河道流在體監(jiān)測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及河道流監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種河道流在體監(jiān)測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形起伏大，降雨集中，山地特有的能量梯度和豐富的降雨使得山洪災(zāi)害非常發(fā)育，分布廣泛、暴發(fā)頻繁，是世界上暴雨洪水災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。但是，由于山洪成災(zāi)過程的暴發(fā)性、短歷時(shí)和極強(qiáng)的破壞力，使得山洪發(fā)生、發(fā)展過程運(yùn)動狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測異常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在體監(jiān)測和記錄河道水流運(yùn)動過程狀態(tài)信息的河道流在體監(jiān)測裝置和方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種河道流在體監(jiān)測裝置，包括:MEMS陀螺儀加速度計(jì)，用于檢測三維加速度和三維角速度；存儲卡；控制器，與MEMS陀螺儀加速度計(jì)和存儲卡連接，用于按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀存儲到存儲卡中；防水殼體，MEMS陀螺儀加速度計(jì)、存儲卡和控制器置于防水殼體內(nèi)；配重塊，安裝在防水殼體內(nèi)，用于調(diào)整河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。
[0005]優(yōu)選地，泥石流在體監(jiān)測裝置還包括用于向MEMS陀螺儀加速度計(jì)、存儲卡和控制器供電的電池。
[0006]優(yōu)選地，配重塊包括用作回收的強(qiáng)磁探測標(biāo)記物的X方向偏心配重塊和底蓋整體配重塊，X方向偏心配重塊安裝在底蓋整體配重塊的下方，用于回收的強(qiáng)磁探測標(biāo)記物。
[0007]優(yōu)選地，防水殼體包括密封連接的頂蓋和底蓋。
[0008]優(yōu)選地，防水殼體上形成有用于回收的探測標(biāo)記色，其中，頂蓋為紅色塑料頂蓋，底蓋為白色塑料底蓋。
[0009]優(yōu)選地，頂蓋和底蓋之間設(shè)置有防水密封圈。
[0010]本發(fā)明還提供了一種河道流在體監(jiān)測方法，包括:提供一個(gè)防水殼體d_MEMS陀螺儀加速度計(jì)、存儲卡和控制器置于防水殼體內(nèi)；其中，控制器與MEMS陀螺儀加速度計(jì)和存儲卡連接，控制器按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀存儲到存儲卡中；在防水殼體內(nèi)設(shè)置一個(gè)配重塊，以調(diào)整河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，將頂蓋和底蓋密封連接后形成防水殼體。
[0012]優(yōu)選地，將頂蓋制成紅色，將底蓋制成白色，以將防水殼體作為回收的探測標(biāo)記物。
[0013]優(yōu)選地，將X方向偏心配重塊安裝在底蓋整體配重塊的下方以構(gòu)成所述配重塊，其中，X方向偏心配重塊和底蓋整體配重塊用作強(qiáng)磁性探測標(biāo)記物。
[0014]本發(fā)明可用于降雨山洪河道流運(yùn)動信息的在體監(jiān)測和記錄，以獲得降雨山洪河道流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的真實(shí)狀態(tài)信息，為山洪的研究和模擬提供真實(shí)的原始數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號如下:1、MEMS陀螺儀加速度計(jì)；2、存儲卡；3、控制器；4、防水殼體；5、底蓋整體配重塊；6、電池；7、頂蓋；8、底蓋；9、防水密封圈；10、卡座；11、X方向偏心配重塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種河道流在體監(jiān)測裝置，包括:MEMS陀螺儀加速度計(jì)1，用于檢測三維加速度和三維角速度；存儲卡2 ;控制器3，與MEMS陀螺儀加速度計(jì)I和存儲卡2連接，用于按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀存儲到存儲卡2中；防水殼體4，MEMS陀螺儀加速度計(jì)1、存儲卡2和控制器3置于防水殼體4內(nèi)；配重塊，安裝在防水殼體4內(nèi)，用于調(diào)整河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。優(yōu)選地，控制器3采用ARM32系列，存儲卡2選擇32G容量的迷你SD卡。
[0018]優(yōu)選地，河道流在體監(jiān)測裝置還包括卡座10，存儲卡2安裝在卡座10上。
[0019]工作時(shí)，控制器3通過收到的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，判斷系統(tǒng)是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果是，則不寫數(shù)據(jù)；否則，每隔預(yù)定時(shí)間采集和記錄I幀數(shù)據(jù)(時(shí)間、3維加速度、3維角速度、3維姿態(tài)角)，以FAN32格式存入存儲卡中。
[0020]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可用于降雨山洪河道流運(yùn)動信息的在體監(jiān)測和記錄，以獲得降雨山洪河道流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的真實(shí)狀態(tài)信息，為山洪的研究和模擬提供真實(shí)的原始數(shù)據(jù)。
[0021]特別地，MEMS陀螺儀加速度計(jì)I可采用MPU6050。利用MEMS陀螺儀加速度計(jì)I可以得到3維(X，y, z)加速度、3維(X，y, z)角速度、3維(x, y, z)姿態(tài)角數(shù)據(jù)?？刂破鲗r(shí)間、3維(X，y, z)加速度、3維(X，y, z)角速度、3維(x, y, z)姿態(tài)角數(shù)據(jù)這10個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)建成一個(gè)數(shù)據(jù)幀，每隔1ms采集和記錄I幀數(shù)據(jù)，以FAN32格式存入存儲卡中。優(yōu)選地，MEMS陀螺儀加速度計(jì)I通過I2C接口總線與控制器3連接，控制器3直接以FAN32格式寫數(shù)據(jù)到存儲卡中。
[0022]優(yōu)選地，泥石流在體監(jiān)測裝置還包括用于向MEMS陀螺儀加速度計(jì)1、存儲卡2和控制器3供電的電池6。優(yōu)選地，電池6、MEMS陀螺儀加速度計(jì)1、存儲卡2和控制器3構(gòu)成的電路模塊集成在一個(gè)2X1.5 X Icm(長X寬X高)的空間內(nèi)。電池6采用聚合物鋰電池，例如為200mAh的聚合物鋰電池，可保證3個(gè)月的供電。
[0023]優(yōu)選地，配重塊包括用作回收的強(qiáng)磁探測標(biāo)記物的X方向偏心配重塊11和底蓋整體配重塊5，X方向偏心配重塊11安裝在底蓋整體配重塊5的下方，用于回收的強(qiáng)磁探測標(biāo)記物。例如，X方向偏心配重塊11和底蓋整體配重塊5均采用鐵質(zhì)材料制成，這樣，可利用配重塊作為一種探測標(biāo)記物。特別地，底蓋整體配重塊5設(shè)置在防水殼體4的底部，X方向偏心配重塊11沿MEMS陀螺儀加速度計(jì)I的X方向偏心安裝。
[0024]優(yōu)選地，防水殼體4包括密封連接的頂蓋7和底蓋8。優(yōu)選地，防水殼體4上形成有用于回收的探測標(biāo)記色，其中，頂蓋7為紅色塑料頂蓋，底蓋8為白色塑料底蓋。這樣，可利用防水殼體4作為另一種探測標(biāo)記物。優(yōu)選地，頂蓋7和底蓋8之間設(shè)置有防水密封圈9。
[0025]本發(fā)明還提供了一種河道流在體監(jiān)測方法，包括:提供一個(gè)防水殼體4 ^#MEMS陀螺儀加速度計(jì)1、存儲卡2和控制器3置于防水殼體4內(nèi)；其中，控制器3與MEMS陀螺儀加速度計(jì)I和存儲卡2連接，控制器3按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀存儲到存儲卡2中；在防水殼體4內(nèi)設(shè)置一個(gè)配重塊，以調(diào)整河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。
[0026]優(yōu)選地，將頂蓋7和底蓋8密封連接后形成防水殼體4。
[0027]優(yōu)選地，將頂蓋7制成紅色，將底蓋8制成白色，以將防水殼體4作為回收的探測標(biāo)記物。
[0028]優(yōu)選地，將X方向偏心配重塊11安裝在底蓋整體配重塊5的下方以構(gòu)成所述配重塊，其中，所述X方向偏心配重塊11和底蓋整體配重塊5用作強(qiáng)磁性探測標(biāo)記物。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: MEMS陀螺儀加速度計(jì)(I)，用于檢測三維加速度和三維角速度； 存儲卡⑵； 控制器(3)，與所述MEMS陀螺儀加速度計(jì)⑴和所述存儲卡(2)連接，用于按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將所述數(shù)據(jù)幀存儲到所述存儲卡(2)中； 防水殼體(4)，所述MEMS陀螺儀加速度計(jì)(I)、所述存儲卡(2)和所述控制器(3)置于所述防水殼體⑷內(nèi)； 配重塊，安裝在所述防水殼體(4)內(nèi)，用于調(diào)整所述河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使所述河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述泥石流在體監(jiān)測裝置還包括用于向所述MEMS陀螺儀加速度計(jì)(I)、所述存儲卡(2)和所述控制器(3)供電的電池(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述配重塊包括用作回收的強(qiáng)磁探測標(biāo)記物的X方向偏心配重塊(11)和底蓋整體配重塊(5)，所述X方向偏心配重塊(11)安裝在所述底蓋整體配重塊(5)的下方。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述防水殼體(4)包括密封連接的頂蓋(7)和底蓋(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述防水殼體(4)上形成有用于回收的探測標(biāo)記色，其中，所述頂蓋(7)為紅色塑料頂蓋，所述底蓋(8)為白色塑料底蓋。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的河道流在體監(jiān)測裝置，其特征在于，所述頂蓋(7)和底蓋(8)之間設(shè)置有防水密封圈(9)。7.一種河道流在體監(jiān)測方法，其特征在于，包括: 提供一個(gè)防水殼體(4); 將MEMS陀螺儀加速度計(jì)(1)、存儲卡⑵和控制器(3)置于所述防水殼體⑷內(nèi)；其中，所述控制器(3)與所述MEMS陀螺儀加速度計(jì)(I)和所述存儲卡(2)連接，所述控制器(3)按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將所述數(shù)據(jù)幀存儲到所述存儲卡(2)中； 在所述防水殼體(4)內(nèi)設(shè)置一個(gè)配重塊，以調(diào)整所述河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使所述河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的河道流在體監(jiān)測方法，其特征在于，將頂蓋(7)和底蓋(8)密封連接后形成所述防水殼體(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的河道流在體監(jiān)測方法，其特征在于，將所述頂蓋(7)制成紅色，將所述底蓋(8)制成白色，以將所述防水殼體(4)作為回收的探測標(biāo)記物。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的河道流在體監(jiān)測方法，其特征在于，將X方向偏心配重塊(11)安裝在底蓋整體配重塊(5)的下方以構(gòu)成所述配重塊，其中，所述X方向偏心配重塊(11)和底蓋整體配重塊(5)用作強(qiáng)磁性探測標(biāo)記物。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種河道流在體監(jiān)測裝置和方法。河道流在體監(jiān)測裝置包括：MEMS陀螺儀加速度計(jì)，用于檢測三維加速度和三維角速度；存儲卡；控制器，與MEMS陀螺儀加速度計(jì)和存儲卡連接，用于按預(yù)定間隔采集時(shí)間、三維加速度、三維角速度、三維姿態(tài)角數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀存儲到存儲卡中；防水殼體，MEMS陀螺儀加速度計(jì)、存儲卡和控制器置于防水殼體內(nèi)；配重塊，安裝在防水殼體內(nèi)，用于調(diào)整河道流在體監(jiān)測裝置的密度使之等于水密度、并使河道流在體監(jiān)測裝置保持不倒翁的狀態(tài)。本發(fā)明可用于降雨山洪河道流運(yùn)動信息的在體監(jiān)測和記錄，以獲得降雨山洪河道流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的真實(shí)狀態(tài)信息，為山洪的研究和模擬提供真實(shí)的原始數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01M10/00, G01C13/00
【公開號】CN105222762
【申請?zhí)枴緾N201510608650
【發(fā)明人】李軍, 郭曉軍, 嚴(yán)炎, 崔鵬, 劉昌明
【申請人】中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月21日