CN115056920A - 一种浮标式多功能流速、流场监控设备 - Google Patents

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任泽昊
白涛
姬宏伟
李磊
喻佳
洪良鹏
孙宪阁
许琪琪
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Abstract

一种浮标式多功能流速、流场监控设备，包括防水外壳一和防水外壳二、密封圈、GPS定位设备、卡槽板、缓冲防渗海绵，防水外壳二内设有缓冲防渗海绵；缓冲防渗海绵位于卡槽板下部，卡槽上固定有GPS定位设备；单个设备的下方悬挂铅锤，保障仪器稳定性，放入河流，渠道，海洋内，无动力驱动，由电脑实时监控设备位置，计算表明流速，流达时间；将多个设备进行悬挂式连接，下方的设备下悬挂铅锤，放入河流，渠道，海洋内，无动力驱动，由电脑实时监控流场变化，计算流域三维流场；具有便于安装、测量精度高、密封性好，功能多的特点。

Description

一种浮标式多功能流速、流场监控设备
技术领域
本发明属于水利水电工程、河流与近海工程技术领域，具体涉及一种浮标式多功能流速、流场监控设备。用于实时监测河流、输水明渠的流速变化、流达时间及库区的三维流场变化。采用浮标式设计原理，是一种顺水漂流、无线巡航的多功能实时监控设备。
背景技术
目前，针对水利基础设施的防患和维修缺乏前期的数据积累，测流设备功能单一、价格昂贵、巡航距离短，无法满足各类工程、不同时空尺度的监测、诊断、治疗的实际需求。如浮标测流价格低廉，但在测验过程需要人员配合完成，且巡航距离短；多普勒测流仪需要定点测量，安装困难，对中小河流测流无法准确测量各种规则和不规则渠道的河流流量；超声波测流造价高昂，需要定点测量，只能测量比较干净的水，污水以及浑浊的水中无法测量且供电困难，无法测量河流、输水明渠的整体流速。且据市场调研，暂无可测河流、库区流场，流达时间的简易监测设备。综合以上测流设备测流方式，均无法突破局部测流，功能单一的技术壁垒，极大地限制了其应用性和推广。
鉴于此，亟需创造一款操作简单，价格低廉，巡航距离长，适用于河流，输水明渠的流速、流场、流达时间测量的多功能实时监控设备。针对上述问题的深入研究，遂有本案产生。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无线巡航的流速、流场监控设备，便于安装拆卸，旨在实时监测河流、渠道、库区等流域流速变化及流场分布，提高监测的准确性与时效性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种浮标式多功能流速、流场监控设备，包括防水外壳一和防水外壳二、GPS定位设备、密封圈、卡槽板，防水外壳二内壁设有缓冲防渗海绵；卡槽板上固定有GPS定位设备。
所述的防水外壳一和防水外壳二组成一球形外壳。
所述的防水外壳一与防水外壳二连接处设有密封圈。
所述的密封圈采用橡胶密封圈。
所述的卡槽的表面设有呈环状分布的通孔，通过螺栓二贯穿通孔与防水外壳二内部的连接孔连接；卡槽板表面还设有方形通孔。
所述防水外壳二内壁设有缓冲防渗海绵。
所述的密封圈置于防水外壳一和防水外壳二的凹槽内。
所述的防水外壳一的壳壁上设有连接孔，螺栓一穿过连接孔与防水外壳二螺纹连接。
本发明的有益效果是：
相对于现有技术，本发明的优点及效果如下：
1)该监控设备具有三重防水布置，密封性能强。外壳材料选用 Abs防水塑料，采用若干螺栓固定连接上下两部分外壳；防水外壳内设置有O型凹槽，放置O型橡胶密封圈，防止水流渗透；防水外壳内壁设有缓冲防渗海绵，防止GPS定位设备进水损坏；
2)该设备设计巧妙，利用浮标式设计原理，可顺水漂流，无动力驱动，可达到远距离无线巡航的监测效果，外部设计为球形外壳，在水中粘滞力更小，更易顺水漂流；
3)该设备内设有GPS定位设备，通过浮标式漂流方式，可实时监控设备位置，测量河流流速变化；
4)该设备顺河流移动，通过GPS定位，可测量河流流达时间，多设备联合使用，可提高数据的准确性；
5)设备上下均设有通孔，可进行多设备悬挂式连接，用于监控河流、库区的三维流场变化；
6)该设备造价低廉，体积小，便于携带。
该设备整体呈球状结构，GPS定位设备上设有防水组件，外部采用防水外壳对GPS定位设备进行包裹，通过橡胶密封圈和缓冲防渗海绵增强设备密封性，防止设备进水；该设备采用浮标式设计原理，解决了浮标测流巡航时间短，需人跟随的技术缺陷；设计结构巧妙，便于安装，可在河流、输水明渠、库区等区域实现水流流速、流达时间和三维流场变化的实时监控，多设备联合使用，可提高测量精度。本发明攻破了传统测流设备测量范围小，时效性低，功能单一，无法测量流达时间及流场变化的技术壁垒，对水利基础设施的防患和维修缺乏前期的数据积累，具有重要的实际意义与应用价值。
附图说明
图1为本发明所述一种无线巡航的流场监控设备的正视图。
图2为本发明所述一种无线巡航的流场监控设备的剖面图。
图中：1-防水外壳一；2-GPS定位设备；3-防水外壳二；4-螺栓一；5-密封圈；6-卡槽板；7-螺栓二。
具体实施方式
下面将结合发明的实施例附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-2，一种浮标式多功能流速、流场监控设备，包括防水外壳一1和防水外壳二3、GPS定位设备2、密封圈5、卡槽板6，防水外壳二3内设有缓冲防渗海绵；卡槽板6上固定有GPS定位设备2。
防水外壳一1为上部外壳，防水外壳二3为底部外壳。
所述的防水外壳一1和防水外壳二3组成一球形外壳。
所述的防水外壳一1与防水外壳二3连接处设有密封圈5。
所述的密封圈5采用橡胶密封圈。
防水外壳一和防水外壳二组成一球形外壳。
防水外壳一、二周围各设有8个连接孔，用于螺栓连接，防水密封。
防水外壳一与防水外壳二连接处设有凹槽，用于放置密封圈。
密封圈采用橡胶密封圈。
防水外壳二内部设有6个连接孔，用于连接卡槽板。
卡槽板的表面设有呈环状分布的通孔，通过螺栓二贯穿通孔与防水外壳二上的螺纹孔连接；卡槽板表面还设有方形通孔。如果仪器内部渗水，可引导渗水流入方形通孔，被下方的缓冲防渗海绵吸收；
所述的缓冲防渗海绵下部采用防水胶固定于防水外壳二内壁。
所述的密封圈置于防水外壳一和防水外壳二的内部凹槽内。
所述的防水外壳一,的壳壁上设有连接孔，螺栓一穿过连接孔与防水外壳二螺纹连接。
所述的卡槽板6的表面设有呈环状分布的通孔，通过螺栓二7贯穿通孔与防水外壳二3内部的连接孔连接；卡槽板表面还设有方形通孔。如果仪器内部渗水，可引导渗水流入方形通孔，被下方的缓冲防渗海绵吸收；
所述的缓冲防渗海绵下部采用防水胶固定于防水外壳二3内壁。旨在减少设备在水流中颠簸对设备测量精确度产生影响，防止水渗入外壳对内部电路设备的损坏；
所述的密封圈2置于防水外壳一1和防水外壳二3的凹槽内，用于提高设备密封性；
所述的防水外壳一1的壳壁上设有连接孔，螺栓一4穿过连接孔与防水外壳3螺纹连接，保障设备的密封性。
防水外壳体积为半径为5cm的球状结构，材料选用Abs料(热塑性工程塑料)外壳，包裹于GPS定位设备外侧。Abs塑料外壳为两个半球状结构，顶部外壳表面呈环形阵列开设有若干通孔，底部外壳内设有螺纹连接通孔，若干螺栓贯穿所述通孔于底部外壳螺纹连接。
防水外壳两部分连接处均设有圆形凹槽，于凹槽内放置O型橡胶密封圈；
底部外壳内壁设有缓冲防渗海绵，位于电池下方，通过防水胶与底部外壳固定；
底部外壳内设有卡槽，放置GPS定位设备；
卡槽表面呈环形阵列开设有若干通孔，若干螺栓通过通孔与外壳内部螺纹连接，
GPS定位设备安装至卡槽上；
实施例：根据说明书附图1-2可知，本案为一种无线巡航的流场监控设备，包括防水外壳一1和防水外壳二3、GPS定位设备2、密封圈5、卡槽板6。在具体实施过程中，卡槽板6通过螺栓7贯穿若干通孔与防水外壳二3内部螺纹连接；
在具体实施过程中，橡胶密封圈置于防水外壳一1与防水外壳二 3的凹槽内，
防水外壳一1通过若干个螺栓一4贯穿若干通孔与防水外壳二3 螺纹连接。避免水从外部渗入机体内；
在具体实施过程中，将单个设备下方悬挂铅锤，保障仪器稳定性，放入河流，渠道，海洋内，无动力驱动，由电脑实时监控设备位置，计算表明流速，流达时间；
在具体实施过程中，将多个设备进行悬挂式连接，于下方设备下悬挂铅锤，放入河流，渠道，海洋内，无动力驱动，由电脑实时监控流场变化，计算流域三维流场；
综上，该无线巡航流场监控设备，结构简单稳定，组装方便，通过包裹式的结构对GPS定位设备2进行包裹，利用密封圈5的密封作用，密封设备的缝隙，避免仪器进水。同时，防水外壳二3内部设有缓冲防渗海绵，利用海绵吸水性，增加设备在水中的密封性。在外壳外部通孔下悬挂铅锤，可保障设备稳定性。于流域内放置多个监控设备，电脑实时监控设备位置，可提高数据精确度。该设备可测水面平均流速、三维流场，较传统测量设备，造价低廉，结构简单、便于使用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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)

1.一种浮标式多功能流速、流场监控设备，包括防水外壳一(1)和防水外壳二(3)、GPS定位设备(2)、密封圈(5)、卡槽板(6)、，其特征在于，防水外壳二(2)内壁设有缓冲防渗海绵；卡槽板(6)上固定有GPS定位设备(2)。
2.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的防水外壳一(1)和防水外壳二(3)组成一球形外壳。
3.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的防水外壳一(1)与防水外壳二(3)连接处设有密封圈(5)。
4.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的密封圈(5)采用橡胶密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的卡槽(6)的表面设有呈环状分布的通孔，通过螺栓二(7)贯穿通孔与防水外壳二(3)内部的连接孔连接；卡槽板(6)表面还设有方形通孔。
6.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述防水外壳二(6)内壁设有缓冲防渗海绵。
7.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的密封圈(5)置于防水外壳一(1)和防水外壳二(3)的凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种浮标式多功能流速、流场监控设备，其特征在于，所述的防水外壳一(1)的壳壁上设有连接孔，螺栓一(4)穿过连接孔与防水外壳二(3)螺纹连接。
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