CN110987117B - 一种水库地下水位观测数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水库地下水位观测数据采集装置，涉及观测设备领域，技术方案为，包括设置在观测管处的支架，支架上固定设置水位计，支架包括两个箍体，两个箍体远离观测管的一侧均设置有支撑台，其中一个支撑台上设置水位计，另外一个支撑台上设置有摄像头，摄像头的镜头朝向水位计设置，摄像头与上位机之间构成数据通道；水位计的辊体一侧设置有用于驱动水位计辊体的驱动组件。本发明的有益效果是：本装置可以独立使用，也可结合现有的大部分水位观测装置共同使用，在不需要废弃现有装置的情况下将其结合改造为远程观测装置，或者通过本装置的结合，采用双重数据采集的方式，来提高现有的采集装置反馈数据的真实可靠性。

Description

一种水库地下水位观测数据采集装置

技术领域

本发明涉及观测设备领域，特别涉及一种水库地下水位观测数据采集装置。

背景技术

对于边坡稳定性而言，英国学者Laier所著的《地质学原理》提到的滑坡，被认为是地下水影响的结果，经过多年的研究，确认地下水位是对于边坡稳定性的一大影响因素，如岩体间的软弱夹层介质因地下水的影响所产生材料力学性能的滑动变形失稳等。

目前对于地下水位的观测主要是在选定的观测处开竖直的观测孔，通过现有设备进行观测，如最常见的钢尺水位计，使用时为将钢尺水位计的端部沿观测孔下放，当端部的传感器下降至地下水水位处，侧发出示警，由上部的操作人员进行观测。这一过程需要人员在观测现场才能完成。

基于这一技术问题，目前也有类似CN109632051A 一种水文地质勘探地下水位观测器，CN106197607A 一种精确测量地下水位的装置及方法，CN110375822A 一种地下水位自动检测装置等等，其采用的方式为通过远程操作的方式来控制水位计，使其下降至地下水位的水面处，并将结果反馈至上位机。然而，上述方案并没有明确的说明如何控制水位计的感应端来确保其位于地下水的液面处，对此内容略显语焉不详，而且其方案需要借助单片机等较为复杂的电控技术。且购置全新装备后，原有的水位计则只能作为库存或者报废处理。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种水库地下水位观测数据采集装置。

其技术方案为，包括设置在观测管处的支架，支架上固定设置水位计，水位计为钢尺水位计，支架外部设置有罩体，所述支架包括两个箍体，箍体分别位于观测管口的两侧，两个箍体远离观测管的一侧均设置有支撑台，支撑台包括水平设置的台板及台板下部的支脚；

其中一个所述支撑台上设置所述水位计，另外一个支撑台上设置有摄像头，摄像头的镜头朝向所述水位计设置，摄像头与上位机之间构成数据通道；

所述水位计的辊体一侧设置有用于驱动水位计辊体的驱动组件。

优选为，设置有摄像头的所述支撑台的台板上开设有滑轨，滑轨与滑块滑动连接，滑块上部设置有摄像头支杆，摄像头支杆为伸缩杆，摄像头支杆顶端与所述摄像头下端球铰连接；

所述摄像头的上部固定设置补光灯。

优选为，所述驱动组件包括电机，电机的电机轴上设置主动轮，主动轮和所述水位计的辊体之间设置从动轮，主动轮和从动轮均为摩擦轮，主动轮、从动轮及水位计的辊体依次紧贴。

优选为，所述水位计的感应端上设置上下两个触点组，上触点组SA1位于水位计感应端的上部，下触点组SA2位于感应端的下部，每个所述触点组均包括水平设置的两个金属触点，每个触点组的两个金属触点分别朝向远离所述水位计感应端的一侧设置；

上下两个触点组均与所述电机电连接，构成控制回路。

优选为，所述上触点组SA1和下触点组SA2与继电器KA1的控制端串联；

所述上触点组SA1和下触点组SA2并联后与继电器KA2的控制端串联；

继电器KA1的常开触点与继电器KM1的控制端串联，继电器KA2的常闭触点与继电器KM2的控制端串联；

所述电机为三相异步电机，所述继电器KM1和继电器KM2的常开触点分别与电机的供电线路连接构成电机双向运行控制电路。

优选为，所述继电器KA1的常开触点与继电器KM1的控制端之间还串联有所述继电器KM2的常闭触点；继电器KA2的常闭触点与继电器KM2的控制端之间串联有所述继电器KM1的常闭触点。

优选为，本装置还包括用于夹持所述水位计感应端的夹持组件，所述夹持组件包括上下两个相对设置的夹持板，两个夹持板相对的一侧设置凸台，凸台为锥形台，凸台面积较小的一端与所述水位计的感应端端部相抵；位于上部的所述夹持板板体上开设有用于穿过水位计感应端的通孔；

上下两个所述夹持板之间通过伸缩杆连接；

所述夹持板边缘对称设置有两个弧形的定位板，每个定位板远离所述凸台的一侧设置有所述触点组的一个触点；所述定位板朝向所述凸台的一侧设置弹性的定位块。

优选为，所述定位板的外围设置有延时罩，延时罩整体为碗形，包括环形底板，沿环形底板的内圈设置内壁，外圈设置外壁，内壁和外壁之间形成集水槽，所述触点组的触点贯穿内壁延伸至外壁和内壁之间；

所述环形底板上开设有排水孔，排水孔下方固定连接排水管，排水管的下侧设置单向门，单向门为设置在排水管下方的盖板，单向门的边缘与排水管铰接，单向门的面积大于排水管底端管口的面积，通过限位块限定单向门打开的幅度小于45度。

优选为，设置所述水位计的台板上，对应所述水位计设置有夹具，夹具包括两个平行设置的固定块，固定块内侧对称设置两个夹持块，夹持块朝向台板外侧的一面转动连接有螺杆，固定块上对应螺杆开设螺孔，螺杆与固定块螺纹连接，螺杆远离夹持块的一端设置调节旋钮。

优选为，设置有所述水位计一侧的箍体上设置导向组件，导向组件包括该侧的箍体上表面固定连接的支架，支架延伸向观测管上方中部位置设置滚轮。

优选为，所述支架上部设置有夹辊组，夹辊组包括两个水平设置的夹辊，两个夹辊上下排布，其中一个夹辊为固定辊，另外一个夹辊为活动辊，活动辊，活动辊由一个电磁推杆驱动，电磁推杆的控制端与所述继电器KA2电连接。

优选为，支架外部设置有罩体，罩体内壁设置有电热丝，罩体上开设风孔，罩体内壁上位于所述进风孔的位置设置干燥箱。

优选为，所述支脚为伸缩杆体，且其活动端和固定端之间通过锁紧螺栓锁紧，支脚底部套接垫片。

优选为，支脚的底端螺纹连接倒圆锥体的插块。

优选为，所述从动轮设置两个，两个从动轮之间同轴设置线辊，所述夹持组件上端设置钢尺，通过钢尺和线缆与线辊连接，钢尺和线缆缠绕在从动轮之间的线辊上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本装置可以独立使用，也可结合现有的大部分水位观测装置共同使用，在不需要废弃现有装置的情况下将其结合改造为远程观测装置，或者通过本装置的结合，采用双重数据采集的方式，来提高现有的采集装置反馈数据的真实可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的夹持组件放大示意图。

图3为图3的A局部放大图。

图4为本发明实施例的电路图。

其中，附图标记为：100、水位计；1、支架；101、箍体；102、支撑台；103、台板；104、支脚；105、滑轨；106、夹具；107、支架；108、导向轮；109、夹辊组；110、垫片；2、摄像头；21、补光灯；3、驱动组件；301、主动轮；302、从动轮；4、触点组；51、夹持板；52、凸台；53、伸缩杆；54、定位板；55、定位块；56、延时罩；561、内壁；562、外壁；563、排水管。

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。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图4，本发明提供一种水库地下水位观测数据采集装置，其技术方案为，包括设置在观测管处的支架1，支架1上固定设置水位计100，水位计100为钢尺水位计，支架1外部设置有罩体，支架1包括两个箍体101，箍体101分别位于观测管口的两侧，两个箍体101远离观测管的一侧均设置有支撑台102，支撑台102包括水平设置的台板103及台板103下部的支脚104；

其中一个支撑台102上设置水位计100，另外一个支撑台102上设置有摄像头2，摄像头2的镜头朝向水位计100设置，摄像头与上位机之间构成数据通道，摄像头可以直接采用现有的数字摄像头，通过其适配的监控软件直接观察到摄像头采集的画面，无需进行额外的调整；

水位计100的辊体一侧设置有用于驱动水位计辊体的驱动组件3。

设置有摄像头2的支撑台102的台板103上开设有滑轨105，滑轨105与滑块滑动连接，滑块上部设置有摄像头支杆，摄像头支杆为伸缩杆，摄像头支杆顶端与摄像头2下端球铰连接；

摄像头2的上部固定设置补光灯21。

驱动组件3包括电机，电机的电机轴上设置主动轮301，主动轮301和水位计100的辊体之间设置从动轮302，主动轮301和从动轮302均为摩擦轮，主动轮301、从动轮302及水位计100的辊体依次紧贴。

水位计100的感应端上设置上下两个触点组4，上触点组SA1位于水位计100感应端的上部，下触点组SA2位于感应端的下部，每个触点组4均包括水平设置的两个金属触点，每个触点组4的两个金属触点分别朝向远离水位计100感应端的一侧设置；

上下两个触点组均与电机电连接，构成控制回路。

上触点组SA1和下触点组SA2与继电器KA1的控制端串联；

上触点组SA1和下触点组SA2并联后与继电器KA2的控制端串联；

继电器KA1的常开触点与继电器KM1的控制端串联，继电器KA2的常闭触点与继电器KM2的控制端串联；

电机为三相异步电机，所述继电器KM1和继电器KM2的常开触点分别与电机的供电线路连接构成电机双向运行控制电路。

继电器KA1的常开触点与继电器KM1的控制端之间还串联有继电器KM2的常闭触点；继电器KA2的常闭触点与继电器KM2的控制端之间串联有继电器KM1的常闭触点。

本电路连接形式起到的作用为，当两个触点组4均连通或者均断开的时候，电机分别以不同的方向转动，而当只有一个触点组4接通时，则电机停止运动。其该设定的目的在于当两个触点组4均断开时，则说明水位计的感应端位于液面上方，此时电机转动让感应端下移，当下触点组SA2沉于液面下，则其两个触点因为水导通，此时继电器KA2的常闭触点断开，从而电机停止运动。当两个触点组4均导通时，说明感应端整体置于了液面下，则此时电机带动感应端向上移动，当上触点组SA1脱离液面后，则电机停止运动。通过本方案的电路，在装置实际生产组装时，无需区分上下触点组，两个触点组4的上下安装位置可以随意互换，大大降低了装置生产难度。

实施例2

在实施例1的基础上，本装置还包括用于夹持水位计100感应端的夹持组件，夹持组件包括上下两个相对设置的夹持板51，两个夹持板51相对的一侧设置凸台52，凸台52为锥形台，凸台52面积较小的一端与水位计100的感应端端部相抵；位于上部的夹持板51板体上开设有用于穿过水位计100感应端的通孔；

上下两个夹持板51之间通过伸缩杆53连接；

夹持板51边缘对称设置有两个弧形的定位板54，每个定位板54远离凸台52的一侧设置有触点组4的一个触点；定位板54朝向凸台52的一侧设置弹性的定位块55。

通过夹持组件可以让本装置的触点组4和绝大部分水位计的感应端相结合。

实施例3

在实施例2的基础上，定位板54的外围设置有延时罩56，延时罩56整体为碗形，包括环形底板，沿环形底板的内圈设置内壁561，外圈设置外壁562，内壁561和外壁562之间形成集水槽，触点组4的触点贯穿内壁561延伸至外壁562和内壁561之间；

环形底板上开设有排水孔，排水孔下方固定连接排水管563，排水管563的下侧设置单向门，单向门为设置在排水管563下方的盖板，单向门的边缘与排水管563铰接，单向门的面积大于排水管563底端管口的面积，通过限位块限定单向门打开的幅度小于45度。

延时罩56设定两个，分别对应上下两个触点组4。当水位计100的感应端整体位于地下水位液面上方时，电机带动水位计辊体转动，从而让感应端下降，在下降至液面后，因为延时罩56的遮挡作用，位于下部的触点组4并不能第一时间接触液面，而是在感应端下降至液面超过延时罩56的上端面之后，地下水流入延时罩56内，从而位于下部的触点组4导通。

反之，如果感应端整体浸入液面下，当感应端上升时，并不会因为上触点组4的水平位置刚刚脱离液面，电机就停止转动，而是在离开液面之后，直至排水管563底端脱离液面，此时单向门开启，延时罩56内的水从排水管563内排出，直至延时罩56内的水位降低至上部的触点组4之下，电机停止运转。

通过简单的延时罩56这一结构来取代延时电路，降低了电路的复杂程度，节约电路成本，且因为延时罩56的关系，不会让触点组4的触点刚刚到达液面水平位置就引发电机动作改变。如果没有延时罩56，当下部的触点组4刚刚接触液面时，则电机便会停止，而此时液面如果稍有波动，则电机会因为触点组4的导通状态不稳定通断反复启停。因此，通过增加结构简单的延时罩56，一方面确保了对于地下水位液面观测的稳定和准确性，另一方面也延长电机寿命。

实施例4

在上述实施例的基础上，设置水位计100的台板103上，对应水位计100设置有夹具106，夹具106包括两个平行设置的固定块，固定块内侧对称设置两个夹持块，夹持块朝向台板103外侧的一面转动连接有螺杆，固定块上对应螺杆开设螺孔，螺杆与固定块螺纹连接，螺杆远离夹持块的一端设置调节旋钮。

设置有水位计100一侧的箍体101上设置导向组件，导向组件包括该侧的箍体101上表面固定连接的支架107，支架107延伸向观测管上方中部位置设置滚轮108。

支架107上部设置有夹辊组109，夹辊组109包括两个水平设置的夹辊，两个夹辊上下排布，其中一个夹辊为固定辊，另外一个夹辊为活动辊，活动辊，活动辊由一个电磁推杆驱动，电磁推杆的控制端与继电器KA2电连接。

当继电器KA2的线圈通电时，电磁推杆带动活动辊夹紧位于夹辊组109两个夹辊之间的钢尺，当KA2的线圈断电时，电磁推杆带动活动辊移动，让活动辊和固定辊之间的钢尺可以自由运动。

实施例5

在上述实施例的基础上，支架1外部设置有罩体，罩体内壁设置有电热丝，罩体上开设风孔，罩体内壁上位于进风孔的位置设置干燥箱。

支脚104为伸缩杆体，且其活动端和固定端之间通过锁紧螺栓锁紧，支脚104底部套接垫片110。

支脚104的底端螺纹连接倒圆锥体的插块，当装置设置的地面较为松软时，可在支脚104底端旋拧入插块，且设置垫片110。从而提高支脚104的稳定性。

实施例6

在上述实施例的基础上，从动轮302设置两个，两个从动轮302之间同轴设置线辊，夹持组件上端设置钢尺，通过钢尺和线缆与线辊连接，钢尺和线缆缠绕在从动轮302之间的线辊上。

使用时将夹持组件和水位计100的感应端连接，将水位计100的钢尺及夹持组件对应的钢尺和线缆均穿过夹辊组109，通过导向轮108延伸至观测管内，调整摄像头2的朝向，使其可以采集到钢尺的刻度。在夹持组件安装时，可以适当的调整夹持组件和水位计100两个钢尺的位置关系，以便摄像头2的观察，具体位置关系也可以在通过夹辊组109时进行排布，如，可选两个钢尺为背向设置，如果感应端在液面下发生扭转，在夹辊组109的夹持下，摄像头2至少可以观察到其中一个钢尺的数据。

因为装置自身设置有钢尺，因此本装置也可作为独立的地下水位观测装置使用。

而作为方案的延伸，本装置也可和现有的远程水位观测类装置结合，同样为让夹持组件夹持在其感应端上，通过摄像头2采集夹持组件钢尺上的数据，来比对远程水位观测装置反馈的数据，从而确保数据的准确性，如果本装置摄像头采集到的数据，和远程水位观测装置反馈回数据的差距很大，则需要去现场检测，是否其中一方出现故障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水库地下水位观测数据采集装置，包括设置在观测管处的支架（1），支架（1）上固定设置水位计（100），支架（1）外部设置有罩体，其特征在于，所述支架（1）包括两个箍体（101），箍体（101）分别位于观测管口的两侧，两个箍体（101）远离观测管的一侧均设置有支撑台（102），支撑台（102）包括水平设置的台板（103）及台板（103）下部的支脚（104）；

其中一个所述支撑台（102）上设置所述水位计（100），另外一个支撑台（102）上设置有摄像头（2），摄像头（2）的镜头朝向所述水位计（100）设置，摄像头与上位机之间构成数据通道；

所述水位计（100）的辊体一侧设置有用于驱动水位计辊体的驱动组件（3）；

设置有摄像头（2）的所述支撑台（102）的台板（103）上开设有滑轨（105），滑轨（105）与滑块滑动连接，滑块上部设置有摄像头支杆，摄像头支杆为伸缩杆，摄像头支杆顶端与所述摄像头（2）下端球铰连接；

所述摄像头（2）的上部固定设置补光灯（21）；

所述驱动组件（3）包括电机，电机的电机轴上设置主动轮（301），主动轮（301）和所述水位计（100）的辊体之间设置从动轮（302），主动轮（301）和从动轮（302）均为摩擦轮，主动轮（301）、从动轮（302）及水位计（100）的辊体依次紧贴；

所述水位计（100）的感应端上设置上下两个触点组（4），上触点组SA1位于水位计（100）感应端的上部，下触点组SA2位于感应端的下部，每个所述触点组（4）均包括水平设置的两个金属触点，每个触点组（4）的两个金属触点分别朝向远离所述水位计（100）感应端的一侧设置；

上下两个触点组均与所述电机电连接，构成控制回路；

所述上触点组SA1和下触点组SA2与继电器KA1的控制端串联；

所述上触点组SA1和下触点组SA2并联后与继电器KA2的控制端串联；

继电器KA1的常开触点与继电器KM1的控制端串联，继电器KA2的常闭触点与继电器KM2的控制端串联；

所述电机为三相异步电机，所述继电器KM1和继电器KM2的常开触点分别与电机的供电线路连接构成电机双向运行控制电路。

2.根据权利要求1所述的水库地下水位观测数据采集装置，其特征在于，本装置还包括用于夹持所述水位计（100）感应端的夹持组件，所述夹持组件包括上下两个相对设置的夹持板（51），两个夹持板（51）相对的一侧设置凸台（52），凸台（52）为锥形台，凸台（52）面积较小的一端与所述水位计（100）的感应端端部相抵；

上下两个所述夹持板（51）之间通过伸缩杆（53）连接；

所述夹持板（51）边缘对称设置有两个弧形的定位板（54），每个定位板（54）远离所述凸台（52）的一侧设置有所述触点组（4）的一个触点；所述定位板（54）朝向所述凸台（52）的一侧设置弹性的定位块（55）。

3.根据权利要求2所述的水库地下水位观测数据采集装置，其特征在于，所述定位板（54）的外围设置有延时罩（56），延时罩（56）整体为碗形，包括环形底板，沿环形底板的内圈设置内壁（561），外圈设置外壁（562），所述触点组（4）的触点贯穿内壁（561）延伸至外壁（562）和内壁（561）之间；

所述环形底板上开设有排水孔，排水孔下方固定连接排水管（563），排水管（563）的下侧设置单向门。

4.根据权利要求3所述的水库地下水位观测数据采集装置，其特征在于，设置所述水位计（100）的台板（103）上，对应所述水位计（100）设置有夹具（106），夹具（106）包括两个平行设置的固定块，固定块内侧对称设置两个夹持块，夹持块朝向台板（103）外侧的一面转动连接有螺杆，固定块上对应螺杆开设螺孔，螺杆与固定块螺纹连接，螺杆远离夹持块的一端设置调节旋钮。

5.根据权利要求4所述的水库地下水位观测数据采集装置，其特征在于，设置有所述水位计（100）一侧的箍体（101）上设置导向组件，导向组件包括该侧的箍体（101）上表面固定连接的支架（107），支架（107）延伸向观测管上方中部位置设置滚轮（108）。

6.根据权利要求5所述的水库地下水位观测数据采集装置，其特征在于，所述支架（107）上部设置有夹辊组（109），夹辊组（109）包括两个水平设置的夹辊，两个夹辊上下排布，其中一个夹辊为固定辊，另外一个夹辊为活动辊，活动辊，活动辊由一个电磁推杆驱动，电磁推杆的控制端与所述继电器KA2电连接。

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