CN108387700A - 一种冰水混合期水上预警装置 - Google Patents

一种冰水混合期水上预警装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冰水混合期的水上预警领域，具体是一种冰水混合期水上预警装置，包括外壳、设置在外壳上端的透明护罩，所述的透明护罩内置有探测系统，所述的外壳内设置有监测装置；所述的透明护罩内还设置有显示系统及监控系统，所述的透明护罩的外部设置有浮力层；所述的浮力层内设置有供电装置，所述的外壳内设置有控制装置；所述的控制装置与监测装置之间设置有用于防水防腐的隔离层，将水域中的冰水混合程度进行可视化降低溺水的可能性，方便人们安全通行；本发明可与相关监控中心联网，及时处理溺水事件，减少人员的伤亡现象；利用支撑架与水质检测仪配合检测记录，防止渗水造成元件失效，具有更强的科学性和理论性。

Description

一种冰水混合期水上预警装置
技术领域
本发明涉及冰水混合期的水上预警领域，具体是一种冰水混合期水上预警装置。
背景技术
在我国南方地区随着气温的降低，河水、水库等流域会出现不同程度的冰水混合现象，因缺乏经验及好奇心的驱使，会增强溺水发生的可能性。目前，还没有专门用于冰水混合期水上预警装置,虽然人们已经提出了多种用于结冰探测的方法,如：磁致伸缩振动筒式和压电膜片式结冰探测方法，但监测结果未能让受众直观接收，无法得知是否可安全通行的指示信号。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种冰水混合期水上预警装置。
一种冰水混合期水上预警装置，包括外壳、设置在外壳上端的透明护罩，所述的透明护罩内置有用于探测冰水结冰状态的探测系统，所述的外壳内设置有用于监测水质的监测装置；所述的透明护罩内还设置有用于将探测结果显示出来的显示系统及用于探测水面情况的监控系统，所述的透明护罩的外部设置有用于提供浮力的浮力层；所述的浮力层内设置有用于吸收太阳能及为各组成部分供电的供电装置，所述的外壳内设置有用于接收探测系统和监测装置的探测数据、检测数据及发出数据反馈的控制装置；所述的控制装置与监测装置之间设置有用于防水防腐的隔离层，所述的隔离层为耐腐蚀橡胶材料制成，所述的透明护罩为丙烯酸酯塑料制成。
所述的探测系统包括两组对称分布的厚度传感器、设置在透明护罩底端的温度传感器。
所述的监测装置包括设置在隔离层上的监测电机、与监测电机连接的转动机构、设置在转动机构上的呈相对分布的两个水质监测仪，所述的转动机构内置有排水机构。
所述的转动机构包括齿轮、与齿轮配合的支撑架，所述的支撑架上设置有用于与齿轮啮合的齿圈，所述的支撑架上与外壳接触的外表面部分设置有用于挡水的挡水层。
所述的支撑架为扇形结构，所述的支撑架与外壳滑动配合，所述的外壳上设置有用于进水检测的通孔，所述的挡水层为橡胶圈制成。
所述的排水机构包括设置在支撑架内的水泵、与水泵配合的单向阀，所述的水泵与单向阀之间通过管道连接，所述的支撑架包括支撑架一和支撑架二，所述的外壳上设置有滑槽一和滑槽二，所述的支撑架一与滑槽一滑动配合，所述的支撑架二与滑槽二滑动配合，所述的支撑架二的横截面的弧长长度大于通孔的横截面的弧长长度。
所述的显示系统为用于显示冰层厚度通行与否的灯阵，所述的灯阵为呈圆周状相间分布的LED的红绿两色灯；所述的探测系统探测冰层厚度大于等于5厘米灯阵显示为可通行的绿色；所述的探测系统探测冰层厚度小于5厘米灯阵显示为不可通行的红色。
所述的监控系统包括摄像架子、设置在摄像架子上的摄像头。
所述的供电装置包括太阳能板、数个用于支撑太阳能板的支架、用于储存太阳能板吸收的电量的蓄电池，所述的浮力层为呈现透明状的塑料材质制成。
所述的控制装置包括数个用于控制重力方向的重力块、设置在任一重力块上的控制器、与控制器配合的定位器、与控制器配合的无线模块发射器，所述的无线模块发射器设置在透明护罩上，所述的控制器与蓄电池配合。
本发明的有益效果是：本发明将水域中的冰水混合程度进行可视化，利用红绿灯显示冰层是否安全通行，降低溺水的可能性，方便人们安全通行；本发明可与相关监控中心联网，及时处理溺水事件，减少人员的伤亡现象；利用太阳能板吸收光热以提供能量，同时利用支撑架与水质检测仪配合检测记录，防止渗水造成元件失效，相对于往常单一性检测，具有更强的科学性和理论性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的图1的A-A结构示意图；
图3为本发明的图1的B-B结构示意图；
图4为本发明的图1的C-C结构示意图；
图5为本发明的单向阀内部结构示意图；
图6为本发明的图1的I局部放大结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图6所示，一种冰水混合期水上预警装置，包括外壳5、设置在外壳5上端的透明护罩1，所述的透明护罩1内置有用于探测冰水结冰状态的探测系统，所述的外壳5内设置有用于监测水质的监测装置；所述的透明护罩1内还设置有用于将探测结果显示出来的显示系统及用于探测水面情况的监控系统，所述的透明护罩1的外部设置有用于提供浮力的浮力层8；所述的浮力层8内设置有用于吸收太阳能及为各组成部分供电的供电装置，所述的外壳5内设置有用于接收探测系统和监测装置的探测数据、检测数据及发出数据反馈的控制装置；所述的控制装置与监测装置之间设置有用于防水防腐的隔离层22，所述的隔离层22为耐腐蚀橡胶材料制成，所述的透明护罩1为丙烯酸酯塑料制成。
所述的探测系统设置在透明护罩1内，用于探测冰水结冰状态；所述的监测装置设置在外壳5内，用于监测水质；所述的显示系统设置在透明护罩1内，用于将探测结果显示出来；所述的监控系统设置在透明护罩1内，用于监控水面情况，使得溺水现象及时得到处理；所述的供电装置设置在浮力层8内，用于吸收太阳能；所述的控制装置设置在外壳5内，用于控制探测系统、监测装置、显示系统、监控系统、供电装置。
所述的耐腐蚀橡胶材料的隔离层22可防止渗水导致内部元件损坏；所述的丙烯酸酯塑料制成的透明护罩1在确保透光的情况下，还可保障硬度，来保护内部元件的正常使用。
所述的探测系统包括两组对称分布的厚度传感器6、设置在透明护罩1底端的温度传感器7。
所述的控制器10接收厚度传感器6和温度传感器7传来的数据并通过无线模块发射器25传输到相关管理中心，同时根据这些数据判断冰层厚度，并根据并层厚度判断是否能通行，可通行灯阵2亮绿灯，不可通行灯阵2亮红灯。
所述的监测装置包括设置在隔离层22上的监测电机16、与监测电机16连接的转动机构、设置在转动机构上的呈相对分布的两个水质监测仪9，所述的转动机构内置有排水机构。
所述的控制器10控制监测电机16转动，然后支撑架19受监测电机16的驱动与与外壳5滑动配合；所述的控制器10还控制在监测结束后驱动水泵21开始进行排水以避免下次监测产生干涉。
所述的转动机构包括安装在监测电机16上的齿轮17、与齿轮17配合的支撑架19，所述的支撑架19上设置有用于与齿轮17啮合的齿圈18，所述的支撑架19上与外壳5接触的外表面部分设置有用于挡水的挡水层23。
所述的支撑架19为扇形结构，所述的支撑架19与外壳5滑动配合，所述的外壳5上设置有用于进水检测的通孔24，所述的挡水层23为橡胶圈制成。
所述的挡水层23可防止测量的水在足够的情况下后继续渗水。
所述的排水机构包括设置在支撑架19内的水泵21、与水泵21配合的单向阀20，所述的水泵21与单向阀20之间通过管道连接，所述的支撑架19包括支撑架一19a和支撑架二19b，所述的外壳5上设置有滑槽一25和滑槽二26，所述的支撑架一19a与滑槽一25滑动配合，所述的支撑架二19b与滑槽二26滑动配合，所述的支撑架二19b的横截面的弧长长度大于通孔24的横截面的弧长长度。控制器与水泵通过电线连接，从而控制水泵工作，并借助于单向阀20，能够将支撑架19内的水排出。单向阀20的设计，能有效的防止外界的水再次进入支撑架19内。
所述的支撑架二19b的横截面的弧长长度大于通孔24的横截面的弧长长度可保障水域之间的相互不干涉，防止水互相融入影响检测结果，同时挡水层23的设置可确保水的不继续渗入。
所述的显示系统为用于显示冰层厚度通行与否的灯阵2，所述的灯阵2为呈圆周状相间分布的LED的红绿两色灯；所述的探测系统探测冰层厚度大于等于5厘米灯阵2显示为可通行的绿色；所述的探测系统探测冰层厚度小于5厘米灯阵2显示为不可通行的红色。
所述的监控系统包括摄像架子13、设置在摄像架子13上的摄像头4。
所述的供电装置包括太阳能板14、数个用于支撑太阳能板14的支架15、用于储存太阳能板14吸收的电量的蓄电池3，所述的浮力层8为呈现透明状的塑料材质制成。蓄电池3为控制器10、摄像头4、灯阵2、监测电机16、水质监测仪9、水泵21供电。
所述的透明的塑料制成的浮力层8可保障太阳能板14正常吸收光照，还可保护内部元件的稳定性及提供浮力。
所述的控制装置包括数个用于控制重力方向的重力块11、设置在任一重力块11上的控制器10、与控制器10配合的定位器12、与控制器10配合的无线模块发射器25，所述的无线模块发射器25设置在透明护罩1上，所述的控制器10与蓄电池3配合。
所述的控制器10为PLC。
所述的透明护罩1与浮力层8的表面积较大，质量较轻，可与重力块11配合使得显示系统在上方。
所述的储存在控制器10中的数据通过无线模块发射器25发射出去。
所述的监测装置与相关水质管理中心联网配合，以便随时查看河流的各处水质。
在气温高于0℃时由于浮力层8的原因可漂浮于水中，利用水质监测仪9检测水质；当气温低于0℃时外壳5与结冰处处于相对固定状态，两个厚度传感器6配合检测冰层厚度，露出冰面上的造型看似井盖，并通过红灯显示冰层厚度不达到通行标准，绿灯显示冰层厚度达到通行标准。
所述的摄像头4与相关监控中心联网配合，可及时处理溺水事件。
所述的摄像头4和水质监测仪9的监控视频及监测数据均反馈到控制器10中并将数据通过无线模块发射器25传输到相关管理中心即可。
所述的浮力层8在气温高于0℃时在水中呈现漂浮状，所述的浮力层8在气温低于0℃时在水中为相对固定。
本发明的使用方法为：当气温低于0℃时外壳5与结冰处处于相对固定状态，两个厚度传感器6配合检测冰层厚度，露出冰面上的造型看似井盖，并通过红灯显示冰层厚度不达到通行标准，绿灯显示冰层厚度达到通行标准；此外，摄像头4可与相关监控中心联网，及时处理溺水事件，太阳能板21可随时接收光照；在气温高于0℃时由于浮力层8的原因可漂浮于水中，控制器10驱动监测电机16带动齿轮17使得支撑架19转动，支撑架二19b转动露出通孔24使得进水，水质监测仪9监测水质并将数据传输到相关水质检测中心；当检测完后监测电机16带动齿轮17使得支撑架19转动将通孔24堵住，然后控制器驱动水泵21与单向阀20配合将水清理出去；所述的摄像头4和水质监测仪9的监控视频及监测数据均反馈到控制器10中并将数据通过无线模块发射器25传输到相关管理中心即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种冰水混合期水上预警装置，包括外壳(5)、设置在外壳(5)上端的透明护罩(1)，其特征在于：所述的透明护罩(1)内置有用于探测冰水结冰状态的探测系统，所述的外壳(5)内设置有用于监测水质的监测装置；所述的透明护罩(1)内还设置有用于将探测结果显示出来的显示系统及用于探测水面情况的监控系统，所述的透明护罩(1)的外部设置有用于提供浮力的浮力层(8)；所述的浮力层(8)内设置有用于吸收太阳能及为各组成部分供电的供电装置，所述的外壳(5)内设置有用于接收探测系统和监测装置的探测数据、检测数据及发出数据反馈的控制装置；所述的控制装置与监测装置之间设置有用于防水防腐的隔离层(22)。
2.根据权利要求1所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的探测系统包括两组对称分布的厚度传感器(6)、设置在透明护罩(1)底部的温度传感器(7)。
3.根据权利要求1所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的监测装置包括设置在隔离层(22)上的监测电机(16)、与监测电机(16)连接的转动机构、设置在转动机构上的呈相对分布的两个水质监测仪(9)，所述的转动机构内置有排水机构。
4.根据权利要求3所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的转动机构包括安装在监测电机(16)上的齿轮(17)、与齿轮(17)配合的支撑架(19)，所述的支撑架(19)上设置有用于与齿轮(17)啮合的齿圈(18)，所述的支撑架(19)上与外壳(5)接触的外表面部分设置有用于挡水的挡水层(23)。
5.根据权利要求4所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的支撑架(19)为扇形结构，所述的支撑架(19)与外壳(5)滑动配合，所述的外壳(5)上设置有用于进水检测的通孔(24)，所述的挡水层(23)为橡胶圈制成。
6.根据权利要求5所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的排水机构包括设置在支撑架(19)内的水泵(21)、与水泵(21)配合的单向阀(20)，所述的水泵(21)与单向阀(20)之间通过管道连接，所述的支撑架(19)包括支撑架一(19a)和支撑架二(19b)，所述的外壳(5)上设置有滑槽一(25)和滑槽二(26)，所述的支撑架一(19a)与滑槽一(25)滑动配合，所述的支撑架二(19b)与滑槽二(26)滑动配合，所述的支撑架二(19b)的横截面的弧长长度大于通孔(24)的横截面的弧长长度。
7.根据权利要求1所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的显示系统为用于显示冰层厚度通行与否的灯阵(2)，所述的灯阵(2)为呈圆周状相间分布的LED的红绿两色灯；所述的探测系统探测冰层厚度大于等于5厘米灯阵(2)显示为可通行的绿色；所述的探测系统探测冰层厚度小于5厘米灯阵(2)显示为不可通行的红色。
8.根据权利要求1所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的监控系统包括摄像架子(13)、设置在摄像架子(13)上的摄像头(4)。
9.根据权利要求1所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的供电装置包括太阳能板(14)、数个用于支撑太阳能板(14)的支架(15)、用于储存太阳能板(14)吸收的电量的蓄电池(3)，所述的浮力层(8)为表面呈现透明状的塑料材质制成。
10.根据权利要求9所述的一种冰水混合期水上预警装置，其特征在于：所述的控制装置包括数个用于控制重力方向的重力块(11)、设置在任一重力块(11)上的控制器(10)、与控制器(10)配合的定位器(12)、与控制器(10)配合的无线模块发射器(25)，所述的无线模块发射器(25)设置在透明护罩(1)上，所述的控制器(10)与蓄电池(3)配合。
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