一種不同介質厚度的自動測量方法及其測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種不同介質厚度的自動測量方法及其測量裝置。
【背景技術】
[0002]淤泥厚度及水位測量在水庫容積測算、水庫及河道沉積監測、河道水流量測算、河道清淤、排污管道淤積測量、環境治理等領域都有廣泛和迫切需求。目前沒有一種方法可以大面積、長時間連續的對淤泥沉積的速度及厚度進行監測。
[0003]目前國內外對淤泥的傳統的測量方法有以下幾種:鉆孔取樣法，使用鉆機單點采集柱狀淤泥樣品，鉆孔取樣法人工介入高，效率低，時效性差，同時無法避免對淤泥的擾動；靜力觸探法，通過單點測定淤泥對測桿的比貫入阻力來測定淤泥厚度，此方法測量誤差大且不便操作;放射線測量法，放射線法測量淤泥厚度精度較高，但對測量環境和測試人員存在放射性污染，測量繁瑣且風險較高;雙頻超聲波多普勒測量法，利用水和淤泥對不同頻率超聲波的傳導特性，測量水與淤泥的界面及淤泥底層與水的距離，這種方法當底部存在充分沉積排水的固化淤泥是誤差較大，且操作麻煩設備復雜。同時，目前在渠道水量計量上，無論采用水位流量關系法還是斷面流速法，都無法解決淤泥沉積對水位和斷面面積測算帶來的影響。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對目前沒有一種測量方法能夠長期、自動地對淤泥進行監測的不足，如何解決即時、自動、大范圍的長期測量淤泥的厚度、監測淤泥的沉積問題。提供一種可以長時間的無需人工干預的監測淤泥的厚度、水位的高度，并分析淤泥的沉積規律、水位的變化情況的不同介質厚度的自動測量方法及其測量裝置。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種不同介質厚度的自動測量方法，具體包括以下步驟:
[0006]步驟1:啟動電容測量裝置，電容測量裝置順序采集多個在垂直方向上陣列分布的電容測鍵的電容值數據，得到多個電容值數據構成的電容值數據集；
[0007]步驟2:將電容值數據集存入內存，對電容值數據集進行拐點查找處理，得到至少一個拐點；
[0008]步驟3:根據所有拐點對應的電容測鍵的位置計算得到不同介質的厚度，結束測量。
[0009]本發明的有益效果是:本發明可以長時間的無需人工干預的監測淤泥的厚度、水位的高度，在分析淤泥的沉積規律、水位的變化情況，以及測算庫容或水流量上有著廣泛的應用前景。本發明準確性高、實時性強、安放簡單、后期維護量小，便于大面積廣泛投入，用于監測水庫、河道、管道的淤泥厚度、水位高度，以及庫容計算和水量計量;本發明利用不同介質的介電常數不同，在空氣中、水中、高含水率淤泥和低含水率淤泥中的介電常數都不同，因此在不同介質測得的電容值數據不同，根據電容值數據突變的位置就可知此處為介質變化的位置，從而分辨水位深度和淤泥厚度，甚至可以測得不同含水率淤泥的厚度。
[0010]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0011]進一步，所述步驟I之前還包括步驟O:判斷距離上一次完成測量的時間是否達到預設周期，如果是，執行步驟I;否則，等待，循環執行步驟O。
[0012]采用上述進一步方案的有益效果是，當未達到周期時，系統處于待機狀態，節省能源的同時，達到了自動測量的目的。
[0013]進一步，所述步驟2中對所有電容值數據利用平面曲線離散點集拐點查找算法查找拐點，得到多個拐點。
[0014]采用上述進一步方案的有益效果是，本發明采用的平面曲線離散點集拐點查找算法是現有技術中常用的拐點查找算法，從空氣介質到水介質的界面出現第一個拐點，從水介質到淤泥介質的界面出現第二個拐點，如淤泥分為含水率高和含水率低兩種，其含水率高淤泥和含水率低淤泥的界面出現第三個拐點，如測量其他介質也是一樣的。
[0015]進一步，所述步驟I中自開始電容掃描測量時起延時Ims之后進行測量電容測鍵的電容值數據。
[0016]采用上述進一步方案的有益效果是，延時Ims是為了等待電容掃描測量電路穩定，使測量的電容值數據更準確。
[0017]進一步，所述3中將各個拐點對應的電容測鍵的位置乘以電容測鍵的間距計算得出不同介質的厚度。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是，利用介質不同介電常數不同的物理性質進行測量，其中:空氣為I，水erS80，高含水率游泥erS30-80，低含水率游泥為erS5_30。
[0019]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種不同介質厚度的自動測量裝置，包括主控器、供電模塊、電容測量裝置和多個電容測鍵；
[0020]所述主控器控制供電模塊為電容測量裝置供電，并啟動電容測量裝置；
[0021]所述電容測量裝置用于根據主控器的驅動順序測量每個電容測鍵的電容值，得到多個電容值數據構成電容值數據集，并將電容值數據集存入主控器的內存中；
[0022]所有所述電容測鍵在垂直方向上陣列分布；
[0023]所述主控器對內存中的電容值數據集進行拐點查找處理，得到至少一個拐點，并根據所有拐點對應的電容測鍵的位置計算得到不同介質的厚度。
[0024]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0025]進一步，還包括電路板，所有所述電容測鍵均勻陣列在電路板正面，所述電路板反面設置電容測量裝置。
[0026]進一步，還包括金屬外殼和固定鋼桿，所述金屬外殼和電路板共同構成封閉柱狀結構;所述電路板反面與金屬外殼共同構成一個封閉腔體；
[0027]所述供電模塊設置在封閉腔體內；
[0028]所述封閉腔體接近頂部的內部設有主控器;所述封閉腔體底部與固定鋼桿相連接。
[0029]采用上述進一步方案的有益效果是，將電池放在外殼內進行防水保護，增加電池壽命，而固定鋼桿將測量裝置固定在固定位置，便于測量的進行。
[0030]進一步，所述外殼內部填充有海綿體，所述海綿體用于固定供電模塊的位置。
[0031]進一步，所述外殼內部填充有密封樹脂，所述密封樹脂用于使外殼內密封。
[0032]進一步，所述所有電容測鍵設置在多個電路板上，兩個所述電路板之間通過鍵容電路擴展連接焊盤連接。
[0033]進一步，還包括輔助連接銅柱，所述輔助連接銅柱用于輔助鍵容電路擴展連接焊盤連接兩個所述電路板。
[0034]進一步，還包括天線和底座，所述天線用于實現主控器與外部裝置的通信;所述底座用于固定固定鋼桿。
[0035]采用上述進一步方案的有益效果是，通常底座采用混凝土制成，將固定鋼桿固定在混凝土底座中，保證了裝置的位置穩定性。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明實施例1所述的一種不同介質厚度的自動測量方法流程圖；
[0037]圖2為本發明實施例1所述的一種不同介質厚度的自動測量裝置結構示意圖；
[0038]圖3為本發明具體示例所述的一種不同介質厚度的自動測量裝置結構圖；
[0039]圖4為本發明具體示例所述的一種不同介質厚度的自動測量裝置局部正面圖；
[0040]圖5為本發明具體示例所述的一種不同介質厚度的自動測量裝置局部反面圖；
[0041]圖6為本發明具體示例中0-249電容測鍵測得的電容值曲線圖。
[0042]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0043]1、主控器，2、供電模塊，3、電容測量裝置，4、電容測鍵，5、天線，6、密封頂蓋，7、海綿體，8、密封樹脂，9、金屬外殼，1、底座，11、密封底蓋，12、容鍵電路擴展連接焊盤，13、錫焊輔助連接銅柱，14、固定鋼桿。
【具體實施方式】
[0044]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0045]如圖1所示，為本發明實施例1所述的一種不同介質厚度的自動測量方法，具體包括以下步驟:
[0046]步驟1:啟動電容測量裝置，電容測量裝置順序采集多個在垂直方向上陣列分布的電容測鍵的電容值數據，得到多個電容值數據構成的電容值數據集；
[0047]步驟2:將電容值數據集存入內存，對電容值數據集進行拐點查找處理，得到至少一個拐點；
[0048]步驟3:根據所有拐點對應的電容測鍵的位置計算得到不同介質的厚度，結束測量。
[0049]本發明實施例2所述的一種不同介質厚度的自動測量方法，在實施例1的基礎上，所述步驟I之前還包括步驟O:判斷距離上一次完成測量的時間是否達到預設周期，如果是，執行步驟I;否則，等待，循環執行步驟O。
[0050]本發明實施例3所述的一種不同介質厚度的自動測量方法，在實施例1或2的基礎上，所述步驟2中對所有電容值數據利用平面曲線離散點集拐點查找算法查找拐點，得到多個拐點。
[0051]本發明實施例4所述的一種不同介質厚度的自動測量方法，在實施例1-3任一項的基礎上，所述步驟I中自開始電容掃描測量時起延時Ims之后進行測量電容測鍵的電容值數據。
[0052]本發明實施例5所述的一種不同介質厚度的自動測量方法，在實施例1-4任一項的基礎上，所述3中將各個拐點對應的電容測鍵的位置乘以電容測鍵的間距計算得出不同介質的厚度。利用介質不同介電常數不同的物理性質進行測量，其中:空氣Er為1，水Er為80，高含水率游泥erS30-80，低含水率游泥為erS5-30。
[0053]如圖2所示，本發明實施例1所述的一種不同介質厚度的自動測量裝置，包括主