CN104596581B - 一种智能悬杆测流装置 - Google Patents
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Abstract
一种智能悬杆测流装置，属于水文测验技术领域，其特征在于是一种集测速和测深功能于一体，将所有采集的信号通过无线网络一并传送到数据中心，且还能够自动判断水面和水底的功能完整而独立的智能悬杆测流装置，该装置与现有技术相比，仅在悬杆体上就集成了测速和测深功能，将所有采集的信号整合在一起，通过无线网络发射出去，在另一端的数据中心设有无线传感器接收模块，用于接收发送过来的信号，实现了所有测流数据的无线传输，避免了现有技术有线传输的弊端，采用了充电供电自给形式，不需外部提供电源，故本发明是一个功能完整而独立的测流系统，可广泛用于水文站上各种吊箱缆道中。
Description
技术领域
本发明一种智能悬杆测流装置，属于水文测验技术领域，具体涉及一种水文测站用于对河流进行测速和测深的智能悬杆测流装置。
背景技术
水文部门常年对河道的水文要素进行测验，其中水位水深、流速流量的测量是水文测验工作的重中之重。利用悬杆测流法对河流进行测速、测深是一种广泛应用的测流方法，目前所采用的大部分悬杆主要用于承载流速仪沉入水面对河流进行流速的测量，而在水文站广泛应用的测流悬杆中，在测流过程中存在着各式各样的问题。一方面，目前采用的多数测流悬杆只能承载流速仪进行河流流速的测量，而不能进行水深的测量；也有部分悬杆中通过在绳索的导向轮上安装编码器，根据绳索收放长度获得悬杆升降高度以测量水深，这种方法不仅给机械结构上带来了很大的复杂性，而且编码器信号到达数据中心的布线也很复杂。另一方面，测流数据传输到吊箱数据中心需要通过传输线，这种有线的传输方法在设计、安装、操作时给设计人员和操作人员都带来很大的不便，而且传输线在运行中容易被挂断。此外，目前所采用的悬杆多为圆管，不利于导向且易受到水流冲击而倾斜。总体而言，目前采用的测流悬杆功能不够完善，信号传输的手段较为落后，集成化、智能化、自动化程度低，不仅给测流人员带来极大的不便，而且存在一些安全隐患。
发明内容
本发明一种智能悬杆测流装置，目的在于为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种集测速和测深功能于一体，将所有采集的信号通过无线网络一并传送到数据中心，且还能够自动判断水面和水底的功能完整而独立的智能悬杆测流装置的技术方案。
本发明一种智能悬杆测流装置，其特征在于是一种集测速和测深功能于一体，将所有采集的信号通过无线网络一并传送到数据中心，且还能够自动判断水面和水底的功能完整而独立的智能悬杆测流装置，该装置由悬杆体1、悬杆导向组件2、吊箱机架3、悬杆升降卷筒4、悬杆起重索5、悬索导向轮6、测深托盘7、流速仪安装架8、流速仪9、悬杆电控箱10、发射天线11、无线传感器模块12、加速度传感器13、蓄电池14、测距传感器15和太阳能电池板16组成，所述悬杆导向组件2分为上、下两部分，两部分同心布设在吊箱机架3的顶部和底部，垂直升降的悬杆体1从悬杆导向组件2的中心穿过；吊箱机架3底部设有悬杆升降卷筒4、悬索导向轮6，悬杆起重索5从测深托盘7底端引出，通过悬索导向轮6后缠绕在悬杆升降卷筒4上；所述测深托盘7与悬杆体1同轴，焊接在悬杆体1的底端；在测深托盘7偏上约15公分处，设有用于安装流速仪9的流速仪安装架8；所述悬杆电控箱10底部固接在悬杆体1顶面上，悬杆电控箱10内部设有无线传感器模块12、加速度传感器13和蓄电池14，悬杆电控箱10顶部设有发射天线11、太阳能电池板16，悬杆电控箱10底部安装有测距传感器15。
上述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述加速度传感器13是一种用于感应测深托盘7触底时振动信号的传感器。
上述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述测距传感器15是用于测量悬杆体1顶端距水面距离的非接触式测距传感器。
上述一种智能悬杆测流装置，其特征在于位于本装置上的无线传感器模块12是发送模块，在数据中心还设有用于接收数据的无线传感器接收模块。
上述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述悬杆体1为方形截面的不锈钢管。
上述一种智能悬杆测流装置，其特征在于为避免与悬杆拉偏索的干涉，所述流速仪安装架8前端设计成45度的折弯型。
本发明一种智能悬杆测流装置，其优势在于：（1）由于本发明所采用的流速仪9是旋桨流速仪，利用水体本身阻值对旋桨流速仪的信号进行分析处理，可以分离出水面信号和流速信号，而采用的加速度传感器13感应到的测深托盘7触及河底时的振动信号可作为水底信号，因此本发明实现了自动判断水面和水底的功能。（2）本发明所采用的测距传感器15测量的是悬杆体1顶端距水面距离。在流速仪9入水时，测距传感器15记录下一个距离，当测深托盘7到达水底时，测距传感器记录下另一个距离，两次距离的差值即为水深。因此，与现有技术相比，仅在悬杆体1上就集成了测速和测深功能。（3）由于在本装置上设有的无线传感器发送模块可以将所有采集的信号整合在一起，并通过无线网络发射出去；在另一端的数据中心设有无线传感器接收模块，用于接收发送过来的信号，实现了所有测流数据的无线传输，避免了现有技术有线传输的弊端；（4）由于采用了太阳能电池板16加蓄电池14的充电供电自给形式，不需外部提供电源。综上所述，本发明是一个功能完整而独立的测流系统。
附图说明。
图1为本发明智能悬杆测流装置结构示意图；
图2为本发明悬杆电控箱的结构示意图；
图3为本发明信号传输过程的示意图。
图中标号为：1.悬杆体，2.悬杆导向组件，3.吊箱机架，4.悬杆升降卷筒，5.悬杆起重索，6.悬索导向轮，7.测深托盘，8.流速仪安装架，9.流速仪，10.悬杆电控箱，11.发射天线，12.无线传感器模块，13.加速度传感器，14.蓄电池,15.测距传感器，16.太阳能电池板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施方式1：该装置由悬杆体1、悬杆导向组件2、吊箱机架3、悬杆升降卷筒4、悬杆起重索5、悬索导向轮6、测深托盘7、流速仪安装架8、流速仪9、悬杆电控箱10、发射天线11、无线传感器模块12、加速度传感器13、蓄电池14、测距传感器15和太阳能电池板16组成，所述悬杆导向组件2分为上、下两部分，两部分同心分别布设在吊箱机架3的顶部和底部，垂直升降的悬杆体1从悬杆导向组件2的中心穿过；吊箱机架3底部设有悬杆升降卷筒4、悬索导向轮6，悬杆起重索5从测深托盘7底端引出，通过悬索导向轮6后缠绕在悬杆升降卷筒4上；所述测深托盘7与悬杆体1同轴，焊接在悬杆体1的底端；在测深托盘7偏上约15公分处，设有用于安装流速仪9的流速仪安装架8；所述悬杆电控箱10底部固接在悬杆体1顶面上，悬杆电控箱10内部设有无线传感器模块12、加速度传感器13和蓄电池14，悬杆电控箱10顶部设有发射天线11、太阳能电池板16，悬杆电控箱10底部安装有测距传感器15，所述加速度传感器13是用于感应测深托盘7触底时振动信号的压电传感器，所述测距传感器15是用于测量悬杆体1顶端距水面距离的非接触式测距传感器，位于本装置上的无线传感器模块12是发送模块，在数据中心还设有用于接收数据的无线传感器接收模块，所述悬杆体1为方形截面的不锈钢管，所述流速仪安装架8前端设计成45度的折弯型。如图1所示。本装置包括承载主要测流部件的悬杆体1,悬杆体1底端焊接有测深托盘7，测深托盘7偏上部位流速仪安装架8穿过安装孔后通过螺母压紧，悬杆体顶端焊接有悬杆电控箱10。悬杆导向组件2焊接在吊箱机架3的顶部和底部，悬杆垂直穿过其中。悬杆起重索5从悬杆底端引出，穿过悬索导向轮6缠绕在悬杆升降卷筒4上，悬索导向轮6和悬杆升降卷筒4通过螺栓连接在吊箱机架3上。
悬杆电控箱结构如图2所示，加速度传感器13集成在无线传感器模块12上，固定在箱体内。测距传感器15通过安装孔固定在箱体底部，露出头部。箱体顶部有发射天线11、太阳能电池板16。蓄电池14可为装置的用电部件提供电源，太阳能电池板16可对其充电。
本实施例的信号传输过程的示意图如图3所示，无线传感器发送模块固定在悬杆电控箱内部，流速仪由悬杆内孔通过传输线提供给其水面信号和流速信号，加速度传感器提供给其河底信号，测距传感器提供给其测距信号；无线传感器接收模块置于吊箱数据中心，用于接收发送模块发送过来的数据并将其传送给数据中心。
本装置在测流时，流速仪9安装在流速仪安装架8上，利用水体本身的阻值对流速仪9的信号进行分析处理，可以分离出流速信号和水面信号。测深时，测距传感器15以悬杆顶到水面的距离为有效测量距离，悬杆入水时悬浆流速仪9测得水面信号，悬杆到达河底时加速度传感器13测得水底信号，测距传感器15在两点测得的距离差便为水深。通过以上方法相结合便可以测出装置在不同位置的深度、流速。无线传感器发送模块将上述采集的各路信号整合在一起通过发射天线发送出去，位于数据中心的无线传感器接收模块接收到数据并传送给数据中心。
实施方式2：
所述流速仪安装架8前端设计成42度的折弯型，其它同实施方式1。
实施方式3：
所述流速仪安装架8前端设计成40度的折弯型，其它同实施方式1。
Claims (5)
1.一种智能悬杆测流装置，是一种集测速和测深功能于一体，将所有采集的信号通过无线网络一并传送到数据中心，且还能够自动判断水面和水底的功能完整而独立的智能悬杆测流装置；悬杆起重索通过悬索导向轮后缠绕在悬杆升降卷筒上，测深托盘与悬杆体同轴，悬杆电控箱底部固接在悬杆体的顶面上，其特征在于，该智能悬杆测流装置由悬杆体(1)、悬杆导向组件(2)、吊箱机架(3)、悬杆升降卷筒(4)、悬杆起重索(5)、悬索导向轮(6)、测深托盘(7)、流速仪安装架(8)、流速仪(9)、悬杆电控箱(10)、发射天线(11)、无线传感器模块(12)、加速度传感器(13)、蓄电池(14)、测距传感器(15)和太阳能电池板(16)组成；所述悬杆导向组件(2)分为上、下两部分，两部分同心分别布设在吊箱机架(3)的顶部和底部，垂直升降的悬杆体(1)从悬杆导向组件(2)的中心穿过；吊箱机架(3)底部设有悬杆升降卷筒(4)和悬索导向轮(6)，悬杆起重索(5)从测深托盘(7)底端引出；测深托盘(7)焊接在悬杆体(1)的底端；在距测深托盘(7)上部10~20公分处，设有用于安装流速仪(9)的流速仪安装架(8)；所述悬杆电控箱(10)内部设有无线传感器模块(12)、加速度传感器(13)和蓄电池(14），悬杆电控箱(10)顶部设有发射天线(11)和太阳能电池板(16)，悬杆电控箱(10)底部安装有测距传感器(15)。
2.按照权利要求1所述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述加速度传感器(13)是一种用于感应测深托盘(7)触底时振动信号的传感器。
3.按照权利要求1所述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述测距传感器(15)是一种用于测量悬杆体(1)顶端距水面距离的非接触式测距传感器。
4.按照权利要求1所述一种智能悬杆测流装置，其特征在于所述悬杆体(1)为方形截面的不锈钢管。
5.按照权利要求1所述一种智能悬杆测流装置，其特征在于为避免与悬杆拉偏索的干涉，所述流速仪安装架(8)前端设计成40~45度的折弯型。
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