CN211452328U - 一种自动压力式无人看守流速监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动压力式无人看守流速监测装置，包括第一固定杆、第二固定杆、悬浮平台；所述第二固定杆上端固定安装第一太阳能板、第一蓄电池，第二固定杆内部固定安装第一卷扬机、第五卷扬机，第二固定杆内部侧壁上固定安装第一滑轨；所述第一滑轨上滑动连接第一滑块；所述第一卷扬机、第五卷扬机、第一滑块、第六卷扬机通过第一钢缆相连；所述悬浮平台上安装第六卷扬机和第七卷扬机、第二太阳能板、第三蓄电池、DTU，悬浮平台内部固定安装第四卷扬机；所述悬浮平台下方设有沉水壳体；所述沉水壳体通过第三钢缆与第四卷扬机连接。本装置造价较低，操作简便，能克服外界水流或者杂物的影响，实现无人值守、远程实时监测的装置。

Description

一种自动压力式无人看守流速监测装置

技术领域

本实用新型属于水文监测技术领域，涉及一种自动压力式无人看守流速监测装置。

背景技术

水文监测作为水文行业的基础性工作，可为防洪、抗汛与水利工程建设提供支撑数据；为水资源开发与利用、河流管理及环境保护提供科学依据。水文监测要素包括:水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌等，其中，流速测量尤为重要。在洪涝高峰期间，河流流速通常表现为常态的数倍之多，实时流速监测可起到提前预警作用，流速是水环境及水域生态***的重要水力学要素之一，是影响污染物的扩散及沉积物迁移和沉淀的关键因素。此外流速是鱼类生存和繁殖的关键水流信号，鱼类洄游、产卵、觅食等行为都受其影响。

河流流速测量多基于水文站完成，但建设和维护水文站成本较高；此外我国部分区域水文站点稀少，尤其是西部地区，低于国家平均水文站网密度最稀的要求；一些中小型河流，更是缺乏水文观测站及定点测流速的装置。为解决此类问题，亟需一种造价低廉、维护简单、无需看守的装置投入到流速监测中。

现有流速监测的便携式装置，分为与水流接触式和非接触式两类，基于如下测量原理：旋杯式流速仪测量水流，该流速仪由旋盘中心的锥形杯子构成转子，当装置放进水流时，正对水流方向的横截面不同，造成旋转轴两侧所受的水流压力不同，遂使旋盘旋转，该方法转速与流速的关系，须经检验确定；旋浆式流速仪测量水流，利用螺旋桨的转子感受水流动力来测量流速；雷达式流速仪基于多普勒效应，由探头发出雷达波，雷达波通过水体表面反射，由于多普勒效应，发出和接收到的雷达波会产生多普勒频移，通过测量多普勒频移即可测量流体的流速。

但上述方法仍存在一些不足：利用旋杯式或旋浆式流速仪此类与水流接触式的装置测量水流，易受到水中杂物的影响(如泥沙、水草、水藻等)，从而影响流速测量的精度甚至无法测量；雷达流速仪此类与水流非接触式的装置测量水流，其限制条件苛刻，要求电磁波在传输过程中避免障碍物、噪音或者其他无线电波的干扰，且易受到水面的波动影响；测量仪器还面临探头取放困难，测量人员往往需到实地开展数据收集，人力耗费较大、工作效率低，且存在水位季节性变化后，需重新调整监测仪器设置等问题。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供一种自动压力式无人看守流速监测装置，造价较低，操作简便，能克服外界水流或者杂物的影响，同时实现无人值守、自动化的远程实时监测的装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种自动压力式无人看守流速监测装置，包括悬浮平台；所述悬浮平台上部两侧固定安装第六卷扬机和第七卷扬机，悬浮平台上部中间固定安装DTU，悬浮平台内部固定安装第四卷扬机；所述悬浮平台下方设有沉水壳体；所述沉水壳体通过第三钢缆与第四卷扬机连接；

所述沉水壳体一端外部固定安装第一压力传感器，沉水壳体另一端内部安装第二压力传感器并且外部固定连接尾翼；

所述沉水壳体侧面呈流线型，沉水壳体侧面分布有数个孔；

所述第一压力传感器、第二压力传感器分别通过信号线与DTU连接。

进一步的，所述悬浮平台上部中间固定安装第二太阳能板、第三蓄电池，所述第三蓄电池通过线缆分别与第二太阳能板、第六卷扬机、第七卷扬机、DTU、第四卷扬机连接。

进一步的，还包括第二固定杆，所述第二固定杆内部上端固定安装第一卷扬机，第二固定杆内部下端固定安装第五卷扬机，第二固定杆内部侧壁上竖直固定安装第一滑轨；所述第一滑轨上滑动连接第一滑块；

所述第一钢缆一端固定于第一卷扬机，缠绕第一卷扬机上由第一卷扬机发出，穿过第一滑块上的竖直槽口，缠绕第五卷扬机上，再回到第一卷扬机；所述第一钢缆再次缠绕第一卷扬机上，穿入第一滑块的竖直槽口，从第一滑块的水平槽口穿出，通过第二固定杆侧面开设的缝隙，缠绕并固定于第六卷扬机上。

进一步的，所述第二固定杆上端设有支撑板，支撑板上固定安装第一太阳能板、第一蓄电池，所述第一蓄电池通过线缆分别与第一太阳能板、第一卷扬机、第五卷扬机连接。

进一步的，还包括第一固定杆，所述第一固定杆内部上端固定安装第二卷扬机，第一固定杆内部下端固定安装第三卷扬机，第一固定杆内部侧壁上固定安装第二滑轨；所述第二滑轨上滑动连接第二滑块；

所述第二卷扬机、第三卷扬机、第二滑块、第七卷扬机通过第二钢缆相连，第二卷扬机、第三卷扬机、第二滑块、第七卷扬机通过第二钢缆连接的方式与所述第一卷扬机、第五卷扬机、第一滑块、第六卷扬机通过第一钢缆连接的方式相同。

进一步的，所述第一固定杆上端设有支撑板，支撑板上固定安装第三太阳能板、第二蓄电池，所述第二蓄电池通过线缆分别与第三太阳能板、第二卷扬机、第三卷扬机连接。

本实用新型的有益效果是：本装置采用压力传感器代替转子测流速，能有效规避水中杂物和水流的影响；无人值守的远程监测代替实地监测，监测员可通过压力传感器、DTU、移动读取端的组合应用，实现水流流速远程监测，极大降低人力成本；利用太阳能板供电，使得本装置能够实现野外区域无人值守的长期作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例监测装置整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例沉水壳体示意图。

图中，1.第一太阳能板，2.第一蓄电池，3.第一卷扬机，4.第一滑轨，5.第一滑块，6.第一钢缆，7.第六卷扬机，8.第二太阳能板，9.第七卷扬机，10.第二钢缆，11.第二滑块，12.第二滑轨，13.第二卷扬机，14.第二蓄电池，15.第三太阳能板，16.第一固定杆，17.第三卷扬机，18.DTU，19.信号线，20.第三钢缆，21.沉水壳体，22.第一压力传感器，23.第四卷扬机，24.第三蓄电池，25.悬浮平台，26.第五卷扬机，27.第二固定杆，28.第二压力传感器，29.尾翼。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例装置包括第一固定杆16、第二固定杆27，所述第一固定杆16、第二固定杆27下端通过螺栓分别固定于河岸两侧的预制水泥底座上。

所述第二固定杆27上端左侧设有支撑板，支撑板上固定安装第一太阳能板1、第一蓄电池2；所述第二固定杆27内部上端固定安装第一卷扬机3，第二固定杆27内部下端固定安装第五卷扬机26，第二固定杆27内部侧壁上竖直固定安装第一滑轨4；所述第一滑轨4上滑动连接第一滑块5。

所述第一蓄电池2通过线缆分别与第一太阳能板1、第一卷扬机3、第五卷扬机26连接，第一蓄电池2将第一太阳能板1转换的电能进行储存，并为第一卷扬机3、第五卷扬机26供电。

所述第一滑块5上设有竖直槽口、水平槽口与滑动部，所述第一滑块5的竖直槽口与水平槽口连通；所述第一滑块5上的滑动部与第一滑轨4滑动连接。

所述第一卷扬机3、第五卷扬机26、第一滑块5、第六卷扬机7通过第一钢缆6相连。

所述第一钢缆6一端固定于第一卷扬机3，缠绕第一卷扬机3卷筒上，由第一卷扬机3发出，穿过第一滑块5上的竖直槽口，缠绕第五卷扬机26卷筒上，再回到第一卷扬机3；所述第一钢缆6再次缠绕第一卷扬机3卷筒上，穿入第一滑块5的竖直槽口，从第一滑块5的水平槽口穿出，通过第二固定杆27侧面开设的竖直缝隙，缠绕并固定于第六卷扬机7卷筒上。

所述第一滑块5用来支撑和引导钢缆收缩或者放出，第一滑块5与第一滑轨4的配合，能承受因激流等意外情况所产生的更大力矩，使设备更加平稳，降低钢缆与柱体之间的摩擦，增加钢缆的使用寿命。

所述第一固定杆16上端右侧设有支撑板，支撑板上固定安装第三太阳能板15、第二蓄电池14；所述第一固定杆16内部上端固定安装第二卷扬机13，第一固定杆16内部下端固定安装第三卷扬机17，第一固定杆16内部侧壁上固定安装第二滑轨12；所述第二滑轨12上滑动连接第二滑块11。

所述第二蓄电池14通过线缆分别与第三太阳能板15、第二卷扬机13、第三卷扬机17连接。

所述第二卷扬机13、第三卷扬机17、第二滑块11、第七卷扬机9通过第二钢缆10相连。

所述第二滑块11与第一滑块5结构相同；所述第二卷扬机13、第三卷扬机17、第二滑块11、第七卷扬机9通过第二钢缆10连接的方式与所述第一卷扬机3、第五卷扬机26、第一滑块5、第六卷扬机7通过第一钢缆6连接的方式相同。

本实施例装置还包括悬浮平台25，所述悬浮平台25采用固体浮力材料制成，浮于水面上；所述悬浮平台25上部左右两侧固定安装第六卷扬机7和第七卷扬机9，悬浮平台25上部中间固定安装第二太阳能板8、第三蓄电池24、DTU 18，悬浮平台25内部固定安装第四卷扬机23；所述悬浮平台25下方设有沉水壳体21；所述沉水壳体21通过第三钢缆20与第四卷扬机23连接。

所述第三蓄电池24通过线缆分别与第二太阳能板8、第六卷扬机7、第七卷扬机9、DTU 18、第四卷扬机23连接。

如图2所示，所述沉水壳体21外部前端固定安装第一压力传感器22，沉水壳体21内部后端安装第二压力传感器28；所述沉水壳体21侧面钻有若干孔洞；所述沉水壳体21外部后端固定连接尾翼29。

所述沉水壳体21的前后端与水流方向保持一致。

所述沉水壳体21侧面呈流线型，流线型的沉水壳体21和尾翼29的共同作用，保证水流方向始终正对第一压力传感器22敏感元件，使其能正常运作。

所述第一压力传感器22、第二压力传感器28分别通过信号线19与DTU 18连接。

所述DTU 18为数据传输(4G)模块，能够接受压力传感器发出的电信号并远程传输到移动读取端上，优选ZLAN8305型号。

所述第一太阳能板1、第二太阳能板8、第三太阳能板15采用透明聚乙烯材料制作，耐低温性能优良，点绝缘性优良。

所述第二太阳能板8和DTU 18外壳装有防水胶圈，保证装置良好的防水性能。

所述沉水壳体21采用不锈钢材质，使其光滑坚硬，具备较强的抗腐蚀抗磕碰能力，保证第一压力传感器22和第二压力传感器28监测性能的稳定性。

所述第一压力传感器22和第二压力传感器28选用MSP-300不锈钢压力传感器，其成本低，精度较高，传感器适合气体、液体压力测量。

本实用新型的工作原理是：将悬浮平台25放入待测河流中，第一卷扬机3进行钢缆发出，第五卷扬机26进行钢缆回收，二者协作带动第一钢缆6顺时针运作，使第一滑块5在第一滑轨4中向下滑动，使第一钢缆6发生延伸，同时第七卷扬机9对第二钢缆10的回收，可使本装置在水面向右移动；反之，第二卷扬机13进行钢缆发出，第三卷扬机17进行钢缆回收，二者协作带动第二钢缆10逆时针运作，使第二滑块11在第二滑轨12中向下滑动，使第二钢缆10发生延伸，同时第六卷扬机7发动进行对第一钢缆6的回收,可使本装置在水面向左移动。悬浮平台25上的第四卷扬机23带动第三钢缆20垂直于水面上下移动沉水壳体21，使装置可以测水下不同深处的河流流速。

将沉水壳体21浸入水中，处于沉水壳体21最前端的第一压力传感器22测得水流在此深度的总压p₀，处于沉水壳体21内部最末端的第二压力传感器28测得水流在此深度的静压p，实现测静压的方式为在沉水壳体21侧面钻有一定数量的孔洞，尽可能使水流进入沉水壳体21处于静止状态。第一压力传感器22和第二压力传感器28将压力电信号通过信号线19传送至DTU18，DTU18将收集的数据远程发送至移动读取端，从而实现无人值守的实时水流流速远程监测。

由此测p，再根据流体密度ρ利用动力测压法测流速u，按照伯努利方程式计算：

需要说明的是，在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，包括悬浮平台（25）；所述悬浮平台（25）上部两侧固定安装第六卷扬机（7）和第七卷扬机（9），悬浮平台（25）上部中间固定安装DTU（18），悬浮平台（25）内部固定安装第四卷扬机（23）；所述悬浮平台（25）下方设有沉水壳体（21）；所述沉水壳体（21）通过第三钢缆（20）与第四卷扬机（23）连接；

所述沉水壳体（21）一端外部固定安装第一压力传感器（22），沉水壳体（21）另一端内部安装第二压力传感器（28）并且外部固定连接尾翼（29）；

所述沉水壳体（21）侧面呈流线型，沉水壳体（21）侧面分布有数个孔；

所述第一压力传感器（22）、第二压力传感器（28）分别通过信号线（19）与DTU（18）连接。

2.根据权利要求1所述一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，所述悬浮平台（25）上部中间固定安装第二太阳能板（8）、第三蓄电池（24），所述第三蓄电池（24）通过线缆分别与第二太阳能板（8）、第六卷扬机（7）、第七卷扬机（9）、DTU（18）、第四卷扬机（23）连接。

3.根据权利要求1所述一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，还包括第二固定杆（27），所述第二固定杆（27）内部上端固定安装第一卷扬机（3），第二固定杆（27）内部下端固定安装第五卷扬机（26），第二固定杆（27）内部侧壁上竖直固定安装第一滑轨（4）；所述第一滑轨（4）上滑动连接第一滑块（5）；

第一钢缆（6）一端固定于第一卷扬机（3），缠绕第一卷扬机（3）上由第一卷扬机（3）发出，穿过第一滑块（5）上的竖直槽口，缠绕第五卷扬机（26）上，再回到第一卷扬机（3）；所述第一钢缆（6）再次缠绕第一卷扬机（3）上，穿入第一滑块（5）的竖直槽口，从第一滑块（5）的水平槽口穿出，通过第二固定杆（27）侧面开设的缝隙，缠绕并固定于第六卷扬机（7）上。

4.根据权利要求3所述一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，所述第二固定杆（27）上端设有支撑板，支撑板上固定安装第一太阳能板（1）、第一蓄电池（2），所述第一蓄电池（2）通过线缆分别与第一太阳能板（1）、第一卷扬机（3）、第五卷扬机（26）连接。

5.根据权利要求3所述一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，还包括第一固定杆（16），所述第一固定杆（16）内部上端固定安装第二卷扬机（13），第一固定杆（16）内部下端固定安装第三卷扬机（17），第一固定杆（16）内部侧壁上固定安装第二滑轨（12）；所述第二滑轨（12）上滑动连接第二滑块（11）；

所述第二卷扬机（13）、第三卷扬机（17）、第二滑块（11）、第七卷扬机（9）通过第二钢缆（10）相连，第二卷扬机（13）、第三卷扬机（17）、第二滑块（11）、第七卷扬机（9）通过第二钢缆（10）连接的方式与所述第一卷扬机（3）、第五卷扬机（26）、第一滑块（5）、第六卷扬机（7）通过第一钢缆（6）连接的方式相同。

6.根据权利要求5所述一种自动压力式无人看守流速监测装置，其特征在于，所述第一固定杆（16）上端设有支撑板，支撑板上固定安装第三太阳能板（15）、第二蓄电池（14），所述第二蓄电池（14）通过线缆分别与第三太阳能板（15）、第二卷扬机（13）、第三卷扬机（17）连接。

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