(jìn)一步的分析。取樣的數(shù)量也應(yīng)當(dāng)發(fā)送至遠(yuǎn)程管理中心。

（六）清洗的步驟：沒(méi)有被選中存儲(chǔ)的取樣筒沿環(huán)形取樣履帶進(jìn)入清洗區(qū)，打開(kāi)取樣筒底部活門(mén)，放出取樣筒中的水和泥沙，可開(kāi)合震動(dòng)環(huán)夾住取樣筒并震動(dòng)，開(kāi)啟沖洗泵抽取存儲(chǔ)的雨水，噴頭伸出對(duì)取樣筒進(jìn)行清洗，清洗后取樣筒隨環(huán)形取樣履帶繼續(xù)前行，準(zhǔn)備下一次取樣。

抽取一些樣品儲(chǔ)存后，其他不需要的水和泥沙就倒掉，并清理取樣桶中的泥沙，以便下一次取樣。

儲(chǔ)水箱中的水位也是一個(gè)十分重要的參數(shù)，如果儲(chǔ)水箱中沒(méi)有存水，其清洗無(wú)法完成，取樣工作也無(wú)法完成，因此，如果儲(chǔ)水箱中沒(méi)有儲(chǔ)水，控制子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)停止取樣。

（七）停止的步驟：降雨結(jié)束后，降雨傳感器發(fā)出降雨停止的信號(hào)，控制子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)，如果繼續(xù)下雨則再次進(jìn)入工作狀態(tài)，如果幾個(gè)小時(shí)沒(méi)有降雨，則進(jìn)入休眠狀態(tài)，如果有陽(yáng)光出現(xiàn)，則進(jìn)入充電狀態(tài)。

當(dāng)降雨停止時(shí)，由于徑流是有滯后的，控制子系統(tǒng)并不停止工作，只是當(dāng)水位計(jì)，檢測(cè)到取樣桶中的水位無(wú)法到達(dá)設(shè)定的水位時(shí)，控制子系統(tǒng)暫停工作，等待是否繼續(xù)降雨，如果等待時(shí)間較長(zhǎng)，則控制子系統(tǒng)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳布置方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案（比如與小區(qū)的形式和與本系統(tǒng)的連接、取樣桶的形式、取樣過(guò)程、系統(tǒng)的總體構(gòu)成等）進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。