CN112253353B - 一种水电站生态流量监测装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电站生态流量监测装置及其使用方法，涉及生态学监测技术领域，该水电站生态流量监测装置，包括光伏蓄电机构、监控摄像头、电磁流量计和非接触式水位监测装置，所述光伏蓄电机构和监控摄像头均安装在水坝对应下游的一侧，所述水坝对应下游的一侧设置有发电输水管、渠道式泄水口和加强竖墙，且发电输水管与渠道式泄水口之间设置有若干个管道式泄水口和溢水槽，所述溢水槽与管道式泄水口间隔设置且加强竖墙将相邻的溢水槽和管道式泄水口分隔开。本发明通过设置光伏蓄电机构、监控摄像头、电磁流量计、非接触式水位监测装置、管道式泄水口和调节杆，解决了现有技术中小型水电站需要进行生态流量监测以确保下游生态环境平稳健康发展的问题。
Description
技术领域
本发明涉及生态学监测技术领域，具体为一种水电站生态流量监测装置及其使用方法。
背景技术
生态学是一种针对生态环境历时变化、发展和预测进行研究的一门自然学科，生态学的研究有助于人类更好的与自然环境相处，在科学许可范围内充分开发和利用自然资源，同时对自然环境进行科学保护，达到节能环保、可持续发展的效果。生态学在很多自然界项目的实施过程中都有体现，同时也体现出人们对生态学的重视程度和实践效果。
水电站在建设和使用时，需要考虑设置水库蓄水发电时，不能影响下游正常的灌溉用水、生活用水和自然水循环，因此需要对水电站生态流量进行实时监测，方便观察和记录不同流量时对下游环境的影响，以及下游生态环境变化时水电站当时的生态流量，方便科研人员进行观察、记录、研究和预判，最大程度上保护生态环境。
现有技术中，大型水电站的蓄水能力和流量通常都比较大，因此大型水电站建设之后，确保了足够的流量，因此一般不会减少下游的正常用水，反而一些小型水电站，由于本身水流量不大，在蓄水用于发电之后，其他水流量可能就会削减很多，从而对下游生态造成一定影响，因此，对小型水电站生态流量监测尤为重要。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水电站生态流量监测装置及其使用方法，解决了现有技术中小型水电站需要进行生态流量监测以确保下游生态环境平稳健康发展的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水电站生态流量监测装置，包括光伏蓄电机构、监控摄像头、电磁流量计和非接触式水位监测装置，所述光伏蓄电机构和监控摄像头均安装在水坝对应下游的一侧，所述水坝对应下游的一侧设置有发电输水管、渠道式泄水口和加强竖墙，且发电输水管与渠道式泄水口之间设置有若干个管道式泄水口和溢水槽，所述溢水槽与管道式泄水口间隔设置且加强竖墙将相邻的溢水槽和管道式泄水口分隔开，所述管道式泄水口为进水口和排水口分别位于水坝上游和下游的弯管，且若干个管道式泄水口的排水口高度不同，且靠近渠道式泄水口一侧管道式泄水口的排水口较高，所述监控摄像头设置在管道式泄水口远离渠道式泄水口一侧的上方，所述光伏蓄电机构设置在监控摄像头远离渠道式泄水口的一侧，且光伏蓄电机构为多角度光伏板，所述电磁流量计设置在发电输水管和管道式泄水口对应水坝下游一侧的表面，且电磁流量计的表面设置有防护机构，所述非接触式水位监测装置安装在渠道式泄水口和溢水槽的上方，且非接触式水位监测装置为隐藏式安装。
优选的，所述光伏蓄电机构包括安装架以及固定安装在安装架顶部、正面和两侧的光伏板，且安装架正面的光伏板至少位于两个倾斜的平面上。
优选的，所述防护机构为顶部向上凸起、底部边缘的形状为圆弧且整体形状呈圆柱状的防护套管，且防护套管与其对应的发电输水管和管道式泄水口的形状相适配，所述电磁流量计固定法兰上设置有一圈支撑在防护套管内壁上竖直设置的固定杆，且固定杆的顶部向固定法兰的轴线方向弯曲。
优选的，所述管道式泄水口包括管体、设置在管体表面的加强板、通孔和支撑架，所述管体的内部设置有调节杆，所述调节杆的顶部通过缆绳与卷扬机连接。
优选的，所述调节杆包括中心位置竖直设置的连接杆以及连接杆表面竖直方向等距设置的止水盘，所述止水盘呈顶部和底部均向外凸出的曲面。
优选的，所述溢水槽和渠道式泄水口的截面均为矩形，所述非接触式水位监测装置为超声波水位计或雷达水位计，所述非接触式水位监测装置位于溢水槽和渠道式泄水口的正上方。
优选的，所述非接触式水位监测装置对应溢水槽上方的水坝和渠道式泄水口上方的支架上均设置有安装槽，且安装槽位置预埋有中部具有通槽的固定板，所述固定板上安装有安装板，所述安装板的下方通过连接管与非接触式水位监测装置固定连接。
优选的，所述安装板的四个拐角为向下凹陷设置且设置有用于安装螺栓的通孔，且安装板的顶部与安装槽顶部开口高度相同。
优选的，所述溢水槽表面有橡胶涂层；所述橡胶涂层的制作方法为：以质量份计，将10-15份丁晴橡胶、3-5份硅橡胶、1-3份聚氨酯橡胶、20-25份聚硫橡胶、20-25份硫酸钡粉末、0.1-0.2份氯化镧、1-5份聚乙烯混合混炼均匀，冷却制成1000-1500目的粉末，将粉末用喷涂机喷涂到溢水槽表面即可。
本发明所述的一种水电站生态流量监测装置的使用方法，包括：
第一步：启动光伏蓄电机构提供监测装置的能源供应，电磁流量计监测发电输水管和管道式泄水口的水流量，并通过监控摄像头进行图像数据采集，非接触式水位监测装置监测溢水槽和渠道式泄水口的水流量；
第二步：监测数据均传递至控制机箱最终传递到监控平台，控制机箱的控制器判断管道式泄水口的流量大小，通过卷扬机带动调节杆向上或者向下运动改变流量，实现自动控制或者人工远程控制，达到生态流量监测控制的效果。
(三)有益效果
本发明提供了一种水电站生态流量监测装置，具备以下有益效果：
本发明通过在发电输水管和管道时溢水口上设置电磁流量计、在溢水槽和渠道式泄水口上设置非接触式水位监测装置，确保经过水坝流向下游的水流量均被实时监测，及时观察水流量大小；卷扬机能够带动调节杆上下运动，从而能够根据管道式泄水口的流量进行调节，水流量不够的时候可以调节增加，确保生态环境不被破坏；多个管道式泄水口的排水口在一条倾斜的直线上，可以被同一个监控摄像头拍摄，无需安装多个监控摄像头，节省了使用成本；达到对小型水电站的生态流量进行全面监测的效果，避免现在很多小型水电站没有进行生态流量监测，解决了现有技术中小型水电站需要进行生态流量监测以确保下游生态环境平稳健康发展的问题。
本发明的光伏蓄电机构通过设置成多角度光伏板，可以在多个角度进行吸收光能，从而保证足够的电能供监控摄像头、电磁流量计和非接触式水位监测装置使用，很多小型水电站建设在山区，水坝建设在山谷，导致光照强度不充足，多角度光伏板能够很好的解决这一问题，实用性较强。
本发明通过设置隐藏式的非接触式水位监测装置，正对下方水流设置，水流通道是标准的矩形，从而监测数据精准，同时上方不突出设置，不易触碰，不被雨淋雪压等环境因素的影响，不易损坏，放置在野外便于维护，使用寿命长。
本发明通过在溢水槽表面使用特制的橡胶涂层，提高溢水槽的抗腐蚀能力，使得成年累月的水流浸泡，即使水质出现异常污染如强酸污染、微生物繁殖，也能稳定工作，延长监测装置的使用时间。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明光伏蓄电机构正视图；
图3为本发明监控摄像头位置处结构示意图；
图4为本发明监控摄像头安装支架俯视图；
图5为本发明电磁流量计安装结构示意图；
图6为本发明非接触式水位监测装置安装示意图；
图7为本发明安装板结构示意图；
图8为本发明管道式泄水口侧视结构示意图；
图9为本发明调节杆正剖图；
图10为本发明通孔位置处俯视截面图。
图中：1、光伏蓄电机构；11、安装架；12、光伏板；2、监控摄像头；3、电磁流量计；4、非接触式水位监测装置；41、固定板；42、安装板；43、连接管；5、水坝；51、发电输水管；52、渠道式泄水口；53、加强竖墙；54、溢水槽；6、管道式泄水口；61、管体；62、加强板；63、通孔；64、支撑架；65、调节杆；651、连接杆；652、止水盘；66、卷扬机；7、防护机构；8、固定杆；9、安装槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-10所示，本发明提供一种技术方案：一种水电站生态流量监测装置，包括光伏蓄电机构1、监控摄像头2、电磁流量计3和非接触式水位监测装置4，光伏蓄电机构1包括光伏发电所需控制器、逆变器等全部部件，同时可加装蓄电池，用于对监控摄像头2、电磁流量计3和非接触式水位监测装置4进行供电，采用单独供电，不被水力发电影响，可靠性高，光伏蓄电机构1和监控摄像头2均安装在水坝5对应下游的一侧，水坝5对应下游的一侧设置有发电输水管51、渠道式泄水口52和加强竖墙53，且发电输水管51与渠道式泄水口52之间设置有若干个管道式泄水口6和溢水槽54，溢水槽54与管道式泄水口6间隔设置且加强竖墙53将相邻的溢水槽54和管道式泄水口6分隔开，溢水槽54的下方设置凸出的水泥台，避免流水直接冲刷水坝5，管道式泄水口6为进水口和排水口分别位于水坝5上游和下游的弯管，确保水流排水尽量不直接与水坝5接触，保护水坝5，且若干个管道式泄水口6的排水口高度不同，且靠近渠道式泄水口52一侧管道式泄水口6的排水口较高，从左向右逐高度增加，并且在同一直线上，视角比较好，利用一个监控摄像头2就可以全部拍摄，无需加装多个监控摄像头2，节省使用成本，监控摄像头2设置在管道式泄水口6远离渠道式泄水口52一侧的上方，光伏蓄电机构1设置在监控摄像头2远离渠道式泄水口52的一侧，监控摄像头2的安装支架采用三条支撑脚，两侧支撑脚连接在加强竖墙53上，底部一个支撑脚支撑在下方，将监控摄像头2向外延伸，改善视角，同时支撑安装稳定，且光伏蓄电机构1为多角度光伏板，吸光范围广，在山区山谷能够确保足够的光能，同时整个表面迎着风，不通风向的风吹对光伏蓄电机构1的影响都比较小，电磁流量计3设置在发电输水管51和管道式泄水口6对应水坝5下游一侧的表面，电磁流量计3和非接触式水位监测装置4的监测数据均传递到控制机箱，控制机箱远程传输数据，同时能够驱动卷扬机66，控制机箱内部包括控制器和数据采集仪，用于采集监控摄像头2、电磁流量计3和非接触式水位监测装置4的数据信号，并传递到监控平台，且电磁流量计3的表面设置有防护机构7，防护电磁流量计3延长使用寿命，非接触式水位监测装置4安装在渠道式泄水口52和溢水槽54的上方，且非接触式水位监测装置4为隐藏式安装，不易损坏，在野外环境中确保足够的使用寿命，便于维护。
作为本发明的一种技术优化方案，光伏蓄电机构1包括安装架11以及固定安装在安装架11顶部、正面和两侧的光伏板12，且安装架11正面的光伏板12至少位于两个倾斜的平面上，光伏蓄电机构1安装在水坝5靠近顶部的位置，不影响水坝5顶部行人和交通，安装位置高，且多个角度均可接收光能，确保在山区山谷位置仍然能够确保足够的光能发电。
作为本发明的一种技术优化方案，防护机构7为顶部向上凸起、底部边缘的形状为圆弧且整体形状呈圆柱状的防护套管，且防护套管与其对应的发电输水管51和管道式泄水口6的形状相适配，电磁流量计3固定法兰上设置有一圈支撑在防护套管内壁上竖直设置的固定杆8，且固定杆8的顶部向固定法兰的轴线方向弯曲，固定杆8在套装防护套管的时候具有导向作用，方便安装，同时安装之后固定杆8支撑防护套管，防护套管不易摆动触碰内部电磁流量计3，同时防护套管不会轻易掉落，防护套管可采用卡接、过盈配合连接或者螺纹连接等。
作为本发明的一种技术优化方案，管道式泄水口6包括管体61、设置在管体61表面的加强板62、通孔63和支撑架64，管体61的内部设置有调节杆65，调节杆65的顶部通过缆绳与卷扬机66连接，加强板62能够增强管体61的结构强度，同时能够阻挡较大的垃圾接触通孔63和管体61，确保正常排水，支撑架64起到固定安装的作用，电磁流量计3监测管道式泄水口6的水流量，水流量过大或太小时，可以驱动卷扬机66放松或收卷缆绳，带动调节杆65向下移动或者向上移动，改变通孔63进水量，从而能够调节水流量。
作为本发明的一种技术优化方案，调节杆65包括中心位置竖直设置的连接杆651以及连接杆651表面竖直方向等距设置的止水盘652，止水盘652呈顶部和底部均向外凸出的曲面，调节杆65向下移动，阻挡的通孔63数增加，从而水流量减小，反之调节杆65向上移动，阻挡的通孔63数减少，从而水流量增加。
作为本发明的一种技术优化方案，溢水槽54和渠道式泄水口52的截面均为矩形，非接触式水位监测装置4为超声波水位计或雷达水位计，非接触式水位监测装置4位于溢水槽54和渠道式泄水口52的正上方，监测数据准确。
作为本发明的一种技术优化方案，非接触式水位监测装置4对应溢水槽54上方的水坝5和渠道式泄水口52上方的支架上均设置有安装槽9，且安装槽9位置预埋有中部具有通槽的固定板41，固定板41上安装有安装板42，安装板42的下方通过连接管43与非接触式水位监测装置4固定连接，隐藏式安装，保护效果好。
作为本发明的一种技术优化方案，安装板42的四个拐角为向下凹陷设置且设置有用于安装螺栓的通孔，且安装板42的顶部与安装槽9顶部开口高度相同，不影响水坝5上方的行人和交通。
作为本发明的一种技术优化方案，所述溢水槽(54)表面有橡胶涂层；所述橡胶涂层的制作方法为：以质量份计，将10份丁晴橡胶、3份硅橡胶、1份聚氨酯橡胶、20份聚硫橡胶、20份硫酸钡粉末、0.1份氯化镧、1份聚乙烯混合混炼均匀，冷却制成1000目的粉末，将粉末用喷涂机喷涂到溢水槽(54)表面即可。
其使用方法为：启动光伏蓄电机构1提供监测装置的能源供应，电磁流量计3监测发电输水管51和管道式泄水口6的水流量，并通过监控摄像头2进行图像数据采集，非接触式水位监测装置4监测溢水槽54和渠道式泄水口52的水流量，监测数据均传递至控制机箱最终传递到监控平台，控制机箱的控制器判断管道式泄水口6的流量大小，通过卷扬机66带动调节杆65向上或者向下运动改变流量，实现自动控制或者人工远程控制，达到生态流量监测控制的效果。
综上可得，本发明通过设置光伏蓄电机构1、监控摄像头2、电磁流量计3、非接触式水位监测装置4、管道式泄水口6和调节杆65，解决了现有技术中小型水电站需要进行生态流量监测以确保下游生态环境平稳健康发展的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种水电站生态流量监测装置，包括光伏蓄电机构(1)、监控摄像头(2)、电磁流量计(3)和非接触式水位监测装置(4)，其特征在于：所述光伏蓄电机构(1)和监控摄像头(2)均安装在水坝(5)对应下游的一侧，所述水坝(5)对应下游的一侧设置有发电输水管(51)、渠道式泄水口(52)和加强竖墙(53)，且发电输水管(51)与渠道式泄水口(52)之间设置有若干个管道式泄水口(6)和溢水槽(54)，所述溢水槽(54)与管道式泄水口(6)间隔设置且加强竖墙(53)将相邻的溢水槽(54)和管道式泄水口(6)分隔开，所述管道式泄水口(6)为进水口和排水口分别位于水坝(5)上游和下游的弯管，且若干个管道式泄水口(6)的排水口高度不同，且靠近渠道式泄水口(52)一侧管道式泄水口(6)的排水口较高，所述监控摄像头(2)设置在管道式泄水口(6)远离渠道式泄水口(52)一侧的上方，所述光伏蓄电机构(1)设置在监控摄像头(2)远离渠道式泄水口(52)的一侧，且光伏蓄电机构(1)为多角度光伏板，所述电磁流量计(3)设置在发电输水管(51)和管道式泄水口(6)对应水坝(5)下游一侧的表面，且电磁流量计(3)的表面设置有防护机构(7)，所述非接触式水位监测装置(4)安装在渠道式泄水口(52)和溢水槽(54)的上方，且非接触式水位监测装置(4)为隐藏式安装；
所述管道式泄水口(6)包括管体(61)、设置在管体(61)表面的加强板(62)、通孔(63)和支撑架(64)，所述管体(61)的内部设置有调节杆(65)，所述调节杆(65)的顶部通过缆绳与卷扬机(66)连接；所述调节杆(65)包括中心位置竖直设置的连接杆(651)以及连接杆(651)表面竖直方向等距设置的止水盘(652)，所述止水盘(652)呈顶部和底部均向外凸出的曲面。
2.根据权利要求1所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述光伏蓄电机构(1)包括安装架(11)以及固定安装在安装架(11)顶部、正面和两侧的光伏板(12)，且安装架(11)正面的光伏板(12)至少位于两个倾斜的平面上。
3.根据权利要求1所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述防护机构(7)为顶部向上凸起、底部边缘的形状为圆弧且整体形状呈圆柱状的防护套管，且防护套管与其对应的发电输水管(51)和管道式泄水口(6)的形状相适配，所述电磁流量计(3)固定法兰上设置有一圈支撑在防护套管内壁上竖直设置的固定杆(8)，且固定杆(8)的顶部向固定法兰的轴线方向弯曲。
4.根据权利要求1所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述溢水槽(54)和渠道式泄水口(52)的截面均为矩形，所述非接触式水位监测装置(4)为超声波水位计或雷达水位计，所述非接触式水位监测装置(4)位于溢水槽(54)和渠道式泄水口(52)的正上方。
5.根据权利要求1所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述非接触式水位监测装置(4)对应溢水槽(54)上方的水坝(5)和渠道式泄水口(52)上方的支架上均设置有安装槽(9)，且安装槽(9)位置预埋有中部具有通槽的固定板(41)，所述固定板(41)上安装有安装板(42)，所述安装板(42)的下方通过连接管(43)与非接触式水位监测装置(4)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述安装板(42)的四个拐角为向下凹陷设置且设置有用于安装螺栓的通孔，且安装板(42)的顶部与安装槽(9)顶部开口高度相同。
7.根据权利要求1所述的一种水电站生态流量监测装置，其特征在于：所述溢水槽(54)表面有橡胶涂层；所述橡胶涂层的制作方法为：以质量份计，将10-15份丁晴橡胶、3-5份硅橡胶、1-3份聚氨酯橡胶、20-25份聚硫橡胶、20-25份硫酸钡粉末、0.1-0.2份氯化镧、1-5份聚乙烯混合混炼均匀，冷却制成1000-1500目的粉末，将粉末用喷涂机喷涂到溢水槽(54)表面即可。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种水电站生态流量监测装置的使用方法，其特征在于，包括：
第一步：启动光伏蓄电机构(1)提供监测装置的能源供应，电磁流量计(3)监测发电输水管(51)和管道式泄水口(6)的水流量，并通过监控摄像头(2)进行图像数据采集，非接触式水位监测装置(4)监测溢水槽(54)和渠道式泄水口(52)的水位；
第二步：监测数据均传递至控制机箱最终传递到监控平台，控制机箱的控制器判断管道式泄水口(6)的流量大小，通过卷扬机(66)带动调节杆(65)向上或者向下运动改变流量，实现自动控制或者人工远程控制，达到生态流量监测控制的效果。
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