CN108871506B - 一种水文监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水文监测装置，其包括并列设置的圆柱形的第一筒体和第二筒体，第一筒体底部固定设置有单向放线机构，第二筒体内设置有浮球，浮球直径小于第二筒体的内径，第一筒体和第二筒体下部设置有多个进水口，进水口外部设置有防护装置，单向放线机构包括壳体、设置在壳体内的转轴和固定设置在所述转轴上的第一卷线轮，转轴两端通过轴承与壳体连接，转轴上还固定设置有棘轮，壳体内设置有与所述棘轮相适配的棘爪，第一卷线轮上设置有第一拉线；第一筒体顶部设置有第一滑轮，第二筒体顶部设置有第二滑轮，第一拉线顶端依次绕过第一滑轮和第二滑轮与浮球顶部连接。

Description

一种水文监测装置

技术领域

本发明涉及液体液面或流动的固态材料料面的指示或测量装置，具体涉及一种水文监测装置。

背景技术

目前河道水位测量一般使用以下两种方法，传统的水尺及电子水位计。传统的水尺即设置在河道内带刻度的标尺，随着河道内水位的变化，专人进行实时水位的读取。现代水文测量利用电子技术水位计，主要有浮子式、气泡式、雷达式等，都需要利用专门设备进行数据采集与传送，一般在专门的水文站、水位测站设置。

目前对开敞水域的水位测量一般使用传统的水尺进行人工跟踪读取或者采用电子水位计进行全过程记录。前者需要安排较多的巡查人员，连续进行水尺水位的读取，工作强度大、误差也较大；后者需要利用专门设备进行数据采集与传送，一般在专门的水文站、水位测站设置，投入大、运行费用也较高。河道湖泊的最低水位、海滩的最低潮位、沟渠的最低水位是进行河湖健康评估、海滩开发规划和渠道用水量计算的重要参数，采用传统的测量方法代价较高、也不方便。

现有技术中的水文监测装置，如专利号为CN201310423676.7的中国发明专利中公开的一种磁吸式明渠最低水位自记尺及其方法，但是其存在一些弊端，1、卡齿对套圈的阻力太大，导致套圈不能顺利上移，最终结构不准确；2、浮块和筒体的形状相适配，由于其行程存在偏差，也会存在卡阻的现象；3河水中污泥和杂草等太多，导致装置内淤积杂物，影响其正常使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构稳定性好、记录准确、能够在最低水位计和最高水位计之间进行切换的水文监测装置。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种水文监测装置，其关键技术在于：其包括并列设置的圆柱形的第一筒体和第二筒体，所述第一筒体底部固定设置有单向放线机构，所述第二筒体内设置有浮球，所述浮球直径小于所述第二筒体的内径，所述第一筒体和第二筒体下部设置有多个进水口，所述进水口外部设置有防护装置，所述单向放线机构包括壳体、设置在壳体内的转轴和固定设置在所述转轴上的第一卷线轮，所述转轴两端通过轴承与所述壳体连接，所述转轴上还固定设置有棘轮，所述壳体内设置有与所述棘轮相适配的棘爪，所述第一卷线轮上设置有第一拉线；所述第一筒体顶部设置有第一滑轮，所述第二筒体顶部设置有第二滑轮，所述第一拉线顶端依次绕过第一滑轮和第二滑轮与所述浮球顶部连接。

作为本发明的进一步改进，所述单向放线机构还设置有用于限制所述第一拉线释放的锁紧机构，所述锁紧机构通过锁紧拉线控制。

作为本发明的进一步改进，所述壳体顶部设置有立管，所述第一拉线由所述立管中穿出。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧机构设置在所述立管内，所述锁紧机构包括压块和弹簧，所述压块通过弹簧设置在所述立管内，所述立管上位于所述压块的对应侧设置有出线孔，所述锁紧拉线穿过所述出线孔与所述压块连接。

作为本发明的进一步改进，所述壳体上还设置有棘轮解锁机构，所述棘轮解锁机构包括开设在所述壳体顶部的孔和穿过所述孔与所述棘爪连接的解锁拉线，所述孔内设置有“工”字型的限位部件，所述“工”字型的限位部件卡装在所述孔内，限位部件能够上下移动但不会脱出，所述限位部件固定在所述解锁拉线上。

作为本发明的进一步改进，所述转轴上还固定设置有第二卷线轮，所述第二卷线轮上设置有第二拉线，所述第二拉线在所述第二卷线轮上的缠绕方向与所述第一拉线在所述第一卷线轮上的缠绕方向相反。

作为本发明的进一步改进，所述进水口外部设置有支管，所述支管上设置有若干透水孔，所述支管倾斜向下延伸。

作为本发明的进一步改进，所述浮球的下半球体密度大于上半球体。

作为本发明的进一步改进，所述第一筒体和第二筒体之间通过连接管连通。

作为本发明的进一步改进，所述第一滑轮和所述第二滑轮上设置有防止所述第一拉线滑脱的防脱环。

作为本发明的进一步改进，所述浮球的下半球体密度大于上半球体。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明利用圆柱型筒体作为一个相对封闭的空间，能够避免风浪对其内部装置的冲击，浮球和第二筒体内壁之间具有一定的间隙，使得浮球的上下移动过程中不受阻力，能够顺利的随水面下降。

本发明的位置记录设备是通过单向放线机构来记录的，而且单向放线机构是处于第一筒体下方，而浮球在第二筒体，单向放线机构的第一拉线通过定滑轮与浮球相连接，所以其原理是由浮球拉动拉线来产生位移，浮球与筒体之间没有摩擦阻力，而且单向放线机构中的转轴转动的阻力也很小，因此浮球可以及时稳定的随着水面下降，不受额外的阻力，这样能够使记录更加客观准确。棘轮机构能够避免卷线轮逆向转动，保证其第一拉线不会缩回。在需要获取最低水位数据的时候，查看单向放线机构第一拉线被拉出的长度即可获取最低水位记录。

本发明的采用了浮球拉动拉线做记录，减少阻力和误差，确保浮球能够随着河道水位稳步的下降，浮动部件采用浮球，且其直径小于筒体内径，留有间隙，能够保证浮球不受筒体的阻力自由下降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明顶部局部结构示意图。

图3是单向收放线机构的剖视结构示意图。

图4是图3中A部的结构示意图。

图5是单向收放线机构的内部结构示意图。

其中：1第一筒体、2浮球、3第二筒体、4间隙、5进水口、6支管、7透水孔、8单向放线机构、8-1壳体、8-2第一卷线轮、8-3棘轮、8-4棘爪、8-5转轴、8-6立管、8-7轴承、8-8第二卷线轮、8-9压块、8-10弹簧、8-11出线孔、9第一拉线、10第一滑轮、11锁紧拉线、12第二拉线、13第二滑轮、14基座、15解锁拉线、16限位部件、17连通管、18防脱环、19导向杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

如图1-5所示的一种水文监测装置，其包括并列设置的圆柱形的第一筒体1和第二筒体3，所述第一筒体1底部固定设置有单向放线机构8，所述第二筒体3内设置有浮球2，所述浮球2直径小于所述第二筒体3的内径，使浮球2在第二筒体3内移动时不会受到卡阻和摩擦阻力。作为优选，所述第二筒体3内壁设置有聚四氟乙烯涂层，可保证筒体内壁光滑，减少污泥附着，也能够避免筒体腐烂。所述浮球2的下半球体密度大于上半球体。这样能够避免浮球2在水中任意翻转，使其保持一个平稳的状态，从而保证水位监测的准确可靠。

所述第一筒体1和第二筒体3下部设置有多个进水口5，所述进水口5外部设置有防护装置，所述进水口5外部的防护装置为有支管6，所述支管6上设置有若干透水孔7，所述支管6倾斜向下延伸。所述支管6能够起到支撑脚的作用，且能够防止大块的石头或杂草进入，避免堵塞。

如图3所示，所述单向放线机构8包括壳体8-1、设置在壳体8-1内的转轴8-5和固定设置在所述转轴8-5上的第一卷线轮8-2，所述转轴8-5两端通过轴承8-7与所述壳体8-1连接，所述转轴8-5上还固定设置有棘轮8-3，所述壳体8-1内设置有与所述棘轮8-3相适配的棘爪8-4，所述第一卷线轮8-2上设置有第一拉线9，所述第一拉线9顶端与所述浮球2底部连接，所述浮球2顶部通过连接线与所述筒体1顶部连接。水位上涨，浮球2随之上升，带动所述第一拉线9上升，第一卷线轮8-2和棘轮8-4均转动，但是不能反向转动，因此水位下降，浮球2下降，不会导致第一卷线轮8-2转动。当需要获取最高水位时，通过连接线提升浮球2，直至第一拉线9被抻直，记录浮球2的位置或者通过测量；连接线提升的长度即可得出最高水位的位置。

如图2所示，所述第一筒体1顶部设置有第一滑轮10，所述第二筒体3顶部设置有第二滑轮13，所述第一拉线9顶端依次绕过第一滑轮10和第二滑轮13与所述浮球2顶部连接。所述第一滑轮10和所述第二滑轮13上设置有防止所述第一拉线9滑脱的防脱环18。所述第一拉线9上设置有刻度线，通过所述防脱环18与所述第一拉线9上的刻度的对应关系即可以推算最低水位。

如图3所示，所述壳体8-1顶部设置有立管8-6，所述第一拉线9由所述立管8-1中穿出。所述立管8-6能够起到防止泥沙进入的作用。

如图3和图4所示，所述单向放线机构8还设置有用于限制所述第一拉线9释放的锁紧机构，所述锁紧机构通过锁紧拉线11控制。为了避免在收集数据的过程中扯动浮球2或第一拉线9的时候，导致第一拉线9被拉动，改变其长度，破坏记录数据，可以通过锁紧拉线11将第一拉线9、转轴8-5或者第一卷线轮8-2锁紧固定，然后再提升浮球2，则可以避免第一拉线9被拉长。

所述锁紧机构的具体结构详见图4，锁紧机构设置在所述立管8-6内，所述锁紧机构包括压块8-9和弹簧8-10，所述压块8-9通过弹簧8-10设置在所述立管8-6内，所述立管8-6上位于所述压块8-9的对应侧设置有出线孔8-11，所述锁紧拉线11穿过所述出线孔8-11与所述压块8-9连接。拉动所述锁紧拉线11，使压块8-9向右移动，压紧第一拉线9，避免其再进行移动，此时弹簧8-10被压缩，松开锁紧拉线11后在弹簧8-10的作用下压块8-9复位，第一拉线9被解除锁定。所述锁紧拉线11顶端设置在第一筒体1或第二筒体3的顶端，便于操作；进一步，可以通过按钮装置控制锁紧拉线11的动作，实现锁定和解锁的作用。

棘轮机构限定了第一卷线轮8-2不能逆向转动，但是同时也存在一个问题，就是该装置如何重复利用的问题，即如何控制第一卷线轮8-2逆向转动使第一拉线9收卷，以进行下一次的记录。为此，本实施例专门设计了棘轮解锁机构。

如图3和图5所示，所述壳体8-1上还设置有棘轮解锁机构，所述棘轮解锁机构包括开设在所述壳体8-1顶部的孔和穿过所述孔与所述棘爪3连接的解锁拉线15，所述孔内设置有“工”字型的限位部件16，所述“工”字型的限位部件16卡装在所述孔内，限位部件16能够上下移动但不会脱出，所述限位部件16固定在所述解锁拉线15上。向上拉动解锁拉线15，则限位部件16同步被拉动上移，由于其结构特点，卡装在孔内，因此其移动的行程为“工”字型的限位部件16的中间柱体的高度，限位部件16上移带动棘爪8-4翘起，从而解除对棘轮8-3的限定，此时控制转轴8-5逆向转动收卷即可。所述解锁拉线15上端延伸至筒体1的端口，并且可通过按钮机构控制，通过按钮机构控制解锁拉线15的上下移动，从而实现锁定和解锁的状态切换。

为了方便收卷的操作，本实施例还专门设置了收卷机构。如图5所示，所述转轴8-5上还固定设置有第二卷线轮8-8，所述第二卷线轮8-8上设置有第二拉线12，所述第二拉线12在所述第二卷线轮8-8上的缠绕方向与所述第一拉线9在所述第一卷线轮8-2上的缠绕方向相反。当浮球2上浮带动第一卷线轮8-2放线的过程中，所述第二卷线轮8-8同步转动，对第二拉线12实施卷线；第二拉线12的顶端设置在筒体1的顶部，第二拉线12上部处于松弛状态，使其能够被轻易缠绕起来。当需要逆向转动第一卷线轮8-2的实现对第一拉线9收卷的时候，则通过解锁拉线15使棘轮机构被解锁，再拉动第二拉线12使转轴8-5逆向转动，从而实现对第一拉线9的收卷。

如图1所示，为了避免河水在第二筒体3内上下剧烈震荡，导致记录不准，所述第一筒体1和第二筒体3下部通过连接管17联通。

如图1所示，所述筒体1底部还固定设置有基座14，所述基座14用于将整个装置固定在河床上。所述基座14可设置成空腔结构，其内部装填铁砂等密度较高的金属粉末或颗粒状物体，起到固定作用。由于一个水位计的记录有时候会导致严重的误差，影响监测的最终结论，如装置出现故障或者受风浪影响等出现严重偏差。

作为优选的方案，可在基座14上固定设置有一个直径较大的圆柱形的防护筒，所述防护筒内设置有两个以上的如前所述的水文监测装置，即多个水位计均匀分布设置在所述防护筒内，相邻的水位计的第一筒体1和第二筒体3之间通过连通管17两两联通，但是每个水位计的内部结构和工作状态相互独立。通过多个水位计在同一位置记录最低水位，读取四个数值后可以根据实际情况统计计算最终的数值，如果四个位置相差不大，则可以计算平均值，如果其中一个与其他数值差别较大，则可以去除个别的数值，这样可以利用统计学的原理来获得更加可靠的数据。

采用第一筒体1和第二筒体3两个筒体并列配合使用，一方面是两个筒体相互连通，可以减少筒体内水面的震荡，尤其重要的是，其可以实现最低水位计和最高水位计的切换，具体而言，将浮球2放置于第一筒体1内，使其浮于水面，浮球上升则带动第一拉线9伸出，浮球下降第一拉线长度不变，以此来记录最高水位，进一步的，由于浮球2上部密度低，下部密度高，将所述浮球2的顶部和底部均设置连接环，当作为最高水位计使用时，使第一拉线9与浮球2底部连接即可。为了更加方便，可以在浮球2顶部再设置一条提拉线，在观测最高水位时通过提拉线向上提起浮球2，同时通过锁紧拉线11将第一拉线9锁紧，避免产生误差。

作为另一种实施方式，所述单向放线机构8也可以固定设置在所述第二筒体3的顶部，这样可以使单向放线机构8在水面以上，不会长期浸泡在水中，不会被腐蚀，也不会有污泥等杂质进入到其壳体内部，可以保证其内部结构的稳定性和使用寿命，在此种情况下，就不再需要限制所述第一拉线9释放的锁紧机构了，可以通过手指等将第一拉线9固定即可。

将单向放线机构8设置在第二筒体3顶部，省去了使用滑轮进行转向，直接通过浮球的重力向下拉动第一拉线9，实现最低水位的记录，其改变了将定位圈设置在浮子下方通过浮球挤压或顶的方式产生位移的原理，使装置的运行更加稳定可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水文监测装置，其特征在于：其包括并列设置的圆柱形的第一筒体（1）、第二筒体（3）和浮球（2），所述浮球（2）直径小于所述第一筒体（1）和第二筒体（3）的内径，所述第一筒体（1）底部固定设置有单向放线机构（8），所述第一筒体（1）和第二筒体（3）下部设置有多个进水口（5），所述进水口（5）外部设置有防护装置，所述单向放线机构（8）包括壳体（8-1）、设置在壳体（8-1）内的转轴（8-5）和固定设置在所述转轴（8-5）上的第一卷线轮（8-2），所述转轴（8-5）两端通过轴承（8-7）与所述壳体（8-1）连接，所述转轴（8-5）上还固定设置有棘轮（8-3），所述壳体（8-1）内设置有与所述棘轮（8-3）相适配的棘爪（8-4），所述第一卷线轮（8-2）上设置有第一拉线（9）；

所述第一筒体（1）顶部设置有第一滑轮（10），所述第二筒体（3）顶部设置有第二滑轮（13）；

测量最低水位时，所述浮球（2）置于所述第二筒体（3）内，所述第一拉线（9）顶端依次绕过第一滑轮（10）和第二滑轮（13）与所述浮球（2）顶部连接；

测量最高水位时，所述浮球（2）置于所述第一筒体（1）内，所述第一拉线（9）顶端与所述浮球（2）底部连接。

2.根据权利要求1所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述单向放线机构（8）还设置有用于限制所述第一拉线（9）释放的锁紧机构，所述锁紧机构通过锁紧拉线（11）控制。

3.根据权利要求2所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述壳体（8-1）顶部设置有立管（8-6），所述第一拉线（9）由所述立管（8-6 ）中穿出。

4.根据权利要求3所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述锁紧机构设置在所述立管（8-6）内，所述锁紧机构包括压块（8-9）和弹簧（8-10），所述压块（8-9）通过弹簧（8-10）设置在所述立管（8-6）内，所述立管（8-6）上位于所述压块（8-9）的对应侧设置有出线孔（8-11），所述锁紧拉线（11）穿过所述出线孔（8-11）与所述压块（8-9）连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述壳体（8-1）上还设置有棘轮解锁机构，所述棘轮解锁机构包括开设在所述壳体（8-1）顶部的孔和穿过所述孔与所述棘爪（8-4 ）连接的解锁拉线（15），所述孔内设置有“工”字型的限位部件（16），所述“工”字型的限位部件（16）卡装在所述孔内，限位部件（16）能够上下移动但不会脱出，所述限位部件（16）固定在所述解锁拉线（15）上。

6.根据权利要求5所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述转轴（8-5）上还固定设置有第二卷线轮（8-8），所述第二卷线轮（8-8）上设置有第二拉线（12），所述第二拉线（12）在所述第二卷线轮（8-8）上的缠绕方向与所述第一拉线（9）在所述第一卷线轮（8-2）上的缠绕方向相反。

7.根据权利要求1所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述进水口（5）外部设置有支管（6），所述支管（6）上设置有若干透水孔（7），所述支管（6）倾斜向下延伸。

8.根据权利要求1所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述浮球（2 ）的下半球体密度大于上半球体。

9.根据权利要求1所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述第一筒体（1）和第二筒体（3）之间通过连接管（17）连通。

10.根据权利要求1所述的一种水文监测装置，其特征在于：所述第一滑轮（10）和所述第二滑轮（13）上设置有防止所述第一拉线（9）滑脱的防脱环（18）。

Images