CN112729403A - 浮标物的控制装置、方法和浮标物 - Google Patents

浮标物的控制装置、方法和浮标物 Download PDF

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CN112729403A CN202011583406.9A CN202011583406A CN112729403A CN 112729403 A CN112729403 A CN 112729403A CN 202011583406 A CN202011583406 A CN 202011583406A CN 112729403 A CN112729403 A CN 112729403A
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左绍舟
郭泽辰
周志明
张清波
冯阳
邓权
赵军华
戴聪聪
夏松柏
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Abstract

本发明实施例公开了一种浮标物的控制装置、方法和浮标物，该浮标物的控制装置包括水位测量模块、淤积厚度测量模块、浮标物位置调节模块和控制模块；水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度；淤积厚度测量模块用于根据水位高度测量水中淤积物的厚度；浮标物位置调节模块用于根据淤积物的厚度调节浮标物的悬浮高度。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案不仅能够测量出排水管道中淤积物的厚度，还能够根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度，自动控制浮标物位于淤积物上方一定的高度范围内，从而保证浮标物能够长期稳定的运行。

Description

浮标物的控制装置、方法和浮标物
技术领域
本发明实施例涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种浮标物的控制装置、方法和浮标物。
背景技术
随着城市化程度越来越高，城市的排水管理问题也越来越受到人们的关注。
目前，通常采用监测设备对排水数据进行监测，如，水位、水量和淤积量等，然而现有技术中的监测设备具有较多局限性，无法很好地测量出淤积量，且需要人工去不断的调整监测设备，以保证监测设备能够稳定的运行，无疑会造成资源的浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种浮标物的控制装置、方法和浮标物，不仅能够实现浮标物的智能控制，还能够精确测量出淤积量。
第一方面，本发明实施例提供了一种浮标物的控制装置，包括：水位测量模块、淤积厚度测量模块、浮标物位置调节模块和控制模块；
所述水位测量模块的输出端与所述控制模块的第一端电连接，所述水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度；
所述淤积厚度测量模块的输入端与所述水位测量模块的输出端电连接，所述淤积厚度测量模块的输出端与所述控制模块的第二端电连接，所述淤积厚度测量模块用于根据所述水位高度测量水中淤积物的厚度；
所述浮标物位置调节模块的控制端与所述控制模块的第三端电连接，所述浮标物位置调节模块用于根据所述淤积物的厚度调节所述浮标物的悬浮高度。
可选地，所述水位测量模块包括第一传感器和第二传感器，所述水位测量模块位于所述浮标物的内部；
沿水位高度方向，所述第一传感器位于所述浮标物的顶部，所述第二传感器位于所述浮标物的底部；
所述水位测量模块的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述控制模块的第一端包括第一接收端和第二接收端，所述水位测量模块的第一输出端作为所述第一传感器的输出端与所述控制模块的第一接收端电连接，所述水位测量模块的第二输出端作为所述第二传感器的输出端与所述控制模块的第二接收端电连接，所述第一传感器用于测量所述浮标物上方的水位高度，所述第二传感器用于测量所述浮标物下方的水位高度。
可选地，所述第一传感器和所述第二传感器均为超声波水位计。
可选地，所述淤积物的厚度为h＝H-h1-h2-h0；
其中，h为所述淤积物的厚度，H为测量点的原始深度，h1为所述第一传感器的测量深度，h2为所述第二传感器的测量深度，h0为所述第一传感器和所述第二传感器之间的高度差。
可选地，所述浮标物位置调节模块包括电机和腔体，所述电机位于所述腔体内，并与所述控制模块的第三端电连接，所述腔体包括多个蓄水仓，所述控制模块根据所述淤积物的厚度控制所述电机调节所述腔体的蓄水量。
可选地，所述腔体为推拉式阀控腔体。
可选地，还包括电源模块，所述电源模块包括第一电源和第二电源，所述第一电源用于为所述控制模块提供电源电压，所述第二电源用于为所述水位测量模块、淤积厚度测量模块和所述浮标物位置调节模块提供电源电压。
可选地，所述淤积厚度测量模块包括沉积厚度测试仪。
第二方面，本发明实施例还提供了一种浮标物的控制方法，由本发明任意实施例所提供的浮标物的控制装置执行，该浮标物的控制方法包括：
水位测量模块测量所述浮标物所在环境中的水位高度；
所述淤积厚度测量模块根据所述水位高度测量水中淤积物的厚度；
所述控制模块根据所述淤积物的厚度控制所述浮标物位置调节模块调节所述浮标物的悬浮高度。
第三方面，本发明实施例还提供了一种浮标物，包括本发明任意实施例所提供的浮标物的控制装置，所述浮标物的控制装置设置于所述浮标物的内部，所述浮标物还包括线缆，所述线缆与所述浮标物固定电连接，用于为所述浮标物的控制装置提供电源通路。
本发明实施例提供的技术方案，通过水位测量模块、淤积厚度测量模块和浮标物位置调节模块之间的相互配合，在控制模块的控制下，能够自动对浮标物进行控制。水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度，并将测量到的水位高度发送至淤积厚度测量模块，淤积厚度测量模块根据接收到的水位高度计算淤积物的厚度，浮标物位置调节模块在控制模块的控制下，根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案不仅能够测量出浮标物所在环境中淤积物的厚度，还能够根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度，自动控制浮标物位于淤积物上方一定的高度范围内，从而保证浮标物能够长期稳定的运行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种浮标物的控制装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种浮标物的安装结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种浮标物的控制方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种浮标物的控制装置的结构示意图，参考图1，该浮标物的控制装置包括：水位测量模块10、淤积厚度测量模块20、浮标物位置调节模块40和控制模块30；水位测量模块10的输出端A1与控制模块30的第一端C1电连接，水位测量模块10用于测量浮标物100所在环境中的水位高度；淤积厚度测量模块20的输入端B1与水位测量模块10的输出端A1电连接，淤积厚度测量模块20的输出端B2与控制模块30的第二端C2电连接，淤积厚度测量模块20用于根据水位高度测量水中淤积物200的厚度；浮标物位置调节模块40的控制端D1与控制模块30的第三端C3电连接，浮标物位置调节模块40用于根据淤积物200的厚度调节浮标物100的悬浮高度。
具体地，本发明实施例提供的浮标物的控制装置可用于对排水管道中的浮标物100进行控制，以对排水管道中的水位和淤积物200的淤积厚度进行测量，并根据淤积物200的厚度调整浮标物100的悬浮高度，其中，浮标物100为投入式浮标，能够悬浮在液面以下。浮标物100可以为中空结构，水位测量模块10、淤积厚度测量模块20、浮标物位置调节模块40和控制模块30均设置于浮标物100的内部。由于浮标物100悬浮在液面以下，因此水位测量模块10能够测量浮标物100以下的水位高度(浮标物100距排水管道底部的距离)，也能够测量浮标物100以上的水位高度(浮标物100距排水管道顶部的距离)，通过控制模块30能够直接读取水位测量模块10的测量结果。淤积厚度测量模块20根据获取到的水位高度测量淤积物200的厚度，并将测量到的厚度数据发送给控制模块30，控制模块30根据淤积物200的厚度控制浮标物位置调节模块40自动调节浮标物100的悬浮高度，以保证浮标物100与淤积物200之间留有足够的安全距离，从而有利于浮标物100能够长期稳定的运行。
本发明实施例提供的技术方案，通过水位测量模块、淤积厚度测量模块和浮标物位置调节模块之间的相互配合，在控制模块的控制下，能够自动对浮标物进行控制。水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度，并将测量到的水位高度发送至淤积厚度测量模块，淤积厚度测量模块根据接收到的水位高度计算淤积物的厚度，浮标物位置调节模块在控制模块的控制下，根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案不仅能够测量出浮标物所在环境中淤积物的厚度，还能够根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度，自动控制浮标物位于淤积物上方一定的高度范围内，从而保证浮标物能够长期稳定的运行。
需要说明的是，本发明实施例提供的技术方案不仅仅适用于排水管道的应用场景，还可以为其他任意需要进行排水数据监测的应用场景，本发明实施例对此不做任何限制。
可选地，图2为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图，参考图2，在上述技术方案的基础上，水位测量模块10包括第一传感器101和第二传感器102，水位测量模块10位于浮标物100的内部；沿水位高度方向，第一传感器101位于浮标物100的顶部，第二传感器102位于浮标物100的底部；水位测量模块10的输出端A1包括第一输出端A11和第二输出端A12，控制模块30的第一端C1包括第一接收端C11和第二接收端C12，水位测量模块10的第一输出端A11作为第一传感器101的输出端与控制模块30的第一接收端C11电连接，水位测量模块10的第二输出端A12作为第二传感器102的输出端与控制模块30的第二接收端C12电连接，第一传感器101用于测量浮标物100上方的水位高度，第二传感器102用于测量浮标物100下方的水位高度。
具体地，第一传感器101和第二传感器102分别相对设置在浮标物100内部的顶部和底部，以测量浮标物100上下的水位高度。第一传感器101位于浮标物100的顶部，能够测量第一传感器101与水面之间的水位高度；第二传感器102位于浮标物100的底部，能够测量第二传感器102与水底之间水位高度。示例性地，在城市排水***中，排水管道通常是以满管状态运行的。第一传感器101和第二传感器102可以为超声波水位计，其中，超声波水位计适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸及各种水工建筑物处水位测量。超声波水位计利用超声波原理来进行测量水位高度的，超声波水位计通过发射装置发生一个脉冲信号，脉冲信号遇到障碍物反射后，由接收装置接收反射信号，然后根据测量脉冲信号运动过程的时间差来确定水位高度，超声波水位计能够解决测量不准确的问题，并增强了抗干扰能力。第一传感器101根据自身发射的脉冲信号遇到排水管道的上管壁返回后的时间差确定浮标物100上方的水位高度h1，第二传感器102根据自身发射的脉冲信号遇到排水管道的下管壁返回后的时间差确定浮标物100下方的水位高度h2(当排水管道下管壁存在淤积物200时，水位高度h2就为淤积物200与第二传感器102之间的距离)。第一传感器101和第二传感器102将测量到的水位数据发送至淤积厚度测量模块20，淤积厚度测量模块20可以为沉积厚度测试仪，能够根据接收到的水位数据直接计算出淤积物200的厚度。
淤积物200的厚度为h＝H-h1-h2-h0；其中，h为淤积物200的厚度，H为测量点的原始深度，h1为第一传感器101的测量深度，h2为第二传感器102的测量深度，h0为第一传感器101和第二传感器102之间的高度差。具体地，测量点的原始深度H可以为排水管道的管径，第一传感器101和第二传感器102之间的高度差h0可以在设计图中直接获取得到。
可选地，图3为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图，参考图3，在上述各技术方案的基础上，浮标物位置调节模块40包括电机402和腔体401，电机402位于腔体401内，并与控制模块30的第三端C3电连接，腔体401包括多个蓄水仓，控制模块401根据淤积物200的厚度控制电机402调节腔体401的蓄水量。
具体地，淤积厚度测量模块20根据获取到的水位高度测量淤积物200的厚度，并将测量到的厚度数据发送给控制模块30，控制模块30根据淤积物200的厚度控制浮标物位置调节模块40自动调节浮标物100的悬浮高度。浮标物位置调节模块40包括电机402和腔体401，腔体401为推拉式阀控腔体，电机402驱动推拉阀以抽取腔体401内的蓄水量，从而改变浮标物100的重量，进而达到浮标物100的位置调节的目的。示例性地，图4为本发明实施例提供的一种浮标物的安装结构示意图，参考图3和图4，排水管道处于满管状态，设备箱通过固定板安装在窨井井壁上，设备箱上安装有线缆，浮标物100与线缆电连接，线缆不仅能够为浮标物100提供电源通路，还能够将浮标物100限定在固定的活动区域内，防止浮标物100随排水管道内的液体排出管道外。当淤积厚度测量模块20根据获取到的水位高度测量到存在淤积物200时(也即，淤积物200的厚度不为零)，控制模块30根据淤积物200的厚度控制电机402工作，电机402驱动腔体401内的推拉阀改变腔体401内的蓄水量，以调节浮标物100的悬浮高度，将浮标物100的位置调节到与淤积物200之间的高度大于安全预设距离的位置。例如，淤积物200的厚度较大，则控制电机402排出腔体401内的蓄水，以减小浮标物100的重量，使得浮标物100上浮；当淤积物200的厚度较小时，则控制电机402向腔体401内吸进液体，以增加浮标物100的重量，使得浮标物100下沉。其中浮标物100上升或下沉的距离与淤积物200的厚度相关联，通过在控制模块30内设置安全预设距离，同步控制电机402调节腔体401内的蓄水量，从而能够精确调节浮标物100的上升或下沉距离。
可选地，图5为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制装置的结构示意图，参考图4和图5，在上述各技术方案的基础上，本发明实施例提供的浮标物的控制装置还包括电源模块，电源模块包括第一电源501和第二电源502，第一电源501用于为控制模块30提供电源电压，第二电源502用于为水位测量模块10、淤积厚度测量模块20和浮标物位置调节模块40提供电源电压。
具体地，第一电源501可以为低压电源，用于直接为控制模块30提供电源电压，第一电源501可以设置于浮标物100的内部。第二电源502可以与设备箱一起固定在窨井井壁上，并设置于设备箱内部，第二电源502可以为高压电源，通过线缆为水位测量模块10、淤积厚度测量模块20和浮标物位置调节模块40提供电源电压。
当然，在其他实施例中，可以省掉第一电源501，通过第二电源502降压后为控制模块30提供电源电压，可以节省浮标物100的内部空间，便于其他测量模块的设置。
可选地，本发明实施例还提供了一种浮标物，包括本发明任意实施例所提供的浮标物的控制装置，如图5所示，浮标物的控制装置设置于浮标物100的内部，浮标物100还包括线缆，线缆与浮标物100固定电连接，用于为浮标物100的控制装置提供电源通路。具体地，线缆通过线缆保护套300与浮标物100连接，其中，线缆为带钢丝屏蔽线，可以提高抗干扰能力，线缆保护套300能够对线缆起到保护作用，如，防水、防腐蚀等。由于浮标物100悬浮在液体中，在液体的带动下会发生漂流，因此线缆还能够起到限制浮标物100的活动区域的作用，防止浮标物丢失。由于该浮标物包括本发明任意实施例所提供的浮标物的控制装置，因此本发明实施例所提供的浮标物也具备本发明任意实施例所描述的有益效果。
可选地，图6为本发明实施例提供的一种浮标物的控制方法的流程图，参考图6，在上述各技术方案的基础上，本发明实施例提供的一种浮标物的控制方法，由本发明任意实施例所提供的浮标物的控制装置执行，该浮标物的控制方法包括：
S110、水位测量模块测量浮标物所在环境中的水位高度。
S120、淤积厚度测量模块根据水位高度测量水中淤积物的厚度。
S130、控制模块根据淤积物的厚度控制浮标物位置调节模块调节浮标物的悬浮高度。
具体地，如图4和图5所示，本发明实施例提供的浮标物的控制装置可用于对排水管道中的浮标物100进行控制，以对排水管道中的水位和淤积物200的淤积厚度进行测量，并根据淤积物200的厚度调整浮标物100的悬浮高度，其中，浮标物100为投入式浮标，能够悬浮在液面以下。浮标物100可以为中空结构，水位测量模块10、淤积厚度测量模块20、浮标物位置调节模块40和控制模块30均设置于浮标物100的内部。由于浮标物100悬浮在液面以下，因此水位测量模块10能够测量浮标物100以下的水位高度(浮标物100距排水管道底部的距离)，也能够测量浮标物100以上的水位高度(浮标物100距排水管道顶部的距离)，通过控制模块30能够直接读取水位测量模块10的测量结果。淤积厚度测量模块20根据获取到的水位高度测量淤积物200的厚度，并将测量到的厚度数据发送给控制模块30，控制模块30根据淤积物200的厚度自动调节浮标物100的悬浮高度，以保证浮标物100与淤积物200之间留有足够的安全距离，从而有利于浮标物100能够长期稳定的运行。
图7为本发明实施例提供的另一种浮标物的控制方法的流程图，在上述各技术方案的基础上，参考图2、3和图7，本发明实施例提供的浮标物的控制方法的具体工作原理如下：
选取测量点后，将浮标物的控制装置上电，根据设计手册获取到选取好的测量点的原始深度，并将该原始深度写入控制模块30中，然后将浮标物100丢入测量点。第一传感器101根据自身发射的脉冲信号遇到排水管道的上管壁返回后的时间差确定浮标物100上方的水位高度h1，第二传感器102根据自身发射的脉冲信号遇到排水管道的下管壁返回后的时间差确定浮标物100下方的水位高度h2。当采集结束后，第一传感器101和第二传感器102将测量到的水位数据发送至淤积厚度测量模块20，积厚度测量模块20可以为沉积厚度测试仪，能够根据接收到的水位数据直接计算出淤积物200的厚度，其中，淤积物200的厚度为h＝H-h1-h2-h0；其中，h为淤积物200的厚度，H为测量点的原始深度，h1为第一传感器101的测量深度，h2为第二传感器102的测量深度，h0为第一传感器101和第二传感器102之间的高度差。当淤积厚度测量模块20根据获取到的水位高度测量到存在淤积物200时(也即，淤积物200的厚度不为零)，控制模块30根据淤积物200的厚度控制电机402工作，电机402驱动腔体401内的推拉阀改变腔体401内的蓄水量，以调节浮标物100的悬浮高度，将浮标物100的位置调节到与淤积物200之间的高度大于安全预设距离的位置。
本发明实施例提供的技术方案，通过水位测量模块、淤积厚度测量模块和浮标物位置调节模块之间的相互配合，在控制模块的控制下，能够自动对浮标物进行控制。水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度，并将测量到的水位高度发送至淤积厚度测量模块，淤积厚度测量模块根据接收到的水位高度计算淤积物的厚度，浮标物位置调节模块在控制模块的控制下，根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案不仅能够测量出浮标物所在环境中淤积物的厚度，还能够根据淤积物的厚度自动调节浮标物的悬浮高度，自动控制浮标物位于淤积物上方一定的高度范围内，从而保证浮标物能够长期稳定的运行。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种浮标物的控制装置，其特征在于，包括：水位测量模块、淤积厚度测量模块、浮标物位置调节模块和控制模块；
所述水位测量模块的输出端与所述控制模块的第一端电连接，所述水位测量模块用于测量浮标物所在环境中的水位高度；
所述淤积厚度测量模块的输入端与所述水位测量模块的输出端电连接，所述淤积厚度测量模块的输出端与所述控制模块的第二端电连接，所述淤积厚度测量模块用于根据所述水位高度测量水中淤积物的厚度；
所述浮标物位置调节模块的控制端与所述控制模块的第三端电连接，所述浮标物位置调节模块用于根据所述淤积物的厚度调节所述浮标物的悬浮高度。
2.根据权利要求1所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述水位测量模块包括第一传感器和第二传感器，所述水位测量模块位于所述浮标物的内部；
沿水位高度方向，所述第一传感器位于所述浮标物的顶部，所述第二传感器位于所述浮标物的底部；
所述水位测量模块的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述控制模块的第一端包括第一接收端和第二接收端，所述水位测量模块的第一输出端作为所述第一传感器的输出端与所述控制模块的第一接收端电连接，所述水位测量模块的第二输出端作为所述第二传感器的输出端与所述控制模块的第二接收端电连接，所述第一传感器用于测量所述浮标物上方的水位高度，所述第二传感器用于测量所述浮标物下方的水位高度。
3.根据权利要求2所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器均为超声波水位计。
4.根据权利要求2所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述淤积物的厚度为h＝H-h1-h2-h0；
其中，h为所述淤积物的厚度，H为测量点的原始深度，h1为所述第一传感器的测量深度，h2为所述第二传感器的测量深度，h0为所述第一传感器和所述第二传感器之间的高度差。
5.根据权利要求1所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述浮标物位置调节模块包括电机和腔体，所述电机位于所述腔体内，并与所述控制模块的第三端电连接，所述腔体包括多个蓄水仓，所述控制模块根据所述淤积物的厚度控制所述电机调节所述腔体的蓄水量。
6.根据权利要求5所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述腔体为推拉式阀控腔体。
7.根据权利要求1所述的浮标物的控制装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块包括第一电源和第二电源，所述第一电源用于为所述控制模块提供电源电压，所述第二电源用于为所述水位测量模块、淤积厚度测量模块和所述浮标物位置调节模块提供电源电压。
8.根据权利要求1所述的浮标物的控制装置，其特征在于，所述淤积厚度测量模块包括沉积厚度测试仪。
9.一种浮标物的控制方法，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的浮标物控制装置执行；
所述浮标物控制方法包括：
水位测量模块测量所述浮标物所在环境中的水位高度；
所述淤积厚度测量模块根据所述水位高度测量水中淤积物的厚度；
所述控制模块根据所述淤积物的厚度控制所述浮标物位置调节模块调节所述浮标物的悬浮高度。
10.一种浮标物，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的浮标物的控制装置，所述浮标物的控制装置设置于所述浮标物的内部，所述浮标物还包括线缆，所述线缆与所述浮标物固定电连接，用于为所述浮标物的控制装置提供电源通路。
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