CN116772946A - 一种基于浮漂的河流流量监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于浮漂的河流流量监测装置，涉及河流流量监测技术领域。为解决利用传统河流流量监测装置对某河流段进行流量监测时，只能针对某河流段固定位置的流量进行监测，从而导致监测到的流量值具有单一性，无法代表某河流段的平均流量，导致监测到的流量值存在误差，并且无法对某河流段不同深度的流量进行监测的问题。此种装置可以对该河流段的随机不同的位置进行监测，从而得到多组监测数据，并且每个测得流量值均对应一个深度值，最后可将相同深度的流量值取平均值，方可得到该河流段不同深度的流量值；实现对某河流段随机位置点不同深度的流量进行监测，从而避免监测到的流量值具有单一性，进而减小了监测的误差。本发明适用于河流监测技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及河流流量监测技术领域，具体涉及一种基于浮漂的河流流量监测装置。
背景技术
目前，为了对河流单位时间内的流量进行及时的监测，会使用到河水流量监测装置，来对河水流量进行准确的测算，进而便于相关人员对河水高度和流速进行及时的掌控。
传统的河流流量监测装置可以安装在岸边或者桥墩上，从而导致只能针对该河流流域固定位置处的水流流量，使检测数的流速值具有一定的单一性，进而严重影响对某河流段流量监测值的精确度，并且难以对河流不同深度的流量进行监测；
综上所述，利用传统的河流流量监测装置对某河流段进行流量监测时，只能针对某河流段固定位置的流量进行监测，从而导致监测到的流量值具有单一性，无法代表某河流段的平均流量，导致监测到的流量值存在较大误差，并且存在无法对某河流段不同深度的流量进行监测的问题。
发明内容
本发明为解决利用传统的河流流量监测装置对某河流段进行流量监测时，只能针对某河流段固定位置的流量进行监测，从而导致监测到的流量值具有单一性，无法代表某河流段的平均流量，导致监测到的流量值存在较大误差，并且存在无法对某河流段不同深度的流量进行监测的问题，而提出一种基于浮漂的河流流量监测装置。
本发明的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其具体结构包括环形浮漂1、驱动电机2、挡板3、连接立柱4、底板5、连接柱6、操控台7、太阳能供电单元、信号发射器13、U型隔板16、中央控制器18、GPS***20、蓄电池22、转轴23、联轴器24、收线辊25、立板26、传动轴27、链式监测单元28、锚29和自锁单元；
环形浮漂1的内部由上到下依次设有操控台7、挡板3和底板5，且操控台7和底板5外圆面均通过n个连接柱6与环形浮漂1的内壁固定连接，n为正整数，挡板3的上表面与操控台7的下表面圆周边缘处之间和挡板3的下表面与底板5的上表面圆周边缘处之间均通过m个连接立柱4固定连接，m为正整数，操控台7为具有空腔的圆柱体状，操控台7的上表面中部加工有通孔，且该通孔的内部嵌设有太阳能供电单元，太阳能供电单元的底部通过转轴23与操控台7内部底面连接，太阳能供电单元的上表面中部设有U型隔板16，U型隔板16的内部顶面设有中央控制器18，U型隔板16的内部一侧面设有信号发射器13，U型隔板16的内部另一侧面设有GPS***20，U型隔板16的内部设有蓄电池22，且蓄电池22的底面与太阳能供电单元的上表面固定连接，挡板3上表面的一端设有驱动电机2，驱动电机2的输出轴端部通过联轴器24与传动轴27的一端连接，挡板3上表面的另一端设有立板26，且立板26的侧面中部加工有通孔，传动轴27的另一端与立板26侧面上的通孔转动连接，传动轴27上设有收线辊25，且链式监测单元28缠绕在收线辊25的外表面上，链式监测单元28的底端与锚29的顶端固定连接，收线辊25的内孔壁的中部沿圆周方向均匀的加工有两个凹槽25-1，传动轴27的内腔中部设有自锁单元，且自锁单元的输出端穿过传动轴27的外壁之后，与收线辊25内孔壁上的凹槽25-1配合连接；
进一步的，所述的挡板3和底板5的上表面中央处均加工有两个圆形通孔；
进一步的，所述的连接柱6的数量n等于连接立柱4的数量m，即m＝n，且2≤n≤6；
进一步的，所述的自锁单元包括夹板30、微型推杆电机31、顶尖32、下限位环33、弹簧34、上限位环35和销体36；
传动轴27的空腔内壁上沿圆周方向均匀的设有两个夹板30，且两个夹板30之间固定设有微型推杆电机31，微型推杆电机31的输出端上设有顶尖32，传动轴27的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体36，销体36的外表面上部套设有上限位环35，销体36的底部穿过弹簧34之后，***到下限位环33的内孔内部，且销体36、下限位环33和上限位环35一体设置，销体36的底端加工有斜面，且销体36底端的斜面与顶尖32的斜面接触设置；
进一步的，所述顶尖32的斜面上均匀的加工有多个半球形凹槽，且每个半球形凹槽的内部嵌设有滚珠32-1；
进一步的，所述的链式监测单元28包括锁链28-1、深度传感器28-2、流量传感器28-3、三角连接件28-4；
锁链28-1的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器28-2，锁链28-1的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器28-3，且深度传感器28-2与流量传感器28-3一一对应设置，锁链28-1的底端与三角连接件28-4的端面固定连接；所述的三角连接件28-4的底部尖端通过销轴37与锚29的顶端铰连接；
进一步的，所述的太阳能供电单元包括驱动齿轮9、伺服电机10、从动齿轮11、转盘12、光传感器14和太阳能电池板21；
所述的操控台7内部底面转轴23上设有从动齿轮11，操控台7的上表面的一端设有伺服电机10，伺服电机10的输出端穿过操控台7的外壳之后，通过键槽与驱动齿轮9的内孔固定连接，驱动齿轮9与从动齿轮11啮合连接，从动齿轮11的上端面设有转盘12，转盘12的上表面边缘处沿圆周方向均匀的设有两个太阳能电池板21，每个太阳能电池板21的顶端中部设有一个光传感器14，且太阳能电池板21通过支架与转盘12的上表面固定连接；
进一步的，所述的U型隔板16的顶面设有围栏17，且围栏17上设有警示灯19，U型隔板16的侧面设有梯子15；所述的环形浮漂1的上表面沿圆周方向均匀的设有两个吊耳8；
进一步的，所述的光传感器14的感光信号输出端与中央控制器18的感光信号输入端连接，中央控制器18的一号驱动信号输出端与伺服电机10连接，太阳能电池板21通过导线与蓄电池22连接，GPS***20的定位信号输出端与中央控制器18的定位信号输入端连接，深度传感器28-2的水深信号输出端与中央控制器18的水深信号输入端连接，流量传感器28-3的流量信号输出端与中央控制器18的流量信号输入端连接，中央控制器18的定位/监测数据信号输出端与信号发射器13连接；
进一步的，所述的锚29的侧面底端设有压力传感器，压力传感器的压力信号输出端与中央控制器18的压力信号输入端连接，中央控制器18的二号驱动信号输出端与微型推杆电机31连接，中央控制器18的三号驱动信号输出端与驱动电机2连接；
进一步的，在使用时，将该装置投放到需监测河流段的上游，从而使该装置可随着河流进行漂流，利用GPS***20对该装置的位置进行实时的监控，并通过信号发射器13将位置信号输送到河流监测中心；通过河流监测中心对该装置位置的追踪，当该装置漂流到一个位置点时，监测人员想对该位置点进行监控时，将监控指令传输到该装置中，此时中央控制器18将复位信号传递给微型推杆电机31，使微型推杆电机31输出端的顶尖32逐渐的远离销体36底端的斜面，再结合传动轴27的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体36，销体36的外表面上部套设有上限位环35，销体36的底部穿过弹簧34之后，***到下限位环33的内孔内部，且销体36、下限位环33和上限位环35一体设置；从而利用弹簧34的弹力将销体36的顶端缩至传动轴27的内部，进而使销体36的顶端脱离收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1，方可使收线辊25在传动轴27自由的转动；利用链式监测单元28缠绕在收线辊25的外表面上，链式监测单元28的底端与锚29的顶端固定连接，又因锚29的自身重力较大，使锚29快速的沉入到河流的底部，并且扎入到河床中，从而使该装置始终漂浮在该监测位置点上；当锚29扎入到河床中时，锚29上的压力传感器将检测到一个较大的压力信号值，此时压力传感器将压力信号传递给中央控制器18，中央控制器18将驱动信号传递给微型推杆电机31，微型推杆电机31的输出端随之缓慢的伸出，并带动顶尖32沿的水平方向匀速的运动，直至顶尖32的斜面与销体36底端的斜面接触，从而压缩弹簧34，使销体36的顶端伸出传动轴27的沉头通孔之后，***到收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1中，从而对收线辊25产生自锁的功能；
再利用链式监测单元28上的深度传感器28-2和流量传感器28-3，因锁链28-1的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器28-2，锁链28-1的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器28-3，且深度传感器28-2与流量传感器28-3一一对应设置；此时可对该河流监测点的不同深度的流量进行监测，并将测量得到的数据通过信号发射器13传输给河流监测中心的显示屏中，并进行记录；当完成该监控点的监控测量时，中央控制器18将驱动信号传递给驱动电机2，驱动电机2带动传动轴26转动，从而带动收线辊25转动，进而可以将锁链28-1进行回收，并将锚29从河床中拉出直至水面，此时该装置又可随着河流进行漂流；并且重复上述操作，可以对该河流段的随机不同的位置进行监测，从而可以得到多组监测的数据，并且每个测得的流量值均对应一个深度值，最后可将相同深度的流量值取平均值，方可得到该河流段不同深度的流量值；利用此种结构的河流流量监测装置，可对某河流段随机位置点不同深度的流量进行监测，从而避免监测到的流量值具有单一性，进而减小了监测的误差；
当在夜晚时，该装置中的蓄电池22对所有的用电器进行供电；当在白天时，可利用太阳能供电单元对所有的用电器进行供电，并且还可以对蓄电池22进行充电；由于在一天之中太阳的位置会发生实时的改变，可利用太阳能供电单元中的光传感器14对阳光的强度进行监控，当光传感器14检测到阳光的较弱时，光传感器14将感光信号传递给中央控制器18，中央控制器18再将驱动信号传递给伺服电机10，伺服电机10带动驱动齿轮9转动，因驱动齿轮9与从动齿轮11啮合连接，从而使从动齿轮11转动，进而带动从动齿轮11上端面的转盘12转动，转盘12带动太阳能电池板21移动，直至光传感器14检测到阳光的强度达到设定值时，中央控制器18将制动信号传递给伺服电机10，此时转盘停止转动；综上所述，该装置中的太阳能供电单元具有追光的功能，从而使太阳能电池板21的电转化率达到最高。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明克服了现有技术的缺点，该河流流量监测装置与传统的河流流量监测装置相对比，增加了环形浮漂结构，从而在使用该装置时，可以直接将该装置投放在需监测河流段的上游，从而使该装置可随着河流进行漂流，利用GPS***对该装置的位置进行实时的监控，并通过信号发射器将位置信号输送到河流监测中心；利用浮漂的漂浮原理结合驱动电机驱动传动轴上的收线辊，并在传动轴的内部设置自锁单元，实现对链式监测单元的收放，并且也实现对锚的投放与回收；当锚投放到河流底部时，锚可扎入到河床中，从而可以将该装置牢牢的固定在预设的监测点上，从而可以利用链式监测单元上的多个深度传感器和多个流量传感器，对该监控点上不同深度对应的流量值进行检测；当完成该监控点的监控测量时，中央控制器将驱动信号传递给驱动电机，驱动电机带动传动轴转动，从而带动收线辊转动，进而可以将锁链进行回收，并将锚从河床中拉出直至水面，此时该装置又可随着河流进行漂流；并且重复上述操作，可以对该河流段的随机不同的位置进行监测，从而可以得到多组监测的数据，并且每个测得的流量值均对应一个深度值，最后可将相同深度的流量值取平均值，方可得到该河流段不同深度的流量值；利用此种结构的河流流量监测装置，可对某河流段随机位置点不同深度的流量进行监测，从而避免监测到的流量值具有单一性，进而减小了监测值的误差。
附图说明
图1是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置的主剖视图；
图2是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中传动轴、收线辊与自锁单元的连接结构剖视图；
图3是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中收线辊的侧视图；
图4是图2所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中B部分的局部放大图；
图5是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中顶针的俯视图；
图6是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中销体的主视图；
图7是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中链式监测单元的主视图；
图8是本发明所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置中链式监测单元与锚连接的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其具体结构包括环形浮漂1、驱动电机2、挡板3、连接立柱4、底板5、连接柱6、操控台7、太阳能供电单元、信号发射器13、U型隔板16、中央控制器18、GPS***20、蓄电池22、转轴23、联轴器24、收线辊25、立板26、传动轴27、链式监测单元28、锚29和自锁单元；
环形浮漂1的内部由上到下依次设有操控台7、挡板3和底板5，且操控台7和底板5外圆面均通过n个连接柱6与环形浮漂1的内壁固定连接，n为正整数，挡板3的上表面与操控台7的下表面圆周边缘处之间和挡板3的下表面与底板5的上表面圆周边缘处之间均通过m个连接立柱4固定连接，m为正整数，操控台7为具有空腔的圆柱体状，操控台7的上表面中部加工有通孔，且该通孔的内部嵌设有太阳能供电单元，太阳能供电单元的底部通过转轴23与操控台7内部底面连接，太阳能供电单元的上表面中部设有U型隔板16，U型隔板16的内部顶面设有中央控制器18，U型隔板16的内部一侧面设有信号发射器13，U型隔板16的内部另一侧面设有GPS***20，U型隔板16的内部设有蓄电池22，且蓄电池22的底面与太阳能供电单元的上表面固定连接，挡板3上表面的一端设有驱动电机2，驱动电机2的输出轴端部通过联轴器24与传动轴27的一端连接，挡板3上表面的另一端设有立板26，且立板26的侧面中部加工有通孔，传动轴27的另一端与立板26侧面上的通孔转动连接，传动轴27上设有收线辊25，且链式监测单元28缠绕在收线辊25的外表面上，链式监测单元28的底端与锚29的顶端固定连接，收线辊25的内孔壁的中部沿圆周方向均匀的加工有两个凹槽25-1，传动轴27的内腔中部设有自锁单元，且自锁单元的输出端穿过传动轴27的外壁之后，与收线辊25内孔壁上的凹槽25-1配合连接；
本具体实施方式，采用此种结构的河流流量监测装置与传统的河流流量监测装置相对比，增加了环形浮漂结构，从而在使用该装置时，可以直接将该装置投放在需监测河流段的上游，从而使该装置可随着河流进行漂流，利用GPS***对该装置的位置进行实时的监控，并通过信号发射器将位置信号输送到河流监测中心；利用浮漂的漂浮原理结合驱动电机驱动传动轴上的收线辊，并在传动轴的内部设置自锁单元，实现对链式监测单元的收放，并且也实现对锚的投放与回收；当锚投放到河流底部时，锚可扎入到河床中，从而可以将该装置牢牢的固定在预设的监测点上，从而可以利用链式监测单元上的多个深度传感器和多个流量传感器，对该监控点上不同深度对应的流量值进行检测；当完成该监控点的监控测量时，中央控制器将驱动信号传递给驱动电机，驱动电机带动传动轴转动，从而带动收线辊转动，进而可以将锁链进行回收，并将锚从河床中拔出，并拉出水面，此时该装置又可随着河流进行漂流；并且重复上述操作，从而可以得到多组监测的数据，并且每个测得的流量值均对应一个深度值，最后可将相同深度的流量值取平均值，方可得到该河流段不同深度的流量值；利用此种结构的河流流量监测装置，可对某河流段随机位置点不同深度的流量进行监测，从而避免监测到的流量值具有单一性，进而减小了监测值的误差。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的挡板3和底板5的上表面中央处分别加工有圆形通孔；
本具体实施方式，在挡板3和底板5的上表面中央处分别加工圆形通孔，以便以锚29通过挡板3和底板5上的圆形通孔之后，投入到河流中。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的连接柱6的数量n等于连接立柱4的数量m，即m＝n，且2≤n≤6。
具体实施方式四：结合图2、图4和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的自锁单元包括夹板30、微型推杆电机31、顶尖32、下限位环33、弹簧34、上限位环35和销体36；
传动轴27的空腔内壁上沿圆周方向均匀的设有两个夹板30，且两个夹板30之间固定设有微型推杆电机31，微型推杆电机31的输出端上设有顶尖32，传动轴27的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体36，销体36的外表面上部套设有上限位环35，销体36的底部穿过弹簧34之后，***到下限位环33的内孔内部，且销体36、下限位环33和上限位环35一体设置，销体36的底端加工有斜面，且销体36底端的斜面与顶尖32的斜面接触设置；
本具体实施方式，采用此种设置，当该装置漂流到一个位置点时，监测人员想对该位置点进行监控时，将监控指令传输到该装置中，此时中央控制器18将复位信号传递给微型推杆电机31，使微型推杆电机31输出端的顶尖32逐渐的远离销体36底端的斜面，再结合传动轴27的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体36，销体36的外表面上部套设有上限位环35，销体36的底部穿过弹簧34之后，***到下限位环33的内孔内部，且销体36、下限位环33和上限位环35一体设置；从而利用弹簧34的弹力将销体36的顶端缩至传动轴27的内部，使销体36的顶端脱离收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1，方可使收线辊25在传动轴27自由的转动，进而实现对锚29进行投放，并且通过锚29拽动链式监测单元28投入到河流中，利用链式监测单元28上的深度传感器28-2和流量传感器28-3对该河流段的不同深度的流量进行监控测量；实质上该种结构的自锁单元是对收线辊25与传动轴27根据不同的使用情况产生自锁的功能。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述顶尖32的斜面上均匀的加工有多个半球形凹槽，且每个半球形凹槽的内部嵌设有滚珠32-1；
本具体实施方式，采用顶尖32的斜面上均匀的加工有多个半球形凹槽，且每个半球形凹槽的内部嵌设有滚珠32-1；实际上是将顶尖32的斜面与销体36底部斜面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大的减小摩擦力，避免接触面产生磨损的现象，进而延长了使用寿命。
具体实施方式六：结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的链式监测单元28包括锁链28-1、深度传感器28-2、流量传感器28-3、三角连接件28-4；
锁链28-1的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器28-2，锁链28-1的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器28-3，且深度传感器28-2与流量传感器28-3一一对应设置，锁链28-1的底端与三角连接件28-4的端面固定连接；所述的三角连接件28-4的底部尖端通过销轴37与锚29的顶端铰连接；
本具体实施方式，利用锁链28-1的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器28-2，锁链28-1的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器28-3，且深度传感器28-2与流量传感器28-3一一对应设置；实现对河流段内随机监测点的不同深度的流量进行同步的监控。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的太阳能供电单元包括驱动齿轮9、伺服电机10、从动齿轮11、转盘12、光传感器14和太阳能电池板21；
所述的操控台7内部底面转轴23上设有从动齿轮11，操控台7的上表面的一端设有伺服电机10，伺服电机10的输出端穿过操控台7的外壳之后，通过键槽与驱动齿轮9的内孔固定连接，驱动齿轮9与从动齿轮11啮合连接，从动齿轮11的上端面设有转盘12，转盘12的上表面边缘处沿圆周方向均匀的设有两个太阳能电池板21，每个太阳能电池板21的顶端中部设有一个光传感器14，且太阳能电池板21通过支架与转盘12的上表面固定连接；
本具体实施方式，采用此种设置，当在夜晚时，该装置中的蓄电池22对所有的用电器进行供电；当在白天时，可利用太阳能供电单元对所有的用电器进行供电，并且还可以对蓄电池22进行充电；由于在一天之中太阳的位置会发生实时的改变，可利用太阳能供电单元中的光传感器14对阳光的强度进行监控，当光传感器14检测到阳光的较弱时，光传感器14将感光信号传递给中央控制器18，中央控制器18再将驱动信号传递给伺服电机10，伺服电机10带动驱动齿轮9转动，因驱动齿轮9与从动齿轮11啮合连接，从而使从动齿轮11转动，进而带动从动齿轮11上端面的转盘12转动，转盘12带动太阳能电池板21移动，直至光传感器14检测到阳光的强度达到设定值时，中央控制器18将制动信号传递给伺服电机10，此时转盘停止转动；综上所述，该装置中的太阳能供电单元具有追光的功能，从而使太阳能电池板21的电转化率达到最高。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的U型隔板16的顶面设有围栏17，且围栏17上设有警示灯19，U型隔板16的侧面设有梯子15；所述的环形浮漂1的上表面沿圆周方向均匀的设有两个吊耳8；
本具体实施方式，采用在围栏17上安装警示灯19，当对该装置进行回收时，可根据该装置上的GPS***20确定位置，并且围栏17上的警示灯19是长期闪烁的，从而可以派遣船只到达指定位置，并可以直观的观察到该装置上的警示灯19，进而可以快速的找到；再利用环形浮漂1上的吊耳8，可通过船只上的起重机通过绳索连接到环形浮漂1上的吊耳8，利用起重机将该装置吊装到船只上，此时完成回收作业。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式七所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的光传感器14的感光信号输出端与中央控制器18的感光信号输入端连接，中央控制器18的一号驱动信号输出端与伺服电机10连接，太阳能电池板21通过导线与蓄电池22连接，GPS***20的定位信号输出端与中央控制器18的定位信号输入端连接，深度传感器28-2的水深信号输出端与中央控制器18的水深信号输入端连接，流量传感器28-3的流量信号输出端与中央控制器18的流量信号输入端连接，中央控制器18的定位/监测数据信号输出端与信号发射器13连接。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的监测装置的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，所述的锚29的侧面底端设有压力传感器，压力传感器的压力信号输出端与中央控制器18的压力信号输入端连接，中央控制器18的二号驱动信号输出端与微型推杆电机31连接，中央控制器18的三号驱动信号输出端与驱动电机2连接；
本具体实施方式，采用此种设置，当锚29扎入到河床中时，锚29上的压力传感器将检测到一个较大的压力信号值，此时压力传感器将压力信号传递给中央控制器18，中央控制器18将驱动信号传递给微型推杆电机31，微型推杆电机31的输出端随之缓慢的伸出，并带动顶尖32沿的水平方向匀速的运动，直至顶尖32的斜面与销体36底端的斜面接触，从而压缩弹簧34，使销体36的顶端伸出传动轴27的沉头通孔之后，***到收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1中，实现对收线辊25产生自锁的功能；进而提高该装置在使用时的稳定性。
工作原理
在使用时，将该装置投放到需监测河流段的上游，从而使该装置可随着河流进行漂流，利用GPS***20对该装置的位置进行实时的监控，并通过信号发射器13将位置信号输送到河流监测中心；通过河流监测中心对该装置位置的追踪，当该装置漂流到一个位置点时，监测人员想对该位置点进行监控时，将监控指令传输到该装置中，此时中央控制器18将复位信号传递给微型推杆电机31，使微型推杆电机31输出端的顶尖32逐渐的远离销体36底端的斜面，再结合传动轴27的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体36，销体36的外表面上部套设有上限位环35，销体36的底部穿过弹簧34之后，***到下限位环33的内孔内部，且销体36、下限位环33和上限位环35一体设置；从而利用弹簧34的弹力将销体36的顶端缩至传动轴27的内部，进而使销体36的顶端脱离收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1，方可使收线辊25在传动轴27自由的转动；利用链式监测单元28缠绕在收线辊25的外表面上，链式监测单元28的底端与锚29的顶端固定连接，又因锚29的自身重力较大，使锚29快速的沉入到河流的底部，并且扎入到河床中，从而使该装置始终漂浮在该监测位置点上；当锚29扎入到河床中时，锚29上的压力传感器将检测到一个较大的压力信号值，此时压力传感器将压力信号传递给中央控制器18，中央控制器18将驱动信号传递给微型推杆电机31，微型推杆电机31的输出端随之缓慢的伸出，并带动顶尖32沿的水平方向匀速的运动，直至顶尖32的斜面与销体36底端的斜面接触，从而压缩弹簧34，使销体36的顶端伸出传动轴27的沉头通孔之后，***到收线辊25的内孔壁上的凹槽25-1中，从而对收线辊25产生自锁的功能；
再利用链式监测单元28上的深度传感器28-2和流量传感器28-3，因锁链28-1的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器28-2，锁链28-1的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器28-3，且深度传感器28-2与流量传感器28-3一一对应设置；此时可对该河流监测点的不同深度的流量进行监测，并将测量得到的数据通过信号发射器13传输给河流监测中心的显示屏中，并进行记录；当完成该监控点的监控测量时，中央控制器18将驱动信号传递给驱动电机2，驱动电机2带动传动轴26转动，从而带动收线辊25转动，进而可以将锁链28-1进行回收，并将锚29从河床中拉出直至水面，此时该装置又可随着河流进行漂流；并且重复上述操作，可以对该河流段的随机不同的位置进行监测，从而可以得到多组监测的数据，并且每个测得的流量值均对应一个深度值，最后可将相同深度的流量值取平均值，方可得到该河流段不同深度的流量值；利用此种结构的河流流量监测装置，可对某河流段随机位置点不同深度的流量进行监测，从而避免监测到的流量值具有单一性，进而减小了监测的误差；
当在夜晚时，该装置中的蓄电池22对所有的用电器进行供电；当在白天时，可利用太阳能供电单元对所有的用电器进行供电，并且还可以对蓄电池22进行充电；由于在一天之中太阳的位置会发生实时的改变，可利用太阳能供电单元中的光传感器14对阳光的强度进行监控，当光传感器14检测到阳光的较弱时，光传感器14将感光信号传递给中央控制器18，中央控制器18再将驱动信号传递给伺服电机10，伺服电机10带动驱动齿轮9转动，因驱动齿轮9与从动齿轮11啮合连接，从而使从动齿轮11转动，进而带动从动齿轮11上端面的转盘12转动，转盘12带动太阳能电池板21移动，直至光传感器14检测到阳光的强度达到设定值时，中央控制器18将制动信号传递给伺服电机10，此时转盘停止转动；综上所述，该装置中的太阳能供电单元具有追光的功能，从而使太阳能电池板21的电转化率达到最高。
Claims (10)
1.一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：它包括环形浮漂(1)、驱动电机(2)、挡板(3)、连接立柱(4)、底板(5)、连接柱(6)、操控台(7)、太阳能供电单元、信号发射器(13)、U型隔板(16)、中央控制器(18)、GPS***(20)、蓄电池(22)、转轴(23)、联轴器(24)、收线辊(25)、立板(26)、传动轴(27)、链式监测单元(28)、锚(29)和自锁单元；
环形浮漂(1)的内部由上到下依次设有操控台(7)、挡板(3)和底板(5)，且操控台(7)和底板(5)外圆面均通过n个连接柱(6)与环形浮漂(1)的内壁固定连接，n为正整数，挡板(3)的上表面与操控台(7)的下表面圆周边缘处之间和挡板(3)的下表面与底板(5)的上表面圆周边缘处之间均通过m个连接立柱(4)固定连接，m为正整数，操控台(7)为具有空腔的圆柱体状，操控台(7)的上表面中部加工有通孔，且该通孔的内部嵌设有太阳能供电单元，太阳能供电单元的底部通过转轴(23)与操控台(7)内部底面连接，太阳能供电单元的上表面中部设有U型隔板(16)，U型隔板(16)的内部顶面设有中央控制器(18)，U型隔板(16)的内部一侧面设有信号发射器(13)，U型隔板(16)的内部另一侧面设有GPS***(20)，U型隔板(16)的内部设有蓄电池(22)，且蓄电池(22)的底面与太阳能供电单元的上表面固定连接，挡板(3)上表面的一端设有驱动电机(2)，驱动电机(2)的输出轴端部通过联轴器(24)与传动轴(27)的一端连接，挡板(3)上表面的另一端设有立板(26)，且立板(26)的侧面中部加工有通孔，传动轴(27)的另一端与立板(26)侧面上的通孔转动连接，传动轴(27)上设有收线辊(25)，且链式监测单元(28)缠绕在收线辊(25)的外表面上，链式监测单元(28)的底端与锚(29)的顶端固定连接，收线辊(25)的内孔壁的中部沿圆周方向均匀的加工有两个凹槽(25-1)，传动轴(27)的内腔中部设有自锁单元，且自锁单元的输出端穿过传动轴(27)的外壁之后，与收线辊(25)内孔壁上的凹槽(25-1)配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的挡板(3)和底板(5)的上表面中央处分别加工有圆形通孔。
3.根据权利要求1所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的连接柱(6)的数量n等于连接立柱(4)的数量m，即m＝n，且2≤n≤6。
4.根据权利要求1所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的自锁单元包括夹板(30)、微型推杆电机(31)、顶尖(32)、下限位环(33)、弹簧(34)、上限位环(35)和销体(36)；
传动轴(27)的空腔内壁上沿圆周方向均匀的设有两个夹板(30)，且两个夹板(30)之间固定设有微型推杆电机(31)，微型推杆电机(31)的输出端上设有顶尖(32)，传动轴(27)的外表面中部加工有沉头通孔，该沉头通孔的内部设有销体(36)，销体(36)的外表面上部套设有上限位环(35)，销体(36)的底部穿过弹簧(34)之后，***到下限位环(33)的内孔内部，且销体(36)、下限位环(33)和上限位环(35)一体设置，销体(36)的底端加工有斜面，且销体(36)底端的斜面与顶尖(32)的斜面接触设置。
5.根据权利要求4所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述顶尖(32)的斜面上均匀的加工有多个半球形凹槽，且每个半球形凹槽的内部嵌设有滚珠(32-1)。
6.根据权利要求1所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的链式监测单元(28)包括锁链(28-1)、深度传感器(28-2)、流量传感器(28-3)、三角连接件(28-4)；
锁链(28-1)的一侧沿长度方向均匀的设有多个深度传感器(28-2)，锁链(28-1)的另一侧沿长度方向均匀的设有多个流量传感器(28-3)，且深度传感器(28-2)与流量传感器(28-3)一一对应设置，锁链(28-1)的底端与三角连接件(28-4)的端面固定连接；所述的三角连接件(28-4)的底部尖端通过销轴(37)与锚(29)的顶端铰连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的太阳能供电单元包括驱动齿轮(9)、伺服电机(10)、从动齿轮(11)、转盘(12)、光传感器(14)和太阳能电池板(21)；
所述的操控台(7)内部底面转轴(23)上设有从动齿轮(11)，操控台(7)的上表面的一端设有伺服电机(10)，伺服电机(10)的输出端穿过操控台(7)的外壳之后，通过键槽与驱动齿轮(9)的内孔固定连接，驱动齿轮(9)与从动齿轮(11)啮合连接，从动齿轮(11)的上端面设有转盘(12)，转盘(12)的上表面边缘处沿圆周方向均匀的设有两个太阳能电池板(21)，每个太阳能电池板(21)的顶端中部设有一个光传感器(14)，且太阳能电池板(21)通过支架与转盘(12)的上表面固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的U型隔板(16)的顶面设有围栏(17)，且围栏(17)上设有警示灯(19)，U型隔板(16)的侧面设有梯子(15)；所述的环形浮漂(1)的上表面沿圆周方向均匀的设有两个吊耳(8)。
9.根据权利要求7所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的光传感器(14)的感光信号输出端与中央控制器(18)的感光信号输入端连接，中央控制器(18)的一号驱动信号输出端与伺服电机(10)连接，太阳能电池板(21)通过导线与蓄电池(22)连接，GPS***(20)的定位信号输出端与中央控制器(18)的定位信号输入端连接，深度传感器(28-2)的水深信号输出端与中央控制器(18)的水深信号输入端连接，流量传感器(28-3)的流量信号输出端与中央控制器(18)的流量信号输入端连接，中央控制器(18)的定位/监测数据信号输出端与信号发射器(13)连接。
10.根据权利要求4所述的一种基于浮漂的河流流量监测装置，其特征在于：所述的锚(29)的侧面底端设有压力传感器，压力传感器的压力信号输出端与中央控制器(18)的压力信号输入端连接，中央控制器(18)的二号驱动信号输出端与微型推杆电机(31)连接，中央控制器(18)的三号驱动信号输出端与驱动电机(2)连接。
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| CN202310762336.0A CN116772946A (zh) | 2023-06-26 | 2023-06-26 | 一种基于浮漂的河流流量监测装置 |
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2023
- 2023-06-26 CN CN202310762336.0A patent/CN116772946A/zh active Pending
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