CN104897923A - 基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置，其技术方案是在吊箱上安装微波发射器，在岸边监控室设置微波接收器，铅鱼和自动除草水面测速仪监测的信号通过微波进行传输；在吊箱内安装照明灯和摄像机，摄像机拍摄的图像也通过微波进行传输，岸边监控室通过控制器将接收到的信号进行储存和显示，还能将信号传输给中心监控室和个人信息终端。本发明铅鱼和自动除草水面测速仪监测的河流信号采用微波的方式传输给岸边监控室，信号强度好且传输速度快，提高检测效果，另外，岸边监控室通过局域网与中心监控室连接，利用现有网络成本较低且稳定性好。

Description

基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种河流水文监测方法，特别是涉及一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置。

背景技术：

我国地域辽阔，南北跨度大，具有热带、亚热带和温带，气候类型复杂多样。我国水资源严重不足，只相当于世界人均拥有量的1/4；水资源分布极不均衡，受地形复杂，季风影响强烈，降水分布极不均衡。北方水源不足，南方水源有余。降水量时空变化大，降水集中在很短的雨季；水土流失严重，我国是世界上水土流失最严重的国家之一，全国水土流失面积达367万km²，占国土面积的38％。水资源污染严重，一种是自然污染，另一种是人为污染，即工业废水、城市生活污水和农业退水对水体的污染。因此水质水量的监测显得尤为重要。

目前，河道流量的监测方法普遍采用缆道和水文仪器相结合的方法，其中缆道包括主索、循环索和副拉索，行车架和铅鱼、流速仪等，行车架沿主索往返移动，铅鱼由循环索悬吊于行车架下方，通过缆道电动绞车驱动铅鱼水平、垂直方向移动。铅鱼、流速仪监测的河流水流信息，只能传输到岸边控制室显示、存储。还不能上传到局域网或者互联网与控制中心或个人信息终端联通。

现有水文缆道存在问题：1、铅鱼监测的信号传输效果不好，采用双音频信号无线网络传输，信号容易受到干扰，尤其是恶劣天气影响更大，造成监测数据不准确。2、北方河流涨水时水草、漂浮物太多，造成流速仪无法监测，或者监测效果不佳，不能达到监测河流水量变化的目的。

另外，我国天然河流测流方法不外乎以下几种：水文缆道重铅鱼测流，桥测车测流，浮标法测流，比降面积法测流，ADCP流量剖面仪测流。除浮标法、比降面积法外其他三方法均受到水草、漂浮物的影响，洪水涨率过快时甚至会影响到设备的安全和人身安全。山区性河流浮标法测流效果不好，精度偏低，而且还需要大量的人力、物力。比降面积法测流对水位观测精度要求太高，另外糙率的取值也会影响到流量的结果。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种容易实施、监测效果好、降低劳动强度且数据传输准确快捷的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法，包括以下步骤：

a、在河道上设置过河主缆，在主缆下方设置循环索，循环索一端连接吊箱，一端连接悬挂于主缆上的行车架，吊箱通过循环索与岸边控制室内的电动绞车连接，实现前、后移动和上、下移动；

b、在吊箱内安装铅鱼和自动除草水面测速仪，铅鱼上设置流速仪，铅鱼在吊线和升降电机的作用下能够上下移动，自动除草水面测速仪在电动推杆机构的作用下能够上下移动，在吊箱上安装微波发射器，在岸边监控室设置微波接收器，铅鱼和自动除草水面测速仪监测的信号通过微波传输到控制室，再通过路由器将接收到的信号发送到局域网；

c、在吊箱内安装照明灯和摄像机，摄像机拍摄的图像信号通过微波传输到控制室，由路由器发送到局域网，中心监控室和个人信息终端通过局域网与该系统实现信息互通。

在吊箱内设置铅鱼导向轮和升降线辊，升降线辊通过减速器与升降电机连接，在升降线辊上缠绕有吊线，该吊线的下端与铅鱼连接，该吊线从铅鱼导向轮的转动轮中穿过，带动转动轮转动，转动轮带动铅鱼导向轮的转动辊转动，转动辊上缠绕有牵引绳，该牵引绳的外端绕过铅鱼跟踪器的牵引滑轮后固定在铅鱼的前端。

自动除草水面测速仪包括壳体和叶轮，叶轮安装在叶轮轴上，叶轮轴的一端与叶轮电机连接，叶轮轴上设置有叶轮编码器，叶轮的截面为U形槽结构；吊箱上安装有铅鱼定位器，铅鱼定位器和吊箱之间设置有限位结构。

在吊箱内安装有信号线收放器，该信号线收放器为铅鱼上的流速仪提供信号传输，吊箱内安装有蓄电池组、控制器和水面限位器，吊箱外设置有太阳能板，该太阳能板为蓄电池提供补充电源。

一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，包括吊箱，所述吊箱内安装铅鱼和自动除草水面测速仪，所述铅鱼上设置有流速仪，所述铅鱼在吊线和升降电机的作用下能够上下移动，所述自动除草水面测速仪在电动推杆机构的作用下能够上下移动，所述吊箱上安装微波发射器，所述铅鱼和自动除草水面测速仪监测的信号通过微波传输到岸边监控室设置的微波接收器上；所述吊箱内安装照明灯和摄像机，摄像机拍摄的图像也通过微波进行传输，所述岸边监控室接收的信号再由路由器发送到局域网，中心监控室和个人信息终端通过局域网与该装置实现信息互通。

所述吊箱内设置有升降线辊，所述升降线辊通过减速器与升降电机连接，所述升降线辊上缠绕有吊线，该吊线的下端与所述铅鱼连接；所述微波发射器安装在所述电动推杆机构的上端壳体上。

所述吊箱内设置有铅鱼导向轮，所述吊线从所述铅鱼导向轮的转动轮中穿过，并能够带动转动轮转动，所述转动轮带动铅鱼导向轮的转动辊转动，所述转动辊上缠绕有牵引绳，该牵引绳的外端绕过铅鱼跟踪器的牵引滑轮后固定在铅鱼的前端。

所述自动除草水面测速仪包括壳体和叶轮，所述叶轮安装在叶轮轴上，所述叶轮轴的一端与叶轮电机连接，所述叶轮轴上设置有叶轮编码器，所述叶轮的截面为U形槽结构；所述吊箱上安装有铅鱼定位器，所述铅鱼定位器和吊箱之间设置有限位结构。

所述吊箱内安装有信号线收放器，该信号线收放器为铅鱼上的流速仪提供信号传输，所述吊箱内安装有蓄电池组、控制器和水面限位器，所述吊箱外设置有太阳能板，该太阳能板为蓄电池提供补充电源。

本发明的有益效果是：

1、本发明铅鱼流速仪和自动除草水面测速仪监测的河流信号采用微波的方式传输给岸边监控室，信号强度好且传输速度快，缩短了测流时间，节约了劳动力，提高了监测效果，另外，岸边控制室通过局域网与中心监控室连接，利用现有网络成本较低且稳定性好。

2、本发明能够建立多种数据模型，对采集数据按照有关水文测验规范、技术标准自动进行分析计算，确保数据达到水文资料整编规范要求，实现各种上报数据自动计算、填写、保存等目标要求。

3、本发明监控室操作界面集视频监控、语音提示、自动生成及修改、测量过程全程预览、各测点补测、重测、数据计算及保存、测量实时显示等功能于一体，测量功能齐全、可操作性强。

4、本发明自动除草水面测速装置设置在吊箱上，能够在有水草等漂浮物时监测河流的状况，也能在山区性河流洪水暴涨暴落时监测河流的状况，该装置通过电动推杆机构带动，升降自如，工作效率高，另外叶轮为弧形槽结构，叶轮入水后水流、水草推动叶轮运动，叶轮提出水面时水草自动脱落，测速效果好。

5、本发明吊箱内设置有铅鱼导向轮，该铅鱼导向轮的转动轮与铅鱼吊线相接触，铅鱼导向轮的转动辊上缠绕有牵引绳，铅鱼的上下移动带动转动轮转动，同时使牵引绳收紧或放出，使铅鱼自动跟踪装置与吊箱随时匹配，避免发生拗劲。

6、本发明性能稳定、技术可靠，结构简单、易操作且成本低，并能通过网络实现远程集中测流控制，具有良好的推广使用价值，经济效益和社会效益明显。

附图说明：

图1为本发明的工作原理图示意图。

图2为图1中吊箱的具体结构示意图；

图3为图2中铅鱼定位器的侧视图；

图4为图2中牵引绳辊的侧视图。

具体实施方式：

实施例：参见图1-图4，图中，10-牵引绳，11-铅鱼，12-自动除草水面测速仪，13-保护箱体，14-照明灯，15-蓄电池，16-控制器，17-电动推杆机构，18-吊箱，19-电源控制器，20-微波发射器，21-推杆电机，22-铅鱼定位器，23-循环索，24-铅鱼导向轮，25-升降电机，26-升降线辊，27-信号线收放器，28-水面限位器，29-铅鱼信号线，30-摄像机，31-钢塔，32-定滑轮，33-移动架，34-过河主缆，35-岸边监控室，36-中心监控室。

基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法及装置，其技术方案是：

a、在河道上设置过河主缆34，在过河主缆34上设置吊箱18，吊箱18通过循环索与岸边监控室35内的电动绞车连接，实现前、后移动和上、下移动；

b、在吊箱18内安装铅鱼11和自动除草水面测速仪12，铅鱼11上设置有流速仪，铅鱼11在吊线和升降线辊26的作用下能够上下移动，自动除草水面测速仪12在电动推杆机构17的作用下能够上下移动，在吊箱18上安装微波发射器20，在岸边监控室35设置微波接收器，铅鱼11和自动除草水面测速仪12监测的信号通过微波进行传输；

c、在吊箱18内安装照明灯14和摄像机30，摄像机30拍摄的图像也通过微波进行传输，岸边监控室35接收的信号再由路由器发送到局域网，中心监控室36和个人信息终端通过局域网与该装置实现信息互通。

在吊箱18内设置铅鱼导向轮24和升降线辊26，升降线辊26通过减速器与升降电机25连接，在升降线辊26上缠绕有吊线，该吊线的下端与铅鱼11连接，该吊线从铅鱼导向轮24的转动轮中穿过，带动转动轮转动，转动轮带动铅鱼导向轮24的转动辊转动，转动辊上缠绕有牵引绳10，该牵引绳10的外端绕过铅鱼自动跟踪装置的牵引滑轮后固定在铅鱼11的前端，铅鱼自动跟踪装置设置在过河主缆上游的副拉索上，当铅鱼11向下运动时，铅鱼自动跟踪装置和铅鱼11之间的距离增大，铅鱼导向轮24转动，铅鱼导向轮24的转动辊上缠绕的牵引绳10松开，以适应铅鱼自动跟踪装置和铅鱼11之间的距离增大。

自动除草水面测速仪12包括壳体和叶轮，叶轮安装在叶轮轴上，叶轮轴的一端与叶轮电机连接，叶轮轴上设置有叶轮编码器，叶轮电机安装在保护箱体13上，叶轮的截面为U形槽结构；吊箱18上安装有铅鱼定位器22，铅鱼定位器22和吊箱18之间设置有限位结构，防止铅鱼定位器22脱落，铅鱼11上升到吊箱18内腔时，铅鱼定位器22卡着铅鱼11，防止它转动，吊箱18内安装信号线收放器27，该信号线收放器27为铅鱼11提供信号传输电缆，吊箱18内安装有蓄电池组15、控制器16和水面限位器28，水面限位器28离吊箱18有一段距离，能够防止吊箱18进入水中，根据需要，可以在吊箱18外设置有太阳能板，该太阳能板为蓄电池15提供补充电源。

测量河道流量时，岸边控制室35内电动绞车、PLC控制器、交流变频器控制吊箱18沿主缆水平、垂直方向移动，吊箱18内有控制器16、升降电机25控制铅鱼上下移动，使吊箱18能够在河流的测流横断面不同垂线、同一相对位置监测水流速度；还能够在同一条垂线的不同相对位置监测水流速度，达到全断面多点位监测效果，并且监测数据能够在线显示。日常监测采用铅鱼11进行，当有水草等漂浮物或洪水涨率过快时，采用自动除草水面测速装置12进行监测。

另外铅鱼11还配有一个增量型编码器，对铅鱼11升降高度进行实时监控。在铅鱼11周围装有多个行程开关、接近开关等传感器，为装置的河底、水面、触底等测流信号和设备安全提供保护。

岸边监控室35内设置有西门子PLC控制器、交流变频器和旋转编码器，对电动绞车等进行控制，保证了装置测流时定位精确，运行稳定。吊箱18内控制器也采用西门子PLC，控制铅鱼和浮标收放、定位，照明和视频开关，以及各种测量信号的采集、处理等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法，包括以下步骤：

a、在河道上设置过河主缆，在主缆下方设置循环索，循环索一端连接吊箱，一端连接悬挂于主缆上的行车架，吊箱通过循环索与岸边控制室内的电动绞车连接，实现前、后移动和上、下移动；

b、在吊箱内安装铅鱼和自动除草水面测速仪，铅鱼上设置流速仪，铅鱼在吊线和升降电机的作用下能够上下移动，自动除草水面测速仪在电动推杆机构的作用下能够上下移动，在吊箱上安装微波发射器，在岸边监控室设置微波接收器，铅鱼和自动除草水面测速仪监测的信号通过微波传输到控制室，再通过路由器将接收到的信号发送到局域网；

c、在吊箱内安装照明灯和摄像机，摄像机拍摄的图像信号通过微波传输到控制室，由路由器发送到局域网，中心监控室和个人信息终端通过局域网与该系统实现信息互通。

2.根据权利要求1所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法，其特征是：在吊箱内设置铅鱼导向轮和升降线辊，升降线辊通过减速器与升降电机连接，在升降线辊上缠绕有吊线，该吊线的下端与铅鱼连接，该吊线从铅鱼导向轮的转动轮中穿过，带动转动轮转动，转动轮带动铅鱼导向轮的转动辊转动，转动辊上缠绕有牵引绳，该牵引绳的外端绕过铅鱼跟踪器的牵引滑轮后固定在铅鱼的前端。

3.根据权利要求1所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法，其特征是：自动除草水面测速仪包括壳体和叶轮，叶轮安装在叶轮轴上，叶轮轴的一端与叶轮电机连接，叶轮轴上设置有叶轮编码器，叶轮的截面为U形槽结构；吊箱上安装有铅鱼定位器，铅鱼定位器和吊箱之间设置有限位结构。

4.根据权利要求1所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速方法，其特征是：在吊箱内安装有信号线收放器，该信号线收放器为铅鱼上的流速仪提供信号传输，吊箱内安装有蓄电池组、控制器和水面限位器，吊箱外设置有太阳能板，该太阳能板为蓄电池提供补充电源。

5.一种基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，包括吊箱，其特征是：所述吊箱内安装铅鱼和自动除草水面测速仪，所述铅鱼上设置有流速仪，所述铅鱼在吊线和升降电机的作用下能够上下移动，所述自动除草水面测速仪在电动推杆机构的作用下能够上下移动，所述吊箱上安装微波发射器，所述铅鱼和自动除草水面测速仪监测的信号通过微波传输到岸边监控室设置的微波接收器上；所述吊箱内安装照明灯和摄像机，摄像机拍摄的图像也通过微波进行传输，所述岸边监控室接收的信号再由路由器发送到局域网，中心监控室和个人信息终端通过局域网与该装置实现信息互通。

6.根据权利要求6所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，其特征是：所述吊箱内设置有升降线辊，所述升降线辊通过减速器与升降电机连接，所述升降线辊上缠绕有吊线，该吊线的下端与所述铅鱼连接；所述微波发射器安装在所述电动推杆机构的上端壳体上。

7.根据权利要求7所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，其特征是：所述吊箱内设置有铅鱼导向轮，所述吊线从所述铅鱼导向轮的转动轮中穿过，并能够带动转动轮转动，所述转动轮带动铅鱼导向轮的转动辊转动，所述转动辊上缠绕有牵引绳，该牵引绳的外端绕过铅鱼跟踪器的牵引滑轮后固定在铅鱼的前端。

8.根据权利要求6所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，其特征是：所述自动除草水面测速仪包括壳体和叶轮，所述叶轮安装在叶轮轴上，所述叶轮轴的一端与叶轮电机连接，所述叶轮轴上设置有叶轮编码器，所述叶轮的截面为U形槽结构；所述吊箱上安装有铅鱼定位器，所述铅鱼定位器和吊箱之间设置有限位结构。

9.根据权利要求6所述的基于微波传输的天然河流自动除草水面测速装置，其特征是：所述吊箱内安装有信号线收放器，该信号线收放器为铅鱼上的流速仪提供信号传输，所述吊箱内安装有蓄电池组、控制器和水面限位器，所述吊箱外设置有太阳能板，该太阳能板为蓄电池提供补充电源。