CN105136426B - 一种坡面流水流运动过程在体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种坡面流水流运动过程在体检测装置，包括：MEMS陀螺加速度计，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡；控制器，与MEMS陀螺加速度计及存储卡连接，控制器按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡中；防水密封壳，MEMS陀螺加速度计、控制器、存储卡置于防水密封壳中。本发明可用于降雨坡面浅薄层水流运动信息的在体监测和记录，以获得降雨坡面水流质点运动的真实状态信息，从而为坡面流的研究和模拟提供真实的原始数据。
Description
技术领域
本发明涉及水流运动检测领域，特别涉及一种坡面流水流运动过程在体检测装置。
背景技术
降雨坡面流是水文学产汇流理论的重要组成部分，一般将山地坡面概化为单一坡度的理想坡面，使用运动波来描述，但是，实际山地的立体结构与单一坡度的理想坡面相差很大。由于，降雨坡面流是深度很小的薄层水流，实际山地立体结构的降雨坡面流过程监测异常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、可用于降雨坡面浅薄层水流运动信息的在体监测和记录的坡面流水流运动过程在体检测装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种坡面流水流运动过程在体检测装置，包括：MEMS陀螺加速度计，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡；控制器，与MEMS陀螺加速度计及存储卡连接，控制器按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡中；防水密封壳，MEMS陀螺加速度计、控制器、存储卡置于防水密封壳中。
优选地，三维姿态角数据是通过控制器内部集成的姿态解算器和动态卡尔曼滤波算法实时得到的。
优选地，数据帧以FAN32格式存入存储卡中。
优选地，坡面流水流运动过程在体检测装置还包括用于供电的电池。
优选地，电池为聚合物锂电池。
优选地，防水密封壳包括相互密封连接的塑料底盖和塑料顶盖，防水密封壳呈圆柱形。
优选地，塑料底盖和塑料顶盖之间设置有防水密封圈。
优选地，MEMS陀螺加速度计、控制器、存储卡构成电子模块，电子模块的体积小于2×1.5×0.5cm。
优选地，塑料顶盖7带有鲜艳的标记色。
优选地，MEMS陀螺加速度计1通过I2C接口总线与控制器3连接。
由于采用了上述技术方案，本发明可用于降雨坡面浅薄层水流运动信息的在体监测和记录，以获得降雨坡面水流质点运动的真实状态信息，从而为坡面流的研究和模拟提供真实的原始数据。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的爆炸图。
图中标号如下：1、MEMS陀螺加速度计；2、存储卡；3、控制器；4、防水密封壳；5、电池；6、塑料底盖；7、塑料顶盖；8、防水密封圈；9、卡座。
具体实施方式
请参考图1和图2，本发明提供了一种坡面流水流运动过程在体检测装置，包括：MEMS陀螺加速度计1，用于检测三维加速度和三维角速度；存储卡2；控制器3，与MEMS陀螺加速度计1及存储卡2连接，控制器3按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将数据帧存储到存储卡2中；防水密封壳4，MEMS陀螺加速度计1、控制器3、存储卡2置于防水密封壳4中。优选地，存储卡2为迷你SD存储卡。优选地，控制器3可以采用ARM32系列单片机；存储卡可选择32G容量；MEMS陀螺加速度计1可采用MPU6050。优选地，MEMS陀螺加速度计1通过I2C接口总线与控制器3连接。优选地，坡面流水流运动过程在体检测装置还包括卡座9，存储卡2安装在卡座9上。
控制器3通过收到的系统运行状态信息，判断系统是否处于静止状态，如果是，则不写数据；否则，按预定间隔(例如每隔10ms)采集和记录1帧数据(例如，时间、3维加速度、3维角速度、3维姿态角)，存入存储卡中。
由于采用了上述技术方案，本发明可用于降雨坡面浅薄层水流运动信息的在体监测和记录，以获得降雨坡面水流质点运动的真实状态信息，从而为坡面流的研究和模拟提供真实的原始数据。
优选地，三维姿态角数据是通过控制器3内部集成的姿态解算器和动态卡尔曼滤波算法实时得到的。优选地，数据帧以FAN32格式存入存储卡2中。控制器3同时记录时间、3维(x、y、z)加速度、3维角速度、并由内部集成的姿态解算器和动态卡尔曼滤波算法实时得到的3维姿态角数据，这10个数据形成一帧数据。优选地，每隔10ms采集和记录1帧数据，以FAN32格式存入迷你SD存储卡中。
优选地，坡面流水流运动过程在体检测装置还包括用于供电的电池5。优选地，电池5为聚合物锂电池。聚合物锂电池可保证1个月的供电，并使本发明的整体重量最小化，整体密度小于水的密度，使装置漂浮在坡面流表面。优选地，电池5的容量为100mAh。
优选地，防水密封壳4包括相互密封连接的塑料底盖6和塑料顶盖7，防水密封壳4呈圆柱形。优选地，塑料顶盖7带有鲜艳的标记色，以作为本发明回收的探测标记之一。
优选地，塑料底盖6和塑料顶盖7之间设置有防水密封圈8。
优选地，MEMS陀螺加速度计1、控制器3、存储卡2构成电子模块，电子模块的体积小于2×1.5×0.5cm。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (8)
1.一种坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，包括：
MEMS陀螺加速度计(1)，用于检测三维加速度和三维角速度；
存储卡(2)；
控制器(3)，与所述MEMS陀螺加速度计(1)及所述存储卡(2)连接，所述控制器(3)按预定间隔采集时间、三维加速度、三维角速度、三维姿态角数据构建成数据帧，并将所述数据帧存储到所述存储卡(2)中；
防水密封壳(4)，所述MEMS陀螺加速度计(1)、控制器(3)、存储卡(2)置于所述防水密封壳(4)中；
控制器(3)通过收到的系统运行状态信息，判断系统是否处于静止状态，如果是，则不写数据；否则，按预定间隔采集和记录1帧数据，存入存储卡中。
2.根据权利要求1所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，
所述三维姿态角数据是通过所述控制器(3)内部集成的姿态解算器和动态卡尔曼滤波算法实时得到的。
3.根据权利要求1所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述数据帧以FAN32格式存入所述存储卡(2)中。
4.根据权利要求1所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述坡面流水流运动过程在体检测装置还包括用于供电的电池(5)。
5.根据权利要求4所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述电池(5)为聚合物锂电池。
6.根据权利要求1所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述防水密封壳(4)包括相互密封连接的塑料底盖(6)和塑料顶盖(7)，所述防水密封壳(4)呈圆柱形。
7.根据权利要求6所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述塑料底盖(6)和塑料顶盖(7)之间设置有防水密封圈(8)。
8.根据权利要求1所述的坡面流水流运动过程在体检测装置，其特征在于，所述MEMS陀螺加速度计(1)、控制器(3)、存储卡(2)构成电子模块，所述电子模块的体积小于2×1.5×0.5cm。
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