CN106441631B - 黄河泥沙含量水样水温采集装置 - Google Patents
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Abstract
黄河泥沙含量水样水温采集装置，包括水温采集机构、水样输送机构和控制机构，其特征在于，所述水温采集机构包括：温度表、升降螺杆、滑动螺母、竖直支架、固定夹、温度表探杆、升降电机、数据发送器、升降定位感应器，用于采集水样水温数据，并通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理，所述升降螺杆通过滑动螺母与竖直支架相连接，所述滑动螺母沿竖直支架上下滑动，所述升降螺杆通过设置在其下端的升降电机驱动，本发明的有益效果是本发明所设置的数据发送器，能够及时将水温数据发送给接收终端进行数据处理，能够满足黄河泥沙质含沙量水样的水温测量的要求，达到了快速测量、智能测量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及水温测试设备技术领域，更具体的说是一种用于测量含有黄河泥沙的水样水温的装置。
背景技术
黄河是一条高含沙河流，也是世界上含沙量最大的河流，含沙量数据是黄河重要的水文数据之一，含沙量测验和数据处理工作尤为重要和突出，也是一项最基本的水文测报项目。
目前，黄河下游各水文站对于泥沙质含沙量的计算处理采用的是置换法，其中，水样水温是重要的关键数据，如何快速有效地获取高含沙水样的水温是一项重要的工作。现有技术水温测量设备一般有两种，一种是玻璃水银式的，测量水温时，需要将装有水银的一端放入被测水样中，根据水银的液位确定被测水样的温度；另一种是电子式的，测量水温时，需要将感应器放入被测水样中，水温便可自动显示在显示屏上；这两种形式的水温测量设备均需要人工手工测量并作记录，测量效率较低，特别是当同一批次水样较多时，先后测量的水温差别较大，不能满足精度要求。
专利号为201110282532.5发明专利，公开了一种“水温自动测量系统”， 该发明包括温度传感器、分布式网络测量单元（MCU）及计算机控制系统；温度传感器与分布式网络测量单元通过传感器信号线连接，分布式网络测量单元与计算机控制系统通过串口、光纤、串口方式连接，该发明通过建立一套功能齐全、稳定可靠的水温自动测量系统，可以自动采集数据并添加到统一平台数据库。不但能够达到快速完成水库温度测量工作，同时也可降低现场工作人员工作强度，达到少人值守或无人值守。
专利号为201110041912.X发明专利公开了“一种便携式水位水温测量仪”，包括下壳体，上壳体，下壳体的底部开有进水口，该下壳体的内部装有浮子，该浮子的顶部镶有永久磁铁，该浮子所在腔体的上部开有排气孔，下壳体与上壳体通过螺纹连接，上壳体的下部设有温度传感器和干簧管，该温度传感器与干簧管串联接在电路中，电路总成包括：微电脑控制器、发光管、蜂鸣器和液晶显示器，当浮子遇水向上浮起后，干簧管受磁铁的磁场控制启动电路，发出声光提示读取电缆上的米尺刻度值获取水位值和液晶显示器上的温度值。
上述专利都较好地完成了对水温的测量，但测量效率较低，但无法不适应黄河泥沙质含沙量水样的水温测量，达不到黄河泥沙质含沙水文测报的要求，急需一种能能满足黄河泥沙质含沙量水样的水温测量要求的测量装置，达到快速测量、智能测量的目的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种黄河泥沙含量水样水温采集装置，该装置结构设计合理，测量效率高，能够满足黄河泥沙质含沙量水样的水温测量的要求，达到了快速测量、智能测量的目的。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，包括水温采集机构、水样输送机构和控制机构，其特征在于，所述水温采集机构包括：温度表、升降螺杆、滑动螺母、竖直支架、固定夹、温度表探杆、升降电机、数据发送器、升降定位感应器，用于采集水样水温数据，并通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理，所述升降螺杆通过滑动螺母与竖直支架相连接，所述滑动螺母沿竖直支架上下滑动，所述升降螺杆通过设置在其下端的升降电机驱动，所述升降螺杆的一侧设置有升降定位感应器，用于定位温度表探杆插入水样中的高度位置，所述滑动螺母的外端设置固定夹，所述固定夹上夹持有温度表，用于采集水样的水温数据，所述温度表的下端设置温度表探杆，用于探测并传导水样的水温给温度表，所述温度表的前面设置有显示屏，用于即时显示水样的水温，所述温度表的内部设置有数据发送器，通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理；
所述固定夹设置有固定温度表夹持手，用来支撑、固定温度表，温度表是用来测量水样水温的专用工具，采用数字温度表或玻璃水银温度表，并保证温度表垂直，并在预设型号和容积的比重瓶旋转到温度表下方时，温度表能够通过升降电机驱动自动下降并垂直深入到装有水样的比重瓶内，及时测量出水样水温；
所述升降电机，为升降螺杆的旋转提供动力，选用DC12V50W直流电机，经铝制减速器变为每分钟600转；
所述升降螺杆的直径采用12mm，长度采用400mm,螺距采用4mm,总行程为200mm；
所述升降定位感应器，用于温度表升降定位，并将温度表探杆准确插入比重瓶内，迅速测定水样水温。
所述水样输送机构包括：比重瓶、瓶托、转盘、座底、旋转电机、旋转定位感应器，所述座底的上端设置有转盘，所述座底的上端转盘的一侧设置竖直支架和旋转定位感应器，所述转盘通过设置在其转轴下端的旋转电机驱动其旋转，用于确保待测量的水样准确输送至温度表探杆的下方，以方便温度表探杆垂直插入待测水样测量水温，所述转盘上端设置预设数据的瓶托，所述瓶托内设置有比重瓶；
所述瓶托，按比重瓶的大小尺寸设置在转盘的上端，设置为固定凹槽式，用于水样比重瓶的放置和定位，根据置换法处理泥沙的需求至少5种体积的比重瓶，当比重瓶盛满水样后放置到瓶托上, 利用旋转电机，通过电磁感应准确到达温度表探杆的正下方；
所述旋转电机，选用DC12V20W直流电机，经铝制减速器变为每分钟10转。
所述控制机构，设置在座底的上端与竖直支架相对应的一侧，包括：
时间继电器：设定温度表测量水样水温的时间，按要求事先设定：10秒、30秒、60秒、240秒、300秒五个等级，并能够根据具体需要重新设定；
电源指示灯：电源开通指示灯亮；
点测按钮：水样水温测量采集按钮；
旋转按钮：将水样旋转移送到温度表探杆正下方，便于测量水样水温。短按时：转盘水平转动一个比重瓶位；长按时：转盘连续水平转动数个比重瓶位，长按操作要点：待测比重瓶位置一定在顺时针方向上不能越过温度表探杆位置，即：在待测比重瓶水平转动即将接近温度表探杆位置时松开按钮。
急停按钮：用于突发状况时断电之用。
本发明的有益效果是：本发明设置有旋转电机和旋转定位感应器，能够准确将装有被测水样的比重瓶输送至温度表探杆的正下方，本发明同时设置有升降电机和升降定位感应器，能够准确将温度表探杆插入被测水样中采集水样的温度，本发明所设置的数据发送器，能够及时将水温数据发送给接收终端进行数据处理，能够满足黄河泥沙质含沙量水样的水温测量的要求，达到了快速测量、智能测量的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图中：
1.温度表，2.升降螺杆，3.滑动螺母，4.竖直支架，5.升降定位感应器，6.旋转定位感应器，7.固定夹，8.温度表探杆，9.比重瓶，10.瓶托，11.转盘，12.急停按钮，13.电源指示灯，14.点测按钮，15.旋转按钮，16.时间继电器，17.座底，18.升降电机，19.旋转电机。
具体实施方式
下面结合图1和实施例对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法：
所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，包括水温采集机构、水样输送机构和控制机构，其特征在于，所述水温采集机构包括：温度表1、升降螺杆2、滑动螺母3、竖直支架4、固定夹7、温度表探杆8、升降电机18、数据发送器、升降定位感应器5，用于采集黄河泥沙含量水样水温数据，并通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理，分析得到相关的水文数据，为黄河治理与防御大洪水提供可靠依据，所述升降螺杆2通过滑动螺母3与竖直支架4相连接，所述滑动螺母3能够通过升降螺杆2的旋转沿竖直支架4上下滑动，所述升降螺杆2通过设置在其下端的升降电机18驱动其旋转，所述升降螺杆2的一侧设置有升降定位感应器5，用于定位温度表探杆8插入水样中的高度位置，所述滑动螺母3的外伸端设置有固定夹7，所述固定夹7上夹持有温度表1，用于采集和发送水样的水温数据，所述温度表1的下端设置温度表探杆8，用于探测并传导水样的水温给温度表1，所述温度表1的前面设置有显示屏，用于即时显示水样的水温，所述温度表1的内部设置有数据发送器，通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理；
所述固定夹7设置有固定温度表1夹持手，用来支撑、固定温度表1，温度表1是用来测量水样水温的专用工具，采用数字温度表，并保证温度表1垂直，并在预设型号和容积的比重瓶旋转到温度表1下方时，温度表1能够通过升降电机18的驱动自动下降并垂直深入到装有水样的比重瓶内，及时测量出水样水温；
所述升降电机18，为升降螺杆2的旋转提供动力，选用DC12V50W直流电机，经铝制减速器变为每分钟600转；
所述升降螺杆2的直径采用12mm，长度采用400mm,螺距采用4mm,总行程为200mm；
所述升降定位感应器5，用于温度表1升降定位，并将温度表探杆8准确插入比重瓶内，迅速测定水样水温。
所述水样输送机构包括：比重瓶9、瓶托10、转盘11、座底17、旋转电机19、旋转定位感应器6，所述座底17的上端设置有转盘11，所述座底17的上端转盘11的一侧设置竖直支架4和旋转定位感应器6，所述转盘11通过设置在其转轴下端的旋转电机19驱动其旋转，用于确保待测量的水样准确输送至温度表探杆8的下方，以方便温度表探杆8垂直插入待测水样测量水温，所述转盘11上端设置预设数据的瓶托10，所述瓶托10内设置有比重瓶9；
所述瓶托10，按比重瓶的大小尺寸设置在转盘11的上端，设置为固定凹槽式，用于水样比重瓶的放置和定位，根据置换法处理泥沙的需求设置5种体积的比重瓶9，其体积分别是:50mL、100mL、250mL、500mL和1000mL，当比重瓶9盛满水样后放置到瓶托上, 利用旋转电机19，通过电磁感应准确到达温度表探杆8的正下方；
所述旋转电机19，选用DC12V20W直流电机，经铝制减速器变为每分钟10转。
所述控制机构，设置在座底17的上端与竖直支架4相对应的一侧，包括：
时间继电器16，设定温度表测量水样水温的时间，按要求事先设定：10秒、30秒、60秒、240秒、300秒五个等级，并能够根据具体需要重新设定；
电源指示灯13，电源开通指示灯亮；
点测按钮14，水样水温测量采集按钮；
旋转按钮15，将水样旋转移送到温度表探杆8的正下方，便于测量水样水温。短按时：转盘水平转动一个比重瓶位；长按时：转盘连续水平转动数个比重瓶位，长按操作要点：待测水温比重瓶位置一定在顺时针方向上不能越过温度表探杆8位置，即：在待测水温比重瓶水平转动即将接近温度表探杆8位置时松开按钮；
急停按钮12，用于突发状况时断电之用。
实际水样水温测量：
将水样称重后，迅速将装有水样的比重瓶9移至转盘11相应的瓶托10内，点按旋转按钮15，旋转电机19即DC12V20W直流电机开始旋转，经铝制减速器变为每分钟10转，同时，旋转电机19带动转盘11一起旋转，当第一工位定位金属块转到接近开关传感器时，传感器发送一信号到继电器，此时继电器断开主盘供电，旋转电机19停止工作，此时，待测比重瓶处于温度表探杆8的正下方。
然后，点按点测按钮14，升降电机触点联通，升降电机开始工作，带动升降螺杆2旋转，滑动螺母3沿竖直支架4向下滑动，温度表探杆8下降到待测水温比重瓶内测温位置自动停止，按照时间继电器预先设定的测温时间测温，设定每个比重瓶水样水温采集时间不大于30秒，满足置换法测量规范和标准要求，总体含沙量水样温度采集时间控制在3～5分钟之内，含沙量水样温度数据获取后，经数据发送器将水温数据自动发送给接收终端进行数据处理；滑动螺母3自动沿竖直支架4向上滑移动，滑动螺母上升至上止点，完成水温的测量。
当点按动升降点控开关后，升降螺杆2带动测量组件的温度表探杆插入被测比重瓶时，为了避免误按点控转盘11按钮而造成转盘11启动产生的卡瓶、卡杆等测量事故，在竖直支架4上装有一接近传感器，当升降螺杆2带动测量组件启动后，接近传感器即感应到限制信号，并发送给继电器，此时继电器将旋转电机19的主电源进行断开命令，此时转盘11不会启动。
点按旋转按钮15一次，转盘11即进行下一工位的动作，每点一次，即转换一次工位，点按旋转按钮15时，升降电机18不工作。
点按点测按钮14一次，升降系统会按照时间继电器的预设指令完成一次升降测量水温动作。
本发明采用数字温度表与对比组采用水银温度表测量结果列表如下：
| 序号 | 本发明T1(℃) | 对比组T2(℃) | 绝对误差T1-T2 | 相对误差（%） | 排序(由小到大) | 排序（绝对值） |
| 1 | 8.62 | 8.62 | 0.00 | 0.00 | -0.12 | 0.00 |
| 2 | 8.60 | 8.61 | -0.01 | -0.12 | -0.12 | 0.00 |
| 3 | 8.64 | 8.63 | 0.01 | 0.12 | -0.12 | 0.00 |
| 4 | 10.46 | 10.45 | 0.01 | 0.10 | -0.09 | 0.00 |
| 5 | 10.44 | 10.44 | 0.00 | -0.04 | -0.08 | 0.00 |
| 6 | 10.48 | 10.48 | 0.00 | 0.00 | -0.07 | 0.00 |
| 7 | 12.21 | 12.20 | 0.01 | 0.08 | -0.07 | 0.00 |
| 8 | 12.22 | 12.22 | 0.00 | 0.00 | -0.06 | 0.00 |
| 9 | 12.22 | 12.22 | 0.00 | 0.00 | -0.06 | 0.00 |
| 10 | 13.45 | 13.45 | 0.00 | 0.00 | -0.04 | 0.00 |
| 11 | 13.44 | 13.45 | -0.01 | -0.07 | -0.04 | 0.00 |
| 12 | 14.11 | 14.12 | -0.01 | -0.07 | -0.04 | 0.00 |
| 13 | 14.10 | 14.10 | 0.00 | 0.00 | -0.03 | 0.00 |
| 14 | 16.78 | 16.80 | -0.02 | -0.12 | 0.00 | 0.00 |
| 15 | 16.77 | 16.76 | 0.01 | 0.06 | 0.00 | 0.03 |
| 16 | 16.80 | 16.80 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.03 |
| 17 | 18.02 | 18.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.03 |
| 18 | 18.04 | 18.05 | -0.01 | -0.06 | 0.00 | 0.04 |
| 19 | 18.03 | 18.04 | -0.01 | -0.06 | 0.00 | 0.04 |
| 20 | 20.42 | 20.42 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.04 |
| 21 | 20.40 | 20.40 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.04 |
| 22 | 20.41 | 20.40 | 0.01 | 0.05 | 0.00 | 0.04 |
| 23 | 22.48 | 22.50 | -0.02 | -0.09 | 0.00 | 0.04 |
| 24 | 22.45 | 22.44 | 0.01 | 0.04 | 0.00 | 0.04 |
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| 26 | 22.46 | 22.45 | 0.01 | 0.04 | 0.00 | 0.06 |
| 27 | 24.36 | 24.35 | 0.01 | 0.04 | 0.00 | 0.06 |
| 28 | 24.36 | 24.35 | 0.01 | 0.04 | 0.03 | 0.06 |
| 29 | 24.33 | 24.36 | -0.03 | -0.12 | 0.03 | 0.07 |
| 30 | 24.32 | 24.32 | 0.00 | 0.00 | 0.04 | 0.07 |
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| 35 | 28.32 | 28.30 | 0.02 | 0.07 | 0.06 | 0.09 |
| 36 | 28.30 | 28.30 | 0.00 | 0.00 | 0.07 | 0.10 |
| 37 | 30.56 | 30.55 | 0.01 | 0.03 | 0.08 | 0.12 |
| 38 | 30.55 | 30.55 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.12 |
| 39 | 33.41 | 33.40 | 0.01 | 0.03 | 0.10 | 0.12 |
| 40 | 33.44 | 33.45 | -0.01 | -0.03 | 0.12 | 0.12 |
对上表数据进行分析可知：累计频率75%的偶然误差是：±0.07%；累计频率95%的偶然误差是：±0.12%；系统误差是：0。说明本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
使用时应注意的事项：
1、使用时，泥沙水样比重瓶一定要在相应位置放正摆平，瓶塞一定要移走，瓶口垂直中心线一定要保持垂直,在长按旋转按钮15时,待测比重瓶在顺时针方向不能越位；同时,时间继电装置设置的水温测量时间必须大于计算机实际采集时间。
2、在连接数据线时一定要按要求将连接线、转换装置、插头、插槽等连接正确，并要求连接稳定牢固，以免影响数据通讯。
3、所用计算机要符合按本装置配置要求。
4.为了获取稳定的水温数据，建议采用DC12V蓄电池。
Claims (7)
1.一种黄河泥沙含量水样水温采集装置，包括水温采集机构、水样输送机构和控制机构，其特征在于，
所述水温采集机构包括：温度表（1）、升降螺杆（2）、滑动螺母（3）、竖直支架（4）、固定夹（7）、温度表探杆（8）、升降电机（18）、数据发送器、升降定位感应器（5），用于采集黄河泥沙含量水样水温数据，并通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理，分析得到相关的水文数据，所述升降螺杆（2）通过滑动螺母（3）与竖直支架（4）相连接，所述滑动螺母（3）能够通过升降螺杆（2）的旋转沿竖直支架（4）上下滑动，所述升降螺杆（2）通过设置在其下端的升降电机（18）驱动其旋转，所述升降螺杆（2）的一侧设置有升降定位感应器（5），用于定位温度表探杆（8）插入水样中的高度位置，所述滑动螺母（3）的外伸端设置有固定夹（7），所述固定夹（7）上夹持有温度表（1），用于采集和发送水样的水温数据，所述温度表（1）的下端设置温度表探杆（8），用于探测并传导水样的水温给温度表（1），所述温度表（1）的前面设置有显示屏，用于即时显示水样的水温，所述温度表（1）的内部设置有数据发送器，通过数据发送器将水温数据发送给接收终端进行数据处理；
所述水样输送机构包括：比重瓶（9）、瓶托（10）、转盘（11）、座底（17）、旋转电机（19）、旋转定位感应器（6），所述座底（17）的上端设置有转盘（11），所述座底（17）的上端转盘（11）的一侧设置竖直支架（4）和旋转定位感应器（6），所述转盘（11）通过设置在其转轴下端的旋转电机（19）驱动其旋转，用于确保待测量的水样准确输送至温度表探杆（8）的下方，以方便温度表探杆（8）垂直插入待测水样测量水温，所述转盘（11）上端设置预设数据的瓶托（10），所述瓶托（10）内设置有比重瓶（9）；
所述控制机构，设置在座底（17）的上端与竖直支架（4）相对应的一侧，包括：
时间继电器（16），设定温度表测量水样水温的时间，按要求设定：10秒、30秒、60秒、240秒、300秒五个等级，并能够根据具体需要重新设定；
电源指示灯（13），电源开通指示灯亮；
点测按钮（14），水样水温测量采集按钮；
旋转按钮（15），将水样旋转移送到温度表探杆（8）的正下方，便于测量水样水温，短按时：转盘水平转动一个比重瓶位；长按时：转盘连续水平转动数个比重瓶位，长按操作要点：待测水温比重瓶位置一定在顺时针方向上不能越过温度表探杆（8）位置，即：在待测水温比重瓶水平转动即将接近温度表探杆（8）位置时松开按钮；
急停按钮（12），用于突发状况时断电之用。
2.根据权利要求1所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述固定夹（7）设置有固定温度表（1）夹持手，用来支撑、固定温度表（1），温度表（1）是用来测量水样水温的专用工具，采用数字温度表或玻璃水银温度表，并保证温度表（1）垂直，并在预设型号和容积的比重瓶旋转到温度表（1）下方时，温度表（1）能够通过升降电机（18）的驱动自动下降并垂直深入到装有水样的比重瓶内，及时测量出水样水温。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述升降电机（18），为升降螺杆（2）的旋转提供动力，选用DC12V50W直流电机，经铝制减速器变为每分钟600转。
4.根据权利要求3所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述升降螺杆（2）的直径采用12mm，长度采用400mm,螺距采用4mm,总行程为200mm。
5.根据权利要求1所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述升降定位感应器（5），用于温度表（1）升降定位，并将温度表探杆（8）准确插入比重瓶内，迅速测定水样水温。
6.根据权利要求1所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述瓶托（10），按比重瓶的大小尺寸设置在转盘（11）的上端，设置为固定凹槽式，用于水样比重瓶的放置和定位，根据置换法处理泥沙的需求设置5种体积的比重瓶（9），其体积分别是:50mL、100mL、250mL、500mL和1000mL，当比重瓶（9）盛满水样后放置到瓶托上, 利用旋转电机（19），通过电磁感应准确到达温度表探杆（8）的正下方。
7.根据权利要求1或权利要求6所述的黄河泥沙含量水样水温采集装置，其特征在于所述旋转电机（19），选用DC12V20W直流电机，经铝制减速器变为每分钟10转。
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