CN109029636A - 一种测水深装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测水深装置及方法，它包括手柄杆，所述手柄杆包括上端的手持部，与所述手持部连接的第一直杆，还包括第一套管，所述第一套管套接在所述第一直杆外壁上，所述第一套管的下端连接有测量头，所述测量头成饼状，在饼状的所述测量头的上端面上设有水准水泡，在饼状的所述测量头的下端面上设有超声波测距发射端和超声波测距接收端，在所述第一套管的管的中部的外壁上设有信息显示屏，在饼状的所述测量头的内部设有控制单元，所述控制单元分别与所述超声波测距发射端和超声波测距接收端以及信息显示屏电连接。本发明在不需要增加太多投入的前提下，方便快捷的实现对水域水深的测量，因此，具有较大的应用领域和前景。

Description

一种测水深装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测水深装置及方法。

背景技术

在生产生活中，尤其在陌生水域中作业，往往会因不熟悉水域的具体情况，容易发生意外事故，情节严重的时候，会有生命和财产的损失；现有的水位深度测量装置往往不方便携带，而且价格昂贵，不利于在现场尤其是野外作业，这为测量勘察等工程技术人员获取实地有用的数据资料带来不便。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有生产生活领域中，水域的水文情况尤其是水位深度获取不方便，特提供一种方便携带的测量工具，

为实现上述目的，本发明提出一种测水深装置，它包括手柄杆，所述手柄杆包括上端的手持部，与所述手持部连接的第一直杆，还包括第一套管，所述第一套管套接在所述第一直杆外壁上，所述第一套管的下端连接有测量头，所述测量头成饼状，在饼状的所述测量头的上端面上设有水准水泡，在饼状的所述测量头的下端面上设有超声波测距发射端和超声波测距接收端，在所述第一直杆的中部的外壁上设有信息显示屏，在饼状的所述测量头的内部设有控制单元，所述控制单元分别与所述超声波测距发射端和超声波测距接收端以及信息显示屏电连接。

另外，根据本发明实施例可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在所述第一直杆的中部的外壁上还设有开关，所述开关与所述控制单元电连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一直杆的外壁上设有刻度尺。

根据本发明的一个实施例，套接在所述第一直杆外壁上的第一套管的外壁上在所述第一套管的径向方向上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔与紧固螺杆配合，所述紧固螺杆远离所述第一套管的外壁的端部设有手轮。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元包括微控制器，所述超声波测距发射端和超声波测距接收端分别通过输出接口与微控制器连接，所述信息显示屏连接在微控制器，电源通过开关连接在微控制器,所述微控制器为单片机或PLC。

一种测水深装置的测水深方法，包括的步骤:

步骤一，结合现场水位，通过手轮旋松紧固螺杆，将手柄杆中的第一直杆与第一套管之间调节到所需长度L后旋紧紧固螺杆，此时，所述第一直杆的外壁上的刻度尺指示出L值；

步骤二，打开第一直杆的中部的外壁上的开关，手握与第一直杆连接的手持部，保持第一套管的下端饼状的测量头的上端面设有的水准水泡水平，将测量头刚刚没入水面表层之下，测量头中的超声波测距发射端和超声波测距接收端工作，与超声波测距发射端和超声波测距接收端连接的控制单元中的微控制器获得水深数据，并将水面下的垂直水深h1显示在信息显示屏上；

步骤三，信息显示屏为触控屏，测量员在信息显示屏输入第一直杆上刻度尺指示的刻度值L，利用整个手柄杆与水平面之间的夹角为135度，控制单元中的控制器采用正弦定理，计算出此时手柄杆的侧向投影长度h2＝L*sin135°；

步骤四，由h1、h2获得水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度为：

H＝h1+h2＝h1+L*sin135°＝h1+0.707L；

其中H为水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度；

h1为水面至水底的垂直水深；

h2为手柄杆的侧向投影长度；

L为的调节好的手柄杆长度。

按动开关接通控制单元工作电源，观测测量头的上端面上设有的水准水泡呈水平状后，通过将测量头的下端面的超声波测距发射端和超声波测距接收端没入水面以下，控制单元接收超声波测距发射端和超声波测距接收端回传的测量数据，由内部的微控制器进行解算，得到此刻测量得到的水域的垂直水深数据，并由信息显示屏进行显示。该水深为水面至水底的实际垂直距离h1，通常情况下，测量人位于堤岸之上，若想获得堤岸至水底的垂直深度距离，可以近似认定为测量人的手持部位置至水面以及水面再到水底的两部分距离之和，本装置在手柄杆中的所述第一直杆的外壁上设有刻度尺，由所述第一直杆外壁露出第一套管的上口边缘处的刻度尺寸可以得到测量人到水面的距离L，该距离与信息显示屏显示的水域的垂直水深数据相加即可获得测量人手持部所在位置至水底的距离，严格意义上说，第一直杆外壁露出第一套管的上口边缘处的刻度尺寸并非是测量人手持部至水面的垂直距离h2，手柄杆与至水面的垂直距离h2与测量中的手柄杆长度L满足勾股定理关系，此刻，手柄杆相当于是三角形的斜边，可通过手柄杆与饼状的所述测量头的上端面的固定夹角的正弦或余弦定理获得垂直距离h2，这里就可以获得更为精确的测量人手持部至水底的垂直总深度数据H。

本发明在不需要增加太多投入的前提下，方便快捷的实现对水域水深的测量，提高工作效率，因此，具有较大的应用领域和前景。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，

图1是一种测水深装置结构示意图；

图2是图1中的控制单元结构示意图；

图3是图1的测量方法的流程示意图；

其中:1.手持部，2.第一直杆，3.手轮，4.开关，5.信息显示屏，6.水准水泡，7.控制单元，8.超声波测距接收端，9.超声波测距发射端，10.第一套管，11.电源，12.微控制器，13.输出接口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图进一步说明；

图1、图2中提供了一种测水深装置，它包括手柄杆，所述手柄杆包括上端的手持部1，手持端设有指部凹槽方便手握。还包括与所述手持部1连接的第一直杆2，第一套管10，所述第一套管10套接在所述第一直杆2外壁上，所述第一套管10的下端连接有测量头，所述测量头成饼状，在饼状的所述测量头的上端面上设有水准水泡6，这样，可以在测量中保持测量头的水平，获得水域的垂直距离。在饼状的所述测量头的下端面上设有超声波测距发射端9和超声波测距接收端8，在所述第一套管10的管的中部的外壁上设有信息显示屏5，在饼状的所述测量头的内部设有控制单元7，所述控制单元7分别与所述超声波测距发射端9和超声波测距接收端8以及信息显示屏5电连接。

在所述第一套管10的中部的外壁上还设有开关4以接通或断开整个装置的工作用电源11，所述开关4与所述控制单元7电连接。

所述第一直杆2的外壁上设有刻度尺，该刻度尺的零点设置在手持端，第一直杆2露出第一套管10的管口处的刻度数值即为此刻整个手柄杆的总长度。第一直杆2的外壁露出第一套管的上口边缘处的刻度尺寸并非是测量人至水面的垂直距离，手柄杆与至水面的垂直距离满足勾股定理关系，这里由图1得到，手柄杆相当于是三角形的斜边，整个手柄杆与水平面之间的夹角为135度，可以根据勾股定理或正、余旋定理，获得整个手柄杆的垂直长度。如手柄杆上的刻度尺指示为2米，即此时整个手柄杆的长度为3米，手柄杆的测量人的手持部至水面的垂直距离满足勾股定理或正、余旋定理为3*0.707，由此，测量人的手持部至水底的总深度为显示屏5与手持部至水面距离3*0.707之和。

套接在所述第一直杆2外壁上的第一套管10的外壁上在所述第一套管10的径向方向上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔与紧固螺杆配合，所述紧固螺杆远离所述第一套管10的外壁的端部设有手轮3。这样可以保持第一直杆2和第一套管10之间不松脱。

所述控制单元7包括微控制器12，所述超声波测距发射端9和超声波测距接收端8分别通过输出接口13与微控制器12连接，所述微控制器为PLC,可采用技术人员较为熟悉的型号，如三菱FX或FXON32系列。这里可以采用防水型超远距离超声波测距传感器NU40F30TR-1MD即可。

所述信息显示屏5连接在微控制器12，电源11通过开关4连接在微控制器12。控制单元7的主要作用是对超声波测距发射端9和超声波测距接收端8回传的数据进行处理获得水深数值，并再通过信息显示屏5显示。这样可以实现对水域水深数据的获取。

本装置的测水深方法包括的步骤有:

步骤一，结合现场水位，通过手轮旋松紧固螺杆，将手柄杆中的第一直杆与第一套管之间调节到所需长度L后旋紧紧固螺杆，此时，所述第一直杆的外壁上的刻度尺指示出L值；

步骤二，打开第一直杆的中部的外壁上的开关，手握与第一直杆连接的手持部，保持第一套管的下端饼状的测量头的上端面设有的水准水泡水平，将测量头刚刚没入水面表层之下，测量头中的超声波测距发射端和超声波测距接收端工作，与超声波测距发射端和超声波测距接收端连接的控制单元中的微控制器获得水深数据，并将水面下的垂直水深h¹显示在信息显示屏上；

步骤三，信息显示屏为触控屏，可采用工业嵌入式的电容屏，测量员在信息显示屏输入第一直杆上刻度尺指示的刻度值L，利用整个手柄杆与水平面之间的夹角为135度，控制单元中的控制器采用正弦定理，计算出此时手柄杆的侧向投影长度h2＝L*sin135°；

步骤四，由h1、h2获得水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度为：

H＝h1+h2＝h1+L*sin135°＝h1+0.707L；

其中H为水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度；

h1为水面至水底的垂直水深；

h2为手柄杆的侧向投影长度；

L为的调节好的手柄杆长度。

假设，本次测量中，调节好的手柄杆长度L为3米，信息显示屏显示的水面至水底的垂直水深h1为5米，则水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度H：

H＝h1+0.707L＝5+0.707*3≈7.1米。

在本装置中，将超声波测距发射端和超声波测距接收端连接的控制单元近距离的设置在测量头中，是希望更可靠接收采集数据，避免被采集数据衰减或被干扰，随着带来防水要求较高的不利情况，可采用环氧树脂密封胶将控制单元灌注的方式进行解决。也可将控制单元上移与信息显示屏5安装在一个位置，不过要考虑到避免数据衰减或被干扰的技术防护要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种测水深装置，其特征在于，它包括手柄杆，所述手柄杆包括上端的手持部，与所述手持部连接的第一直杆，还包括第一套管，所述第一套管套接在所述第一直杆外壁上，所述第一套管的下端连接有测量头，所述测量头成饼状，在饼状的所述测量头的上端面上设有水准水泡，在饼状的所述测量头的下端面上设有超声波测距发射端和超声波测距接收端，在所述第一直杆的中部的外壁上设有信息显示屏，在饼状的所述测量头的内部设有控制单元，所述控制单元分别与所述超声波测距发射端和超声波测距接收端以及信息显示屏电连接。

2.如权利要求1所述的一种测水深装置，其特征在于，在所述第一直杆的中部的外壁上还设有开关，所述开关与所述控制单元电连接。

3.如权利要求2所述的一种测水深装置，其特征在于，所述第一直杆的外壁上设有刻度尺。

4.如权利要求3所述的一种测水深装置，其特征在于，套接在所述第一直杆外壁上的第一套管的外壁上在所述第一套管的径向方向上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔与紧固螺杆配合，所述紧固螺杆远离所述第一套管的外壁的端部设有手轮。

5.如权利要求4所述的一种测水深装置，其特征在于，所述控制单元包括微控制器，所述超声波测距发射端和超声波测距接收端分别通过输出接口与微控制器连接，所述信息显示屏连接在微控制器，电源通过开关连接在微控制器,所述微控制器为单片机或PLC。

6.如权利要求4所述的一种测水深装置的测水深方法，包括的步骤:

步骤一，结合现场水位，通过手轮旋松紧固螺杆，将手柄杆中的第一直杆与第一套管之间调节到所需长度L后旋紧紧固螺杆，此时，所述第一直杆的外壁上的刻度尺指示出L值；

步骤二，打开第一直杆的中部的外壁上的开关，手握与第一直杆连接的手持部，保持第一套管的下端饼状的测量头的上端面设有的水准水泡水平，将测量头刚刚没入水面表层之下，测量头中的超声波测距发射端和超声波测距接收端工作，与超声波测距发射端和超声波测距接收端连接的控制单元中的微控制器获得水深数据，并将水面下的垂直水深h1显示在信息显示屏上；

步骤三，信息显示屏为触控屏，测量员在信息显示屏输入第一直杆上刻度尺指示的刻度值L，利用整个手柄杆与水平面之间的夹角为135度，控制单元中的控制器采用正弦定理，计算出此时手柄杆的侧向投影长度h2＝L*sin135°；

步骤四，由h1、h2获得水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度为：

H＝h1+h2＝h1+L*sin135°＝h1+0.707L；

其中H为水底至手握的手柄杆的手持部的总垂直深度；

h1为水面至水底的垂直水深；

h2为手柄杆的侧向投影长度；

L为的调节好的手柄杆长度。