政策资讯

一种水利水文含沙量检测系统与方法

专利类型:
发明
申请号/专利号:
CN202411319535.5
申请人(专利权人):
水利部牧区水利科学研究所
行业类别:
G01N33/18 G01N1/10 G01N15/02 G06F17/18 G01C13/00
技术成熟度:
成熟
公布时间:
2024-12-31
证书状态:
有效
交易价格:
面议
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摘要详情

技术摘要

权利要求书

技术附图

交易流程

委托经理人

本发明涉及含沙量检测技术领域,公开了一种水利水文含沙量检测系统与方法,该系统包括:采集模块将待检测水域划分为若干相同的采样范围,并在每个范围内进行多点采样,间隔预设时间后进行二次采样,判断模块计算每个样品的含沙量,并根据沙粒粒径信息判断是否需要调整含沙量,调整模块根据沙粒粒径对含沙量进行调整,并计算同一时间、同一采样范围内的含沙量平均值,调整模块还采集水流信息,并调整含沙量平均值,最终,决策模块将各采样范围内的最终含沙量结果汇总,整合成空间上的含沙量分布图。本发明能够提供高精度的含沙量检测结果。

1.一种水利水文含沙量检测系统,其特征在于,包括: 采集模块,被配置为将待检测水域划定为若干个相同的采样范围,利用相同的采样方式同时对所有采样范围进行采样,所述采样方式为多点采样,间隔预设时间后,利用相同的采样方式同时对所有采样范围内相同的采样点进行二次采样; 判断模块,被配置为计算每个采样点样品的含沙量,并采集每个采样点样品中沙粒粒径信息,根据所述沙粒粒径信息判断是否需要对所述采样点样品的含沙量进行调整; 调整模块,被配置为当判断需要对所述采样点样品的含沙量进行调整时,根据所述沙粒粒径信息对所述采样点样品的含沙量进行调整,得到所述采样点样品的最终含沙量,根据同一时间相同采样范围内所有采样点的最终含沙量,计算同一时间同一采样范围内的含沙量平均值; 所述调整模块还被配置为采集采样时的水流信息,判断是否需要对所述含沙量平均值进行调整,当判断为需要进行调整时,根据采样时的水流信息对所述含沙量平均值进行调整,得到最终含沙量平均值;其中,所述水流信息包括流速和水温; 决策模块,被配置为根据相同范围内两次采样获得的所述最终含沙量平均值,得到采样范围内的最终含沙量结果,将所有采样范围内最终含沙量结果汇总,并整合成检测水域空间上的含沙量分布图; 所述判断模块被配置为计算每个采样点样品的含沙量,并采集每个采样点样品中沙粒粒径信息,根据所述沙粒粒径信息判断是否需要对所述采样点样品的含沙量进行调整时,包括: 预先设定最大沙粒粒径阈值,当采样点样品中沙粒的粒径大于最大沙粒粒径阈值时,判断需要对所述采样点样品的含沙量进行调整; 当采样点样品中沙粒的粒径小于或等于最大沙粒粒径阈值时,判断不需要对所述采样点样品的含沙量进行调整; 所述预先设定最大沙粒粒径阈值,当采样点样品中沙粒的粒径大于最大沙粒粒径阈值时,判断需要对所述采样点样品的含沙量进行调整时,包括: 根据下式对所述采样点样品的含沙量进行调整: C1=C0×{1+k×[(ds−dmax)/dmax]}; 上式中,C1表示调整后的采样点样品的含沙量,C0表示调整前的采样点样品的含沙量,k表示粒径调整系数,k的取值范围为[0.1,2],ds表示采样点样品中的最大沙粒粒径,dmax表示最大沙粒粒径阈值; 所述调整模块还被配置为采集采样时的水流信息,判断是否需要对所述含沙量平均值进行调整时,包括: 预先设定最大流速变化幅度阈值,采集每次采样时的流速最大值和最小值,并计算采样时流速变化幅度值,若采样时流速变化幅度值大于所述最大流速变化幅度阈值,则判断需要对所述含沙量平均值进行调整; 若采样时流速变化幅度值小于或等于所述最大流速变化幅度阈值,则判断不需要对所述含沙量平均值进行调整; 其中,通过下式对采样时流速变化幅度值进行计算: ΔV=∣V1−V2∣/V2×100%; 上式中,ΔV表示采样时流速变化幅度值,V1表示采样时的流速最大值,V2表示采样时的流速最小值; 所述当判断为需要进行调整时,根据采样时的水流信息对所述含沙量平均值进行调整,得到最终含沙量平均值时,包括: 根据下式得到最终含沙量平均值: Ct=Cp×[1+k1×(ΔV/Vmax)+k2×(T−T1)/T1)]; 上式中,Ct表示最终含沙量平均值,Cp表示含沙量平均值,k1表示流速调整系数,k1的取值范围为[0.1,2],ΔV表示采样时流速变化幅度值,Vmax表示最大流速变化幅度阈值,k2表示温度调整系数,k2的取值范围为[0.01,0.5],T表示采样时的水温,T1表示标准水温。

2.根据权利要求1所述的水利水文含沙量检测系统,其特征在于,所述采集模块被配置为将待检测水域划定为若干个相同的采样范围时,包括: 使用测绘工具测量待检测水域的总面积,将所述待检测水域沿水流方向划分为若干个大小相同的矩形网格,每个矩形网格为一个采样范围;其中,所述测绘工具包括GPS和无人机航测; 在每个采样范围内等距离均匀布置若干个采样点,并对每个采样范围和每个采样点设置唯一的编号。

3.根据权利要求2所述的水利水文含沙量检测系统,其特征在于,所述使用测绘工具测量待检测水域的总面积,将所述待检测水域沿水流方向划分为若干个大小相同的矩形网格时,包括: 使用所述测绘工具获取待检测水域的二维平面图; 通过地理信息系统对测绘数据进行处理,提取水域的边界线,并生成矩形框包络整个待检测水域; 沿水流方向将矩形框内的水域划分为若干个大小相同的矩形网格; 将超出水域边界的矩形网格和无法完全覆盖水域的矩形网格标记为边界网格; 将边界网格中超出水域边界的网格部分裁剪掉,仅保留水域内的部分和水域内的采样点。

4.根据权利要求3所述的水利水文含沙量检测系统,其特征在于,所述决策模块被配置为根据相同范围内两次采样获得的所述最终含沙量平均值,得到采样范围内的最终含沙量结果时,包括: 通过下式计算得到采样范围内的最终含沙量结果: Cs=(Ct1+Ct2)/2; 上式中,Cs表示采样范围内的最终含沙量结果,Ct1表示第一次采样时采样范围内最终含沙量平均值,Ct2表示第二次采样时采样范围内最终含沙量平均值。

5.根据权利要求4所述的水利水文含沙量检测系统,其特征在于,所述决策模块将所有采样范围内最终含沙量结果汇总,并整合成检测水域空间上的含沙量分布图时,包括: 将每个所述最终含沙量结果按照水流方向进行排列; 使用折线图的方式,将按水流方向排列的每个最终含沙量结果连接成一条连续的折线,每个数据点在折线图中表示一个采样范围的最终含沙量值,连接线用于展示含沙量沿水流方向的变化趋势; 将所述折线图映射到对应的所述二维平面图上。

6.一种水利水文含沙量检测方法,应用于如权利要求1-5任一项所述的水利水文含沙量检测系统,其特征在于,包括: 将待检测水域划定为若干个相同的采样范围,利用相同的采样方式同时对所有采样范围进行采样,所述采样方式为多点采样,间隔预设时间后,利用相同的采样方式同时对所有采样范围内相同的采样点进行二次采样; 计算每个采样点样品的含沙量,并采集每个采样点样品中沙粒粒径信息,根据所述沙粒粒径信息判断是否需要对所述采样点样品的含沙量进行调整; 当判断需要对所述采样点样品的含沙量进行调整时,根据所述沙粒粒径信息对所述采样点样品的含沙量进行调整,得到所述采样点样品的最终含沙量,根据同一时间相同采样范围内所有采样点的最终含沙量,计算同一时间同一采样范围内的含沙量平均值; 采集采样时的水流信息,判断是否需要对所述含沙量平均值进行调整,当判断为需要进行调整时,根据采样时的水流信息对所述含沙量平均值进行调整,得到最终含沙量平均值;其中,所述水流信息包括流速和水温; 根据相同范围内两次采样获得的所述最终含沙量平均值,得到采样范围内的最终含沙量结果,将所有采样范围内最终含沙量结果汇总,并整合成检测水域空间上的含沙量分布图。


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