CN110207790B - 一种新型的自动化水位测量方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水位测量的技术领域，公开了一种新型的自动化水位测量方式，包括轮毂、旋转感应器、连接绳以及配重件；具体步骤如下：(1)、在水位孔上架设轮毂，连接绳的一端与轮毂呈固定布置，且缠绕在轮毂上，另一端与配重件呈固定布置，(2)、旋转感应器与轮毂呈固定布置，旋转感应器与计数器呈电性连接，旋转感应器感应轮毂旋转的周数，(3)、将配重件放入水位孔至浮在水面上，旋转感应器将感应到的信号传递给计数器，计数器用于计算连接绳移动的路程，(4)、配重件在水位孔中随着地下水的高度变化而浮动，计数器计算连接绳移动的变化量，通过水位的初始高度以及变化量监测地下水的水位高度。

Description

一种新型的自动化水位测量方式

技术领域

本发明专利涉及水位测量的技术领域，具体而言，涉及一种新型的自动化水位测量方式。

背景技术

地下水位的监测是深基坑工程监测项目的主要内容之一，地下水位流失过快，对于周边建筑和周边道路影响较大，对基坑垮塌也有预警作用，地下水位的监测是深基坑工程施工过程中极其重要的监测项目之一。

目前，各种深基坑施工过程中水位的监测主要采用传统人工监测，通过操作人员利用水位计等工具进行人工监测；而现有的自动化监测的方法都是采取压力换算的振弦或者压敏数字传感器，通过传感器感应地下水的压力变化来计算水位的高度变化。

现有的人工监测方式受操作人员的影响大，过于依赖操作人员的水平，人工带来的误差较大，同时安全系数低，在夜晚或者恶劣天气的条件下更是无法进行监测；而利用压力变化来测量地下水位的自动化监测，由于通过压力变化来间接计算地下水位，不可避免地存在较大误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的自动化水位测量方式，旨在解决现有技术中，难以实现在保证精度的情况下自动化监测地下水位的问题。

本发明是这样实现的，一种新型的自动化水位测量方式，用于测量水位孔的水位高度，水位孔中的水位已知初始高度，其特征在于，包括轮毂、旋转感应器、连接绳以及配重件；具体步骤如下：

(1)、在水位孔上架设所述轮毂，所述连接绳的一端与所述轮毂呈固定布置，且缠绕在所述轮毂上，另一端与所述配重件呈固定布置；

(2)、所述旋转感应器与所述轮毂呈固定布置，所述旋转感应器与计数器呈电性连接，所述旋转感应器感应所述轮毂旋转的周数；

(3)、将所述配重件放入所述水位孔至浮在水面上，所述旋转感应器将感应到的信号传递给所述计数器，所述计数器用于计算所述连接绳移动的路程；

(4)、所述配重件在所述水位孔中随着地下水的高度变化而浮动，所述计数器计算所述连接绳移动的变化量，通过水位的初始高度以及变化量监测地下水的水位高度。

进一步地，所述连接绳包括多个绳组，多个所述绳组呈首尾连接布置，所述绳组包括凹绳和凸绳，所述凹绳呈圆柱状，所述凸绳包括呈圆柱状的凸段和两个呈圆台状的凸绳头，所述凸绳头较大的一端与所述凸段呈固定布置，较小的一端与所述凹段呈固定布置，所述凸段的直径大于所述凹绳的直径；所述轮毂包括固定在地面上的基座和转轮，所述转轮与所述基座呈转动连接，当所述连接绳缠绕在所述转轮上时，沿所述转轮的轴向方向，所述凹绳与所述凸绳呈正对布置，即所述凸段抵接所述凹绳。

进一步地，所述基座设有夹紧模块，所述夹紧模块包括两个夹紧件，两个所述夹紧件呈对称布置，所述夹紧件包括固定在所述基座上的支撑杆、固定在所述支撑杆上的伸缩筒、伸缩杆以及滚压筒，所述伸缩筒的内部呈中空布置，所述伸缩杆嵌入所述伸缩筒，所述伸缩筒的内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端抵接所述伸缩筒，另一端与所述伸缩杆呈固定布置，所述滚压筒与所述伸缩杆呈活动连接，所述滚压筒抵接所述连接绳；当所述滚压筒抵接所述凸绳时，所述凸绳挤压所述滚压筒，使所述压缩弹簧呈压缩状态，当所述滚压筒抵接所述凹绳时，所述压缩弹簧呈复位状态。

进一步地，所述转轮具有转轴，所述基座具有转动槽，所述转轴嵌入所述转动槽且在所述转动槽内转动，所述转轴上套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与所述转轴呈固定布置，另一端与所述转动槽呈固定布置，当所述转轮旋转使所述配重件下降时，所述扭转弹簧呈扭转压缩状态。

进一步地，所述伸缩筒上设有用于感应所述滚压筒位置的红外线感应器，所述红外线感应器与所述计数器呈电性连接，当所述压缩弹簧呈压缩状态，所述滚压筒随着所述伸缩杆收缩时，所述红外线感应器将信号反馈给所述计数器，所述计数器记录所述滚压筒收缩的次数。

进一步地，所述配重件具有壳体，所述壳体内部呈中空布置形成容纳腔，所述容纳腔填充工业润滑油。

进一步地，所述配重件设有油泵以及储油仓，所述储油仓固定在所述壳体的顶端，所述油泵处于所述壳体内部，且所述油泵连通所述容纳腔以及所述储油仓，所述壳体具有朝上的上表面，所述壳体的上表面设有压力传感器，当所述壳体浸入水面至所述压力传感器没入水中时，所述油泵将工业润滑油中从所述容纳腔抽取到所述储油仓中，使所述壳体上浮并保持所述壳体的上表面在水面之上。

进一步地，所述壳体的材料为钛合金。

进一步地，所述基座包括底盘、直线电机、滑轨以及固定架，所述底盘呈固定布置，所述直线电机固定在所述底盘上，所述滑轨固定在所述底盘上，所述直线电机与所述固定架呈固定布置，且驱动所述固定架在所述滑轨上滑动，所述固定架具有所述转动槽，所述转轮的转轴嵌入所述转动槽。

进一步地，所述凹绳的内部设有第一磁铁，所述凸段的内部设有第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁均具有阴极以及阳极，沿所述转轮的轴向方向，所述第一磁铁的阴极与所述第二磁铁的阳极呈正对布置，所述第一磁铁的阳极与所述第二磁铁的阴极呈正对布置。

与现有技术相比，本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式，轮毂受外力驱动而旋转，旋转感应器检测轮毂旋转的圈数，且与计数器呈电性连接，连接绳的一端与转轮呈固定布置，且缠绕在转轮上，另一端与配重件呈固定布置，轮毂旋转使配重件放入水位孔至浮在水面上，旋转感应器感应转轮转动的圈数，并将信号传递给计数器，计数器用于计算连接绳移动的路程，随着水位的上涨或者下降，配重件跟着一起浮动，连接绳伸长或者收缩，连接绳移动的路程即水位的高度变化量，根据水位的初始高度和高度变化量可以得到水位任何时刻的高度，实现对水位孔的水位高度长期监测，实现了对水位高度的自动化监测，通过连接绳、配重件随着水位的位置变化来直接测量水位高度，避免了因为间接测量产生的误差，提高了监测的精确度。

附图说明

图1是本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式的结构示意图；

图2是本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式的连接绳的结构示意图；

图3是本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式的夹紧件的结构示意图；

图4是本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式的配重件的结构示意图；

图5是本发明提供的一种新型的自动化水位测量方式的电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-5所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的一种新型的自动化水位测量方式，用于解决难以实现在保证精度的情况下自动化监测地下水位的问题。

一种新型的自动化水位测量方式，用于测量水位孔的水位高度，水位孔中的水位已知初始高度，包括轮毂1、旋转感应器2、连接绳3以及配重件4；具体步骤如下：

(1)、在水位孔上架设轮毂1，连接绳3的一端与轮毂1呈固定布置，且缠绕在轮毂1上，另一端与配重件4呈固定布置；

(2)、旋转感应器2与轮毂1呈固定布置，旋转感应器2与计数器5呈电性连接，旋转感应器2感应轮毂1旋转的周数；

(3)、将配重件4放入水位孔至浮在水面上，旋转感应器2将感应到的信号传递给计数器5，计数器5用于计算连接绳3移动的路程；

(4)、配重件4在水位孔中随着地下水的高度变化而浮动，计数器5计算连接绳3移动的变化量，通过水位的初始高度以及变化量监测地下水的水位高度。

上述的一种新型的自动化水位测量方式，轮毂1受外力驱动而旋转，旋转感应器2检测轮毂1旋转的圈数，且与计数器5呈电性连接，连接绳3的一端与转轮12呈固定布置，且缠绕在转轮12上，另一端与配重件4呈固定布置，轮毂1旋转使配重件4放入水位孔至浮在水面上，旋转感应器2感应转轮12转动的圈数，并将信号传递给计数器5，计数器5计算得出连接绳3移动的路程，即水位的初始高度，随着水位的上涨或者下降，配重件4跟着一起浮动，连接绳3伸长或者收缩，连接绳3移动的路程即水位的高度变化量，根据水位的初始高度和高度变化量可以得到水位任何时刻的高度，实现对水位孔的水位高度长期监测，实现了对水位高度的自动化监测，通过连接绳3、配重件4随着水位的位置变化来直接测量水位高度，避免了因为间接测量产生的误差，提高了监测的精确度。

轮毂1设有控制件，轮毂1受到驱动电机的驱动旋转，驱动电机以及计数器5分别与控制件呈电性连接。

连接绳3包括多个绳组，多个绳组呈首尾连接布置，绳组包括凹绳31和凸绳，凹绳31呈圆柱状，凸绳包括呈圆柱状的凸段32和两个呈圆台状的凸绳头33，凸绳头33较大的一端与凸段32呈固定布置，较小的一端与凹段呈固定布置，凸段32的直径大于凹绳31的直径；轮毂1包括固定在地面上的基座11和转轮12，转轮12与基座11呈转动连接，当连接绳3缠绕在转轮12上时，沿转轮12的轴向方向，凹绳31与凸绳呈正对布置，即凸段32抵接凹绳31。

呈圆柱状的凸段32的两端分别与两个凸绳头33较大的一端呈固定布置，呈圆柱状的凹绳31的一端与凸绳头33较小的一端呈固定布置，从而形成绳组，当连接绳3缠绕在转轮12上时，沿转轮12的轴向方向，凹绳31与凸绳呈相嵌排列且正对布置，即凸段32抵接凹绳31，从而将连接绳3整齐地缠绕卷好，避免连接绳3产生互相纠缠而打结的现象，同时节约了连接绳3缠绕时占据的空间。

基座11设有夹紧模块，夹紧模块包括两个夹紧件111，两个夹紧件111呈对称布置，夹紧件111包括固定在基座11上的支撑杆1111、固定在支撑杆1111上的伸缩筒1112、伸缩杆1113以及滚压筒1114，伸缩筒1112的内部呈中空布置，伸缩杆1113嵌入伸缩筒1112，伸缩筒1112的内部设有压缩弹簧1115，压缩弹簧1115的一端抵接伸缩筒1112，另一端与伸缩杆1113呈固定布置，滚压筒1114与伸缩杆1113呈活动连接，滚压筒1114抵接连接绳3；当滚压筒1114抵接凸绳时，凸绳挤压滚压筒1114，使压缩弹簧1115呈压缩状态，当滚压筒1114抵接凹绳31时，压缩弹簧1115呈复位状态。

当配重件4下降时，配重件4以及连接绳3的总重力大于压缩弹簧1115的弹力，两侧的滚压筒1114之间的间隙小于凸段32的直径，凸段32将两侧的滚压筒1114挤开，连接绳3下降，压缩弹簧1115呈压缩状态；当配重件4没入水面后，配重件4受到浮力作用而浮动，连接绳3的重力小于压缩弹簧1115的弹力，压缩弹簧1115复位，将两侧的滚压筒1114推出，滚压筒1114抵接凹绳31，使连接绳3停止下降，保证连接绳3处于张紧状态，避免因连接绳3松弛弯曲而造成水位测量误差。

转轮12具有转轴，基座11具有转动槽，转轴嵌入转动槽且在转动槽内转动，转轴上套设有扭转弹簧121，扭转弹簧121的一端与转轴呈固定布置，另一端与转动槽呈固定布置，当转轮12旋转使配重件4下降时，扭转弹簧121呈扭转压缩状态。

扭转弹簧121呈扭转压缩状态时，扭转弹簧121的弹力大于压缩弹簧1115的弹力以及连接绳3的重力之和，而小于压缩弹簧1115的弹力、连接绳3的重力以及配重件4的重力之和，当配重件4在水面上，由于水位上涨而向上浮动时，扭转弹簧121的弹力使连接绳3朝上移动，使连接绳3始终保持张紧状态，避免因连接绳3松弛弯曲而造成水位测量误差。

伸缩筒1112上设有用于感应滚压筒1114位置的红外线感应器，红外线感应器与计数器5呈电性连接，当压缩弹簧1115呈压缩状态，滚压筒1114随着伸缩杆1113收缩时，红外线感应器将信号反馈给计数器5，计数器5记录滚压筒1114收缩的次数。

由于绳组的长度是固定的，计数器5通过滚压筒1114收缩的次数可以初步计算出连接绳3移动的大致路程，将通过旋转感应器2获得的路程与通过红外线感应器获得的大致路程进行对比，避免旋转感应器2故障而导致数据错误，将旋转感应器2获得的路程数据控制在合理而准确的范围内，提高水位监测的准确度。

配重件4具有壳体41，壳体41内部呈中空布置形成容纳腔42，容纳腔42填充工业润滑油。

容纳腔42内具有空气，填充工业润滑油后使整个配重件4的平均密度略小于水，使得配重件4的整体没入水面但是在水面浮动。

配重件4设有油泵43以及储油仓44，储油仓44固定在壳体41的顶端，油泵43处于壳体41内部，且油泵43连通容纳腔42以及储油仓44，壳体41具有朝上的上表面，壳体41的上表面设有压力传感器45，当壳体41浸入水面至压力传感器45没入水中时，油泵43将工业润滑油中从容纳腔42抽取到储油仓44中，使壳体41上浮并保持壳体41的上表面在水面之上。

压力传感器45与控制件呈电性连接，储油仓44分为两部分，分别处于壳体41顶端的两侧，保证壳体41的平衡，当壳体41浸入水面至压力传感器45没入水中时，压力传感器45感应到水压，油泵43将工业润滑油中从容纳腔42抽取到储油仓44中，同时空气进入容纳腔42，使壳体41上浮并保持壳体41的上表面在水面之上，当壳体41的上表面处于水面上时，压力传感器45无法感应到水压，油泵43停止工作，壳体41保持当前浸入的水面深度，通过压力传感器45，使得配重件4放入不同密度的水中时，壳体41露出水面的高度保持一致，避免因为壳体41露出水面的高度不同而对水位监测造成误差，提高了水位测量装置的适用性。

壳体41的材料为钛合金。

钛合金的壳体41保证配重件4不会受到腐蚀，同时钛合金可以增加壳体41的重量，便于通过油泵43调节工业润滑油的填充量来保持壳体41露出水面的高度。

基座11包括底盘1116、直线电机1117、滑轨1118以及固定架1119，底盘1116呈固定布置，直线电机1117固定在底盘1116上，滑轨1118固定在底盘1116上，直线电机1117与固定架1119呈固定布置，且驱动固定架1119在滑轨1118上滑动，固定架1119具有转动槽，转轮12的转轴嵌入转动槽。

直线电机1117与控制件呈电性连接，当连接绳3上下移动时，直线电机1117驱动固定架1119在滑轨1118上滑动，转轮12随着固定架1119移动而移动，使得连接绳3回收时可以均匀缠绕在转轮12上，凹绳31和凸绳互相嵌套，避免连接绳3因纠缠而打结，影响使用。

凹绳31的内部设有第一磁铁，凸段32的内部设有第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁均具有阴极以及阳极，沿转轮12的轴向方向，第一磁铁的阴极与第二磁铁的阳极呈正对布置，第一磁铁的阳极与第二磁铁的阴极呈正对布置。

当连接绳3向上移动并缠绕在转轮12上回收时，凹绳31与凸段32由于磁铁的磁力作用而自动相嵌，很方便地实现连接绳3的回收缠绕，当连接绳3向下移动时，由于磁铁的磁力较小，小于连接绳3的重力，不会对连接绳3的下降造成阻碍。

所述连接绳3的材料为聚丙烯塑料，具有较好的耐腐蚀性，使得连接绳3可以长期浸入地下水中，不容易损坏，避免经常更换连接绳3而造成使用不便和成本高昂的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动化水位测量方法，用于测量水位孔的水位高度，水位孔中的水位已知初始高度，其特征在于，包括轮毂、旋转感应器、连接绳以及配重件；具体步骤如下：

（1）、在水位孔上架设所述轮毂，所述连接绳的一端与所述轮毂呈固定布置，且缠绕在所述轮毂上，另一端与所述配重件呈固定布置；

（2）、所述旋转感应器与所述轮毂呈固定布置，所述旋转感应器与计数器呈电性连接，所述旋转感应器感应所述轮毂旋转的周数；

（3）、将所述配重件放入所述水位孔至浮在水面上，所述旋转感应器将感应到的信号传递给所述计数器，所述计数器用于计算所述连接绳移动的路程；

（4）、所述配重件在所述水位孔中随着地下水的高度变化而浮动，所述计数器计算所述连接绳移动的变化量，通过水位的初始高度以及变化量监测地下水的水位高度；

所述连接绳包括多个绳组，多个所述绳组呈首尾连接布置，所述绳组包括凹绳和凸绳，所述凹绳呈圆柱状，所述凸绳包括呈圆柱状的凸段和两个呈圆台状的凸绳头，所述凸绳头较大的一端与所述凸段呈固定布置，较小的一端与所述凹绳呈固定布置，所述凸段的直径大于所述凹绳的直径；所述轮毂包括固定在地面上的基座和转轮，所述转轮与所述基座呈转动连接，当所述连接绳缠绕在所述转轮上时，沿所述转轮的轴向方向，所述凹绳与所述凸绳呈正对布置，即所述凸段抵接所述凹绳；

所述凹绳的内部设有第一磁铁，所述凸段的内部设有第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁均具有阴极以及阳极，沿所述转轮的轴向方向，所述第一磁铁的阴极与所述第二磁铁的阳极呈正对布置，所述第一磁铁的阳极与所述第二磁铁的阴极呈正对布置；

所述基座设有夹紧模块，所述夹紧模块包括两个夹紧件，两个所述夹紧件呈对称布置，所述夹紧件包括固定在所述基座上的支撑杆、固定在所述支撑杆上的伸缩筒、伸缩杆以及滚压筒，所述伸缩筒的内部呈中空布置，所述伸缩杆嵌入所述伸缩筒，所述伸缩筒的内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端抵接所述伸缩筒，另一端与所述伸缩杆呈固定布置，所述滚压筒与所述伸缩杆呈活动连接，所述滚压筒抵接所述连接绳；当所述滚压筒抵接所述凸绳时，所述凸绳挤压所述滚压筒，使所述压缩弹簧呈压缩状态，当所述滚压筒抵接所述凹绳时，所述压缩弹簧呈复位状态。

2.如权利要求1所述的一种自动化水位测量方法，其特征在于，所述转轮具有转轴，所述基座具有转动槽，所述转轴嵌入所述转动槽且在所述转动槽内转动，所述转轴上套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与所述转轴呈固定布置，另一端与所述转动槽呈固定布置，当所述转轮旋转使所述配重件下降时，所述扭转弹簧呈扭转压缩状态。

3.如权利要求2所述的一种自动化水位测量方法，其特征在于，所述伸缩筒上设有用于感应所述滚压筒位置的红外线感应器，所述红外线感应器与所述计数器呈电性连接，当所述压缩弹簧呈压缩状态，所述滚压筒随着所述伸缩杆收缩时，所述红外线感应器将信号反馈给所述计数器，所述计数器记录所述滚压筒收缩的次数。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种自动化水位测量方法，其特征在于，所述配重件具有壳体，所述壳体内部呈中空布置形成容纳腔，所述容纳腔填充工业润滑油。

5.如权利要求4所述的一种自动化水位测量方法，其特征在于，所述壳体的材料为钛合金。

6.如权利要求3所述的一种自动化水位测量方法，其特征在于，所述基座包括底盘、直线电机、滑轨以及固定架，所述底盘呈固定布置，所述直线电机固定在所述底盘上，所述滑轨固定在所述底盘上，所述直线电机与所述固定架呈固定布置，且驱动所述固定架在所述滑轨上滑动，所述固定架具有所述转动槽，所述转轮的转轴嵌入所述转动槽。

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