CN102768092A - 山洪感应装置 - Google Patents

Abstract

山洪感应装置由独立的水流感应器和水位感应器共同组成。水流感应器由拉绳连接水流冲力感应框和测力计。测力计的固定套筒内装滑动杆组件、测力内部电阻丝圈。滑动杆组件上套装有受力弹簧，滑动刷与滑动杆的一端都安装在滑动杆末端弹簧支撑圈上。水位感应器由水位随动装置，水位套筒，水位内部电阻丝圈构成。水位随动装置设有浮子和重力吊锤。滑动拉绳两端通过水位套筒上的定滑轮分别连接重力吊锤和浮子。测力计和水位随动装置中的滑动刷均与内部电阻丝圈导通。当水流或水位变化时，弹簧或重力吊锤位置变化导致滑动刷与接触的电阻丝圈发生位移，输出变化的电阻。本发明结构简单实用，可检测预报灾害，易于推广。

Description

山洪感应装置

（一）、技术领域

本发明涉及地质灾害监测，具体是一种山洪感应装置。

（二）、背景技术

在我国山区、丘陵地带，每年都会发生多起因山洪爆发、泥石流等自然灾害，给人民生命财产带来巨大损失。山洪的预测预报尤为重要。四川大学学报，2010年第42卷，增刊1：155-160页，由黄华等著的《关于山洪防治及防汛预警系统建设的几点建议》，讲述了目前山洪防治的主要监测手段，从文中可以看出，在监控手段上，还没有合适的山洪传感器来预警与预告山洪的发生与发展。

（三）、发明内容

本发明的目的是提供一种山洪感应装置对山洪进行监测预报装置。本装置针对我国山区地域广阔的特点，其结构简单、操作容易，可将本装置普及到山区各个村寨对山洪进行大范围定点监测。

本发明的目的是这样达到的：一种山洪感应装置，其特征在于：感应装置由独立的水流感应器和水位感应器共同组成，水流感应器和水位感应器通过各自的外部套筒连在一起，水流感应器水平放置，水位感应器垂直放置。

水流感应器由水流冲力感应框、拉绳和测力计构成，水流冲力感应框通过拉绳与测力计连接。

水流冲力感应框是一个两端直径不同的金属圆筒，直径大的一侧朝向洪水来临的方向，测力计由滑动杆组件、固定套筒、测力内部电阻丝圈和套筒密封螺帽组成。

固定套筒由大小两个圆筒形连接而成，滑动杆组件、测力内部电阻丝圈安装在固定套筒的大圆筒内，测力内部电阻丝圈紧贴固定套筒内壁。

滑动杆组件包括滑动杆、受力弹簧、测力滑动刷、套筒端弹簧支撑圈、滑动杆末端弹簧支撑圈以及测力滑动刷连接导线，滑动杆的一端与套筒密封螺帽固定，另一端固定在滑动杆末端弹簧支撑圈上 。

受力弹簧套装在滑动杆上，位于套筒端弹簧支撑圈和滑动杆末端弹簧支撑圈之间，受力弹簧的一端固定在套筒端弹簧支撑圈上。滑动杆组件上的测力滑动刷固定安装在滑动杆末端弹簧支撑圈上，与滑动杆末端弹簧支撑圈绝缘，与测力内部电阻丝圈内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通，测力滑动刷连接导线绕成环状线圈型放置在固定套筒的小圆筒内，测力滑动刷通过测力滑动刷连接导线与测力滑动刷输出引线短路连接，测力滑动刷输出引线和测力电阻丝输出引线从固定套筒的测力导线输出密封孔引出。 

水位感应器由水位随动装置，水位套筒，水位内部电阻丝圈构成，水位随动装置设有浮子和重力吊锤，浮子的密度小于水，浮子的重量大于重力吊锤重量。水位套筒上对称设有2个定滑轮，滑动拉绳通过定滑轮一端连接重力吊锤，另一端连接浮子，重力吊锤随浮子的高度变化而变化。水位内部电阻丝圈安装在水位套筒内，紧贴水位套筒内壁，水位滑动刷固定安装在重力吊锤上，与重力吊锤绝缘，与水位内部电阻丝圈内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通，水位滑动刷连接导线绕成环状线圈型，安置在水位套筒内，水位滑动刷输出引线和水位电阻丝输出引线从水位套筒输出导线密封口引出，水位滑动刷通过水位滑动刷连接导线与水位滑动刷输出引线短路连接。

测力内部电阻丝圈和水位内部电阻丝圈结构相同，为圆筒状，有外部绝缘圈和内部电阻丝安装圈内外两层。在内部电阻丝安装圈上180度对称开着上下两排用于固定电阻丝位置的电阻丝定位槽，电阻丝定位槽垂直贯通内部电阻丝安装圈的圆筒壁，电阻丝环绕在定位槽内、紧贴在内部电阻丝安装圈外壁上，电阻丝的一端短路连接电阻丝输出引线，电阻丝定位槽的个数按照需要的电阻丝长度设置有N个，上面一排的定位槽与下面一排的定位槽错位排列。

拉绳的数量根据水流量大小设置2~8根。

滑动杆的一端穿过套筒密封螺帽，通过滑动杆密封螺栓密封。 

套筒密封螺帽由大小不同两个圆筒连接而成，大圆筒上设有螺纹，与固定套筒的大圆筒上的外丝螺丝口紧密连接，小圆筒内经刚好能让滑动杆穿过。

水位套筒上开有2个滑动拉绳密封口，滑动拉绳从密封口进入水位套筒。在水位套筒底部设置有水位套筒密封安装螺栓，加装有安装孔密封胶垫。

本发明的积极效果是：

1、结构简单，操作容易，投入少，效益大，易于推广。可将本装置普及到山区各个村寨对山洪进行大范围定点监测。

2、可实现洪水灾害预防预报，保护人民生命与财产的安全。

（四）、附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2是水流传感器结构示意图。

图3是测力计剖面结构示意图。

图4是滑动杆组件结构示意图。

图5是固定套筒剖面结构示意图。

图6是受力内部电阻丝圈外形示意图。

图7是内部电阻丝安装圈示意图。

图8是电阻丝在内部电阻丝安装圈上的安装示意图。

图9是套筒密封螺帽剖面图。

图10水位传感器剖面结构示意图。

图11水位套筒结构示意图。

图12水位随动装置结构示意图。

图中，1水流传感器，2水位传感器，3水流冲力感应框，4拉绳，5测力计，6滑动杆，7滑动杆密封螺栓，8套筒密封螺帽，其中8-1 螺帽丝口、8-2 滑动杆导槽，9套筒端弹簧支撑圈，10固定套筒，11受力弹簧，12测力内部电阻丝圈，13滑动杆末端弹簧支撑圈，14测力滑动刷，15测力滑动刷连接导线，16测力滑动刷输出引线，17测力电阻丝输出引线，18密封胶垫，19测力导线输出密封孔，20 与套筒密封螺帽连接的外丝螺丝口，21 内部电阻丝安装圈，22 外部绝缘圈，23-2~23-N电阻丝定位槽，24电阻丝，25 水位滑动刷输出引线，26 水位电阻丝输出引线， 27 浮子， 28 水位内部电阻丝圈，29 水位套筒， 30 滑动拉绳，31水位滑动刷连接导线， 32重力吊锤， 33滑轮， 34 水位滑动刷，35 滑动拉绳密封口，36 水位套筒输出导线密封口，37安装孔密封胶垫，38水位套筒密封安装螺栓。

（五）具体实施方式

附图给出了本发明的具体实施例。

参见附图1。感应装置由独立的水流感应器和水位感应器共同组成，水流感应器和水位感应器通过各自的外部套筒连在一起，水流感应器水平放置，水位感应器垂直放置。

参见附图2。水流感应器由水流冲力感应框3、拉绳4和测力计5构成，水流冲力感应框3通过拉绳4与测力计5连接。水流冲力感应框是一个具有两个不同开口大小的金属圆筒，面对上游的开口比面对下游的开口大。拉绳4连接水流冲力感应框与测力计，根据水流大小拉绳可以为3根，4根，6根，8根不等。测力计5测量水流冲力感应框感应到的水流力的大小。

参见附图3、4、5、6、7、8、9。测力计由滑动杆组件、固定套筒10、测力内部电阻丝圈12和套筒密封螺帽8组成。

固定套筒10由大小两个圆筒形连接而成，大圆筒内径略大于内部电阻丝圈外径，一端与套筒密封螺帽用外丝螺丝口连接，另一端与小圆筒密封连接。小圆筒内径小于滑动杆末端弹簧支撑圈，大于滑动刷连接导线绕的线圈外径。小圆筒一端与大圆筒密封连接，另一端密封，并开一个导线输出密封孔19。测力电阻丝输出引线17和测力滑动刷输出引线16从这个导线输出密封孔穿出。导线输出密封孔19采用密封设计使得固定套筒的内部与外部密封隔离。

在固定套筒的大圆筒端口设了与套筒密封螺帽8连接的外丝螺丝口20。套筒密封螺帽8也由大小不同两个圆筒连接而成，大圆筒用于用螺丝口密封固定套筒，小圆筒用于使滑动杆在固定方向滑动。大圆筒内径略大于套筒外径，小圆筒内径略大于滑动杆外径。

滑动杆组件包括滑动杆6、受力弹簧11、测力滑动刷14、套筒端弹簧支撑圈9、滑动杆末端弹簧支撑圈13以及测力滑动刷连接导线15。滑动杆6的一端与套筒密封螺帽8固定，另一端固定在滑动杆末端弹簧支撑圈13上 。测力滑动刷连接导线15绕成环状线圈型放置在固定套筒的小圆筒内。

滑动杆6是圆柱型，穿过套筒密封螺帽的滑动杆导槽，当水流冲力感应框受到洪水的冲力时，水流冲力感应框由拉绳将冲力传导到滑动杆上，使滑动杆向洪水冲力方向产生位移。套筒端弹簧支撑圈9为圆环型的金属板，圆环形外部直径刚好小于外接套筒的内径，使其可以穿过固定套筒。中心掏个圆形孔，中心圆孔的直径刚好穿过滑动杆。受力弹簧11的一端固定在套筒端弹簧支撑圈上。受力弹簧根据需要测量力的大小，选择合适的受力弹簧，使得受力弹簧弹力大小适合反映受力的变化。受力弹簧的长度比固定套筒的长度稍微长一点。弹簧外部涂上绝缘漆，使得弹簧绝缘。

滑动杆末端弹簧支撑圈13为圆型的金属板，固定在滑动杆末端，圆外部直径刚好小于内部电阻丝圈的内径。在洪水的冲力下，滑动杆与外接套筒产生位移，导致滑动杆末端弹簧支撑圈与套筒端弹簧支撑圈产生位移，使得滑动杆末端弹簧支撑圈与套筒端弹簧支撑圈中间的弹簧发生受力的变化。这种受力的变化直接反映了洪水冲力的变化。测力滑动刷14为有弹性的金属圆，其弹力使得测力滑动刷可以与电阻丝导通，但是不会影响滑动杆与外接套筒的位移。测力滑动刷通过测力滑动刷连接导线与滑动刷输出引线短路连接。测力滑动刷固定安装在滑动杆末端弹簧支撑圈上，其直径略大于内部电阻丝圈的内径，与滑动杆末端弹簧支撑圈绝缘。测力滑动刷连接导线15为外部绝缘的软导线，一端与测力滑动刷输出引线短路连接，另一端与测力滑动刷短路连接。测力滑动刷连接导线绕成环状线圈型，使得当滑动杆末端弹簧支撑圈与套筒端弹簧支撑圈产生位移时，测力滑动刷连接导线可以跟随滑动杆末端弹簧支撑圈与套筒端弹簧支撑圈的位移而不会使其电路连接关系发生变化。测力滑动刷输出引线16为外部绝缘的导线，通过测力滑动刷连接导线与测力滑动刷短路连接。

测力内部电阻丝圈12为圆筒状，紧贴在固定套筒大圆筒的内侧。有外部绝缘圈22和内部电阻丝安装圈21内外两层，21内部电阻丝安装圈，用于缠绕电阻丝。在内部电阻丝安装圈21上180度对称开着上下两排用于固定电阻丝位置的电阻丝定位槽23-1~23-N。电阻丝定位槽垂直贯通内部电阻丝安装圈21的圆筒壁，电阻丝24环绕在定位槽内、紧贴在内部电阻丝安装圈21外壁上，一端短路连接电阻丝输出引线，电阻丝定位槽的个数按照需要的电阻丝长度设置有N个，上面一排的定位槽与下面一排的定位槽错位排列，如图7所示。

受力弹簧11套装在滑动杆6上，位于套筒端弹簧支撑圈9和滑动杆末端弹簧支撑圈13之间，受力弹簧的一端固定在套筒端弹簧支撑圈9上。测力滑动刷14固定安装在滑动杆末端弹簧支撑圈13上，与测力内部电阻丝圈12内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通，测力滑动刷连接导线绕成环状线圈型放置在固定套筒10的小圆筒内，测力滑动刷连接导线与滑动刷、内部电阻丝圈导通。测力滑动刷输出引线16和测力电阻丝输出引线17从固定套筒10的测力导线输出密封孔19引出。

水流传感器的工作原理是：水流大小不同，将使得水流冲力感应框受到的水流的冲力大小不同，测量水流冲力感应框受到的水流的冲力的变化，就能测量水流大小的变化。水流冲力感应框受到的冲力经拉绳传递到测力计上。

测力计受力变化将导致滑动杆和外部套筒产生位移，滑动杆末端弹簧支撑圈固定在滑动杆末端，套筒端弹簧支撑圈固定在外部套筒内侧。滑动杆和外部套筒产生位移变换就传递到滑动杆末端弹簧支撑圈和套筒端弹簧支撑圈上，滑动杆末端弹簧支撑圈位移的变化导致测力滑动刷位移的变化，而测力滑动刷又通过测力滑动刷连接导线连接到测力滑动刷输出引线，因此测力滑动刷的位移变化，导致测力电阻丝输出引线和测力滑动刷输出引线之间电阻丝长度的变化，从而使得测力电阻丝输出引线和测力滑动刷输出引线之间的电阻发生改变。因此，测量测力电阻丝输出引线和测力滑动刷输出引线之间电阻变化，就可以判断滑动杆的位移变化，由电阻的变化可以计算受力变化。

参见附图10、11、12。

水位感应器由水位随动装置，水位套筒，水位内部电阻丝圈构成，水位随动装置设有浮子27和重力吊锤32，浮子的重量大于重力吊锤重量，浮子的密度小于水的密度，水位套筒上对称设有2个定滑轮33，滑动拉绳30通过定滑轮33一端连接重力吊锤32，另一端连接浮子，重力吊锤随浮子的高度变化而变化。水位内部电阻丝圈与测力内部电阻丝圈的结构完全相同。水位内部电阻丝圈安装在水位套筒内，紧贴水位套筒内壁。水位滑动刷固定安装在重力吊锤上，与重力吊锤绝缘，与水位内部电阻丝圈28内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通。水位滑动刷连接导线31绕成环状线圈型，安置在水位套筒内，水位滑动刷输出引线25和水位电阻丝输出引线26从水位套筒输出导线密封口36引出。在水位套筒底部设置有水位套筒密封安装螺栓38，方便套筒的安装，还加装有安装孔密封胶垫37密封。

滑轮33是定滑轮，通过拉绳传递重力吊锤与浮子的作用力。滑动拉绳密封口35用于穿过滑动拉绳，并使得内外密封。水位套筒输出导线密封口36用于输出水位滑动刷的输出导线和水位电阻丝的输出导线，并使得内外密封。水位滑动刷输出引线25通过水位滑动刷连接导线与水位滑动刷短路连接，用于输出水位滑动刷的电路关系 。浮子27是圆环状，套在水位套筒外侧，重量大于重力吊锤，密度小于水的密度。浮子始终浮在水面上。浮子升高，将通过滑动拉绳导致重力吊锤降低。浮子降低，将导致重力吊锤升高。滑动拉绳30通过滑轮连接浮子与重力吊锤。水位滑动刷31连接导线为外部绝缘的软导线，一端与水位滑动刷输出引线短路连接，另一端与水位滑动刷短路连接。水位滑动刷连接导线绕成环状线圈型，使得重力吊锤产生位移时，水位滑动刷连接导线可以跟重力吊锤位移而不会使其电路连接关系发生变化。重力吊锤32用于反映浮子的高度。浮子越高，重力吊锤越低。水位滑动刷34为有弹性的金属圆，其弹力使得水位滑动刷可以与水位电阻丝导通，但是不会影响重力吊锤与水位套筒的位移。水位滑动刷34通过水位滑动刷连接导线与水位滑动刷输出引线短路连接。水位滑动刷固定安装在重力吊锤上，其直径略大于内部电阻丝圈的内径，与重力吊锤绝缘。由于水位内部电阻丝圈28内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通水位滑动刷，滑动刷位置的变化将导致水位滑动刷与水位内部电阻丝圈接触的电阻丝位置发生变化。

水位传感器的工作原理是：浮子浮于水面，水位不同，浮子的高度不同，浮子高度不同会导致重力吊锤的位置不同。浮子越高，重力吊锤越低。重力吊锤的高度，会影响水位滑动刷的高度，水位滑动刷的高度变化使水位滑动刷与水位内部电阻丝圈接触的位置产生变化，导致水位电阻丝输出引线和水位滑动刷输出引线之间电阻丝长度的变化，从而使得水位电阻丝输出引线和水位滑动刷输出引线之间的电阻发生改变。因此，测量水位电阻丝输出引线和水位滑动刷输出引线之间电阻变化，就可以判断浮子高度变化。

Claims (6)

1.一种山洪感应装置，其特征在于：感应装置由独立的水流感应器和水位感应器共同组成，水流感应器和水位感应器通过各自的外部套筒连在一起，水流感应器水平放置，水位感应器垂直放置；

水流感应器由水流冲力感应框（3）、拉绳（4）和测力计（5）构成，水流冲力感应框（3）通过拉绳（4）与测力计(5)连接； 

水流冲力感应框(3)是一个两端直径不同的金属圆筒，直径大的一端朝向洪水来临的方向，测力计(5)由滑动杆组件、固定套筒(10)、测力内部电阻丝圈(12)和套筒密封螺帽(8)组成；

固定套筒(10)由大小两个圆筒连接而成，滑动杆组件、测力内部电阻丝圈(12)安装在固定套筒(10)的大圆筒内，测力内部电阻丝圈(12)紧贴固定套筒内壁；

滑动杆组件包括滑动杆(6)、受力弹簧(11)、测力滑动刷（14）、套筒端弹簧支撑圈（9）、滑动杆末端弹簧支撑圈（13）、测力滑动刷输出引线（16）以及测力滑动刷连接导线（15），滑动杆（6）的一端从套筒密封螺帽（8）中穿出，另一端固定在滑动杆末端弹簧支撑圈（13）上，受力弹簧（11）套装在滑动杆（6）上，位于套筒端弹簧支撑圈（9）和滑动杆末端弹簧支撑圈（13）之间，受力弹簧的一端固定在套筒端弹簧支撑圈（9）上；测力滑动刷（14）固定安装在滑动杆末端弹簧支撑圈（13）上，与测力内部电阻丝圈（12）内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通，测力滑动刷连接导线（15）绕成环状线圈型放置在固定套筒（10）的小圆筒内，测力滑动刷（14）通过测力滑动刷连接导线（15）与测力滑动刷输出引线（16）短路连接，测力滑动刷输出引线（16）和测力电阻丝输出引线（17）从固定套筒（10）的测力导线输出密封孔（19）引出； 

水位感应器由水位随动装置，水位套筒（29），水位内部电阻丝圈（28）构成，水位随动装置设有浮子（27）和重力吊锤（32），浮子的密度小于水，浮子的重量大于重力吊锤重量，水位套筒（29）上对称设有2个定滑轮（33），滑动拉绳（30）通过定滑轮（33）一端连接重力吊锤（32），另一端连接浮子（27），重力吊锤随浮子的高度变化而变化；水位内部电阻丝圈（28）安装在水位套筒内，紧贴水位套筒内壁，水位滑动刷（34）固定安装在重力吊锤上，与水位内部电阻丝圈（28）内层的电阻丝定位槽上的电阻丝恰好接触导通，水位滑动刷连接导线（31）绕成环状线圈型，安置在水位套筒内，水位滑动刷输出引线（25）和水位电阻丝输出引线（26）从水位套筒输出导线密封口（36）引出，水位滑动刷（34）通过水位滑动刷连接导线（31）与水位滑动刷输出引线（25）短路连接。

2.如权利要求1所述的山洪感应装置，其特征在于：所述测力内部电阻丝圈（12）和水位内部电阻丝圈（28） 结构相同，为圆筒状，有外部绝缘圈（22）和内部电阻丝安装圈（21）内外两层，在内部电阻丝安装圈（21）上180度对称开着上下两排用于固定电阻丝位置的电阻丝定位槽，电阻丝定位槽垂直贯通内部电阻丝安装圈（21）的圆筒壁，电阻丝（24）环绕在定位槽内、紧贴在内部电阻丝安装圈（21）外壁上，电阻丝的一端短路连接电阻丝输出引线，电阻丝定位槽的个数按照需要的电阻丝长度设置有N个，上面一排的定位槽与下面一排的定位槽错位排列。

3.如权利要求1所述的山洪感应装置，其特征在于：拉绳（4）的数量根据水流量大小设置2~8根。

4.如权利要求1所述的山洪感应装置，其特征在于：所述滑动杆（6）的一端穿过套筒密封螺帽（8），并用滑动杆密封螺栓（7）密封。

5.如权利要求1所述的山洪感应装置，其特征在于：套筒密封螺帽（8）由大小不同两个圆筒连接而成，大圆筒上设有螺纹，与固定套筒（10）的大圆筒上的外丝螺丝口（20）紧密连接，小圆筒内经刚好能让滑动杆（6）穿过。

6.如权利要求1所述的山洪感应装置，其特征在于：水位套筒（29）上开有2个滑动拉绳密封口（35），滑动拉绳（30）从密封口进入水位套筒，在套筒底部设置有水位套筒密封安装螺栓（38），加装有安装孔密封胶垫（37）。

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