一种测量降雨侵蚀力的方法及装置
技术领域
本发明涉及雨量监测
技术领域
，具体涉及一种测量降雨侵蚀力的方法及装置。背景技术
降雨是导致土壤流失的重要原因，降雨侵蚀力是反映降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，准确评估计算降雨侵蚀力对研究土壤流失有重要意义。
大量研究证实降雨侵蚀力与降雨动能及一段时间内的降雨强度有关，采用各种雨量传感器可以得到降雨强度数据，而直接测量雨滴动能比较困难，一般都是采用测量雨滴粒径大小的方法得到雨滴粒径大小，然后用经验公式的计算降雨动能，常规获取降雨动能的方法复杂，不能在降雨时实时测量，以致降雨侵蚀力的计算不能简单方便的获取。
发明内容
(一)本发明所要解决的技术问题之一是：现有的降雨侵蚀力的计算不能简单方便的获取的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种测量降雨侵蚀力的方法，包括用于接收雨滴的雨量板，其中，所述测量降雨侵蚀力的方法包括如下步骤：
获取空气的当前温度、当前湿度及当前压力值；
根据所述当前温度大于预设温度、当前湿度大于预设湿度、当前压力值大于预设压力值，获取雨量板的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度；
根据所述雨量板的当前振动数据和所述降雨强度获得当前侵蚀力。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述雨量板的当前振动数据和所述降雨强度获得当前侵蚀力包括：
根据所述当前振动数据获得总降雨动能；
根据所述降雨强度和所述总降雨动能获得所述当前侵蚀力。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前振动数据获得总降雨动能包括：根据所述当前振动数据获得雨滴的动能，根据所述雨滴的动能获得总降雨动能。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前振动数据获得雨滴的动能包括：获取测量当前振动数据的测量装置所处电路中的电路电压，根据所述电路电压获得原始测量值，根据所述原始测量值获得雨滴的动能。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述原始测量值获得雨滴的动能包括：获取所述测量装置所处电路中的损耗系数，根据所述损耗系数与所述原始测量值获得雨滴的动能。
根据本发明的一个实施例，所述获取所述测量装置所处电路中的损耗系数包括：获取所述测量装置的损耗值和/或获取所述电路的阻抗。
根据本发明的一个实施例，所述获得雨量板的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度包括：获取雨滴大小和所述雨量板的面积；跟所述雨滴大小和所述雨量板的面积得到降雨量，在所述预设时间段内对所述降雨量进行累计得到所述降雨强度。
本发明还提供了一种测量降雨侵蚀力的装置，所述测量降雨侵蚀力的装置用于执行上述的测量降雨侵蚀力的方法：其中，所述测量降雨侵蚀力的装置包括：温湿度及大气压力传感器，所述温湿度及大气压力传感器用于获取空气的当前温度、当前湿度及当前压力值；振动传感器，所述振动传感器用于获取雨量板的当前振动数据；控制器，所述控制器，用于根据所述雨量板的当前振动数据和所述降雨强度获得当前侵蚀力。
根据本发明的一个实施例，所述振动传感器的数量为多个，多个所述振动传感器均设置于所述雨量板的底部。
根据本发明的一个实施例，所述测量降雨侵蚀力的装置还包括壳体，所述壳体与所述雨量板之间形成空间，所述振动传感器、温湿度及大气压力传感器及所述控制器位于所述空间内。
本发明的有益效果：本申请提供的测量降雨侵蚀力的方法中，获取雨量板的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度；根据所述雨量板的当前振动数据和所述降雨强度获得当前侵蚀力。通过振动数据获得侵蚀力，相比现有利用雨滴粒径大小和经验公式计算降雨动能的方法，能够实时获得侵蚀力，更加简单方便。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变的明显和容易理解，其中：
图1是本申请提供的测量降雨侵蚀力的方法的流程图；
图2是本申请提供的测量降雨侵蚀力的装置的结构示意图。
附图标记如：
1、振动传感器，2、雨量板，3、控制器，4、温湿度及大气压力传感器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明提供了一种测量降雨侵蚀力的方法，包括用于接收雨滴的雨量板2，其中，测量降雨侵蚀力的方法包括如下步骤：S1、获取空气的当前温度、当前湿度及当前压力值；S2、根据当前温度大于预设温度、当前湿度大于预设湿度、当前压力值大于预设压力值，获取雨量板2的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度；S3、根据雨量板2的当前振动数据和降雨强度获得当前侵蚀力。
具体地，采用温湿度及大气压力传感器4读取环境中空气的当前温度、当前湿度、当前压力值，判断环境参数是否满足降雨条件，不满足则认为此次为干扰，结束后续计算。满足后可以判断振动数据特征是否符合降雨振动特征，不符合则结束后续计算。符合可以通过振动数据获得侵蚀力，相比现有利用雨滴粒径大小和经验公式计算降雨动能的方法，能够实时获得侵蚀力，更加简单方便。
根据本发明的一个实施例，根据雨量板2的当前振动数据和降雨强度获得当前侵蚀力包括：
根据当前振动数据获得总降雨动能；
根据降雨强度和总降雨动能获得当前侵蚀力。
具体地，R＝E*I30，侵蚀力为R，总降雨动能为E，降雨强度为I30。
根据本发明的一个实施例，根据当前振动数据获得总降雨动能包括：根据当前振动数据获得雨滴的动能，根据雨滴的动能获得总降雨动能。
具体地，根据雨滴的动能获得多个总降雨动能。
根据本发明的一个实施例，根据当前振动数据获得雨滴的动能包括：获取测量当前振动数据的测量装置所处电路中的电路电压，根据电路电压获得原始测量值，根据原始测量值获得雨滴的动能。
具体地，从雨滴击打到雨量板2，能量传递给振动传感器1，振动传感器1转换为电能，中间的测量装置的损耗值为K1，则雨滴动能Er与振动传感器1测的电能Ev的关系为公式：Er＝K1*Ev；振动传感器1的电能遵循Ev＝U2/R*t，对电压U进行积分计算得到一个原始测量值记为Xv。R为电路的阻抗。
根据本发明的一个实施例，根据原始测量值获得雨滴的动能包括：获取测量装置所处电路中的损耗系数，根据损耗系数与原始测量值获得雨滴的动能。
具体地，根据原始测量值与损耗系数相乘能够得到雨滴动能，Er＝K3*Xv，雨滴的动能为Er，损耗系数为K3。
根据本发明的一个实施例，获取测量装置所处电路中的损耗系数包括：获取测量装置的损耗值和/或获取电路的阻抗。
具体地，当测量装置的损耗值K1和电路的阻抗K2均需要考虑时，损耗系数K3为K1*K2。电路的阻抗R，将1/R记为K2，则电能与测量值的关系为公式：Ev＝K2*Xv；综合上面两个公式，可得测量值与动能的关系公式：Er＝K1*K2*Xv＝K3*Xv，其中K3＝K1*K2；K1和K2对具体的设备来说是一个固定值，可以通过实验直接得到K3。
根据本发明的一个实施例，获得雨量板2的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度包括：获取雨滴大小和雨量板2的面积；跟雨滴大小和雨量板2的面积得到降雨量，在预设时间段内对降雨量进行累计得到降雨强度。
具体地，用雨滴动能数据计算降雨量，并按照分钟进行累计计算得到分钟降雨强度；如计算最近30分钟的分钟降雨强度累计值，与上一分钟的计算值进行比较，取较大值记为30分钟累计降雨强度，之后每分钟重新计算并更新30分钟累计降雨强度，直至降雨结束，取的最大的30分钟累计降雨强度记为时段降雨强度I30。具体地，通过雨滴大小计算得到雨滴质量，结合球体体积与直径的关系，有水滴质量m与等效直径D的关系为：其中，m为雨滴的质量，D为雨滴的直径；根据雨滴质量得到雨滴体积，其中，水的密度为1，雨滴体积除以雨量板2的面积得到对应的降雨量。
如图2所示，本发明还提供了一种测量降雨侵蚀力的装置，测量降雨侵蚀力的装置用于执行上述的测量降雨侵蚀力的方法：其中，测量降雨侵蚀力的装置包括：温湿度及大气压力传感器4，温湿度及大气压力传感器4用于获取空气的当前温度、当前湿度及当前压力值；振动传感器1，振动传感器1用于获取雨量板2的当前振动数据；控制器3，控制器3，用于根据雨量板2的当前振动数据和降雨强度获得当前侵蚀力。
具体地，控制器3内设置有数据采集和处理单元，能够对上述数据进行处理和计算。测量降雨侵蚀力的装置通过振动传感器1测量转换后的电能直接测量雨滴动能，累计计算雨滴动能得到总的降雨动能；用测量的总的降雨动能和时段降雨强度实时计算降雨侵蚀力，可以方便快捷计算降雨过程中的任意时段的降雨侵蚀力和一次降雨的总降雨侵蚀力。
根据本发明的一个实施例，振动传感器1的数量为多个，多个振动传感器1均设置于雨量板2的底部。
具体地，设置多个振动传感器1可以备用。
根据本发明的一个实施例，测量降雨侵蚀力的装置还包括壳体，壳体与雨量板2之间形成空间，振动传感器1、温湿度及大气压力传感器4及控制器3位于空间内。
具体地，振动传感器1、温湿度及大气压力传感器4及控制器3位于空间内能够防止外界对传感器破坏，在壳体上设置有通孔，便于对空气中的温度湿度测量，在空间内设置密封的盒体，将控制器3设置在盒体内，能够保证控制器3的使用寿命。为了增加使用寿命可以在雨量板2的顶部设置有防腐涂层，防止雨水中的酸碱对雨量板2造成侵蚀。
本申请提供的测量降雨侵蚀力的方法，具体过程为：1、降雨识别判断：检测到雨量板振动后，读取环境温度、湿度、大气压力参数，判断环境参数是否满足降雨条件，不满足则认为此次为干扰，结束后续计算，满足则判断振动数据特征是否符合降雨振动特征，不符合则结束后续计算；2、用采集的振动数据计算雨滴动能：识别到有效降雨，则用公式Ev＝K3*Xv计算雨滴动能；3、累计计算降雨总动能：将每次的雨滴动能数据累计计算，得到总的降雨动能E；4、计算分钟降雨强度和时段降雨强度：用雨滴动能数据计算降雨量，并按照分钟进行累计计算得到分钟降雨强度；然后计算最近30分钟的分钟降雨强度累计值，与上一分钟的计算值进行比较，取较大值记为30分钟累计降雨强度，之后每分钟重新计算并更新30分钟累计降雨强度，直至降雨结束，取的最大的30分钟累计降雨强度记为时段降雨强度I30；5、计算降雨侵蚀力：每分钟用降雨动能E和时段降雨强度I30来计算一次降雨侵蚀力R，R＝E*I30，直至降雨结束，用总的降雨动能和最大的时段降雨强度计算总的降雨侵蚀力；存储并输出每次计算的降雨侵蚀力数据和最终一次降雨的总降雨侵蚀力。
综上，本申请提供的测量降雨侵蚀力的方法中，获取雨量板的当前振动数据和预设时间段内的降雨强度；根据雨量板的当前振动数据和降雨强度获得当前侵蚀力。通过振动数据获得侵蚀力，相比现有利用雨滴粒径大小和经验公式计算降雨动能的方法，能够实时获得侵蚀力，更加简单方便。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
