CN112683362A - 一种基于控制科学的水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于控制科学的水位监测装置，有效的解决了现有监测设备插入河流深处易出现晃动倾斜影响监测准确、漂浮类监测设备无法保证稳定的问题；其解决的技术方案是包括圆台底座，圆台底座上端同轴一体连接有倒圆台外壳，倒圆台外壳内固定连接有控制模块，倒圆台外壳侧壁转动连接有多个卷筒，每个卷筒上均卷绕有另一端固定连接有定位锥的绳索；本发明结构简洁，能有效的提高河流水位监测的准确性，同时具备自发电能力，从而能实现长时间连续监测，实用性强。

Description

一种基于控制科学的水位监测装置

技术领域

本发明涉及水位监测技术领域，具体是一种基于控制科学的水位监测装置。

背景技术

河流水位监测为目前水利工程所关注的重点方向之一，目前本领域在针对该水位监测技术上投入不可估量的财力物力以及人力，然而水位监测在实际过程中仍存在部分问题，直接导致传统的水位监测设备无法针对河流进行有效的水位监测工作，现将传统水位监测设备所存在的问题进行如下逐一说明：

1、现有的水位监测设备在插入河流深处使用过程中，常常容易因河流底部的淤泥而出现倾斜、晃动等现象，从而导致水位监测设备短时间内无法正常工作，从而需要对水位监测设备重新安放；

2、现有的一些在水面漂浮的监测设备通常无法保证设备的稳定，极易随水流漂离监测点区域，从而导致监测不准；

3、现有的漂浮类监测设备的供电通常仅依靠其内部设置的蓄电池或其他电源，其供电能力有限，需要经常回收更换电池或充电，从而影响监测的连续进行，同时提高了维护成本。

因此，本发明提供一种基于控制科学的水位监测装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种基于控制科学的水位监测装置，有效的解决了现有监测设备插入河流深处易出现晃动倾斜影响监测准确、漂浮类监测设备无法保证稳定的问题。

本发明包括圆台底座，所述的圆台底座上端同轴一体连接有倒圆台外壳，所述的倒圆台外壳内固定连接有控制模块，所述的倒圆台外壳侧壁转动连接有多个卷筒，每个所述的卷筒上均卷绕有另一端固定连接有定位锥的绳索；

所述的定位锥包括固定连接在绳索一端的圆柱外壳，所述的圆柱外壳下端滑动连接有钻头，所述的圆柱外壳内固定连接有进给螺纹套，所述的进给螺纹套上方设置有转动连接在圆柱外壳内的驱动方轴，所述的驱动方轴和固定连接在圆柱外壳内的定位动力源相连，所述的驱动方轴外上下滑动连接有进给螺杆，所述的进给螺杆和所述的进给螺纹套螺纹配合，所述的进给螺杆下端面开设有驱动孔，所述的钻头滑动连接在圆柱外壳内的一端固定连接有能够和所述的驱动孔配合的从动块。

优选的，所述的钻头为圆锥状且尖锥一端远离圆柱外壳，所述的钻头最大直径大于圆筒外壳外径，所述的钻头侧壁均匀的固定连接有多个研磨块，所述的钻头上开设有若干通孔，若干所述的通孔分别穿过多个所述的研磨块。

优选的，所述的钻头端面上固定连接有多个导向块，每个所述的导向块一端均为倾斜的斜面且斜面下边沿和钻头端面相接，每个所述的导向块另一端为竖直平面。

优选的，所述的圆柱外壳上端固定转动连接有多个翼板，每个所述的翼板转轴上均同轴固定连接有翼板涡轮，每个所述的翼板涡轮一侧均啮合有翼板蜗杆，每个所述的翼板蜗杆置于圆柱外壳内的一端均同轴固定连接有从动锥齿轮，每个所述的从动锥齿轮旁均啮合有同一个转动连接在圆柱外壳内的驱动锥齿轮，所述的驱动锥齿轮和所述的定位动力源相连；

所述的驱动孔底面固定连接为定位压力传感器，所述的定位压力传感器和所述的定位动力源相连。

优选的，所述的驱动孔为圆形孔，所述的从动块为圆柱形，所述的从动块侧壁均匀的固定连接有若干从动销，每个所述的从动销远离钻头一端为均尖锥状；

所述的圆形孔侧壁固定连接有若干定位销，每个所述的定位销朝向钻头一端均为尖锥状。

优选的，所述的圆柱外壳上端滑动连接有活动板，所述的活动板和所述的绳索固定连接，所述的活动板上方设置有固定连接在圆柱外壳内的绳索压力传感器，所述的绳索压力传感器和所述的控制模块电连接；

所述的倒圆台外壳内固定连接有和所述的卷筒相连的卷筒动力源，所述的控制模块和所述的卷筒动力源相连。

优选的，所述的卷筒侧壁同轴固定连接有卷筒驱动齿轮，所述的卷筒驱动齿轮旁啮合有转动连接在倒圆台外壳内的卷筒从动齿轮，所述的卷筒从动齿轮同轴固定连接有计步驱动皮带轮，所述的计步驱动皮带轮和转动连接在倒圆台外壳内的计步从动皮带轮之间通过皮带相连；

所述的计步从动皮带轮和所述的控制模块电连接。

优选的，所述的倒圆台外壳内固定连接有水平传感器，所述的水平传感器和所述的控制模块电连接；

所述的倒圆台外壳内转动连接有平衡板，所述的平衡板下端和固定连接在倒圆台外壳内的回转气缸相连，所述的平衡板上固定连接有平衡滑轨，所述的平衡滑轨内滑动连接有配重块，所述的平衡板上固定有另一个和配重块固定连接的电动推杆，所述的电动推杆、回转气缸均和所述的控制模块电连接。

优选的，所述的圆台底座上端固定连接有连接圆柱，所述的连接圆柱上端固定连接有所述的倒圆台外壳；

所述的连接圆柱同轴转动连接有扇叶环，所述的扇叶环侧壁转动连接有若干扇叶，每个所述的扇叶一侧均设置有两个固定连接在扇叶环侧壁的限位销。

优选的，所述的圆台底座下端同轴固定连接有定位圆台，所述的定位圆台和圆台底座接触一段直径大而另一端直径小。

本发明针对现有监测设备插入河流深处易出现晃动倾斜影响监测准确、漂浮类监测设备无法保证稳定的问题做出改进，具备以下有益效果：

1、设置漂浮在水面的圆台，并同时设置可插入土层的定位锥部分，通过绳索将圆台和定位锥相连，通过测量绳索的长度监测水位高度，防止了插入式监测设备可能因倾斜晃动等出现的监测不准确情况；

2、设置正向的圆台底座和倒置的倒圆台外壳，同时设置下部定位圆台，从而降低本装置受水流的影响，配合绳索保证本装置能够在监测点区域稳定检测；

3、设置水平传感器，并配合水平传感器设置配重调节系统，从而降低本装置受水流冲击出现的晃动，同时设置四组绳索和钻杆，进一步降低晃动对监测数据的影响；

4、设置扇叶环和扇叶，从而使得本装置具备自发电的能力，同时设置限位销，使得各个方向的水流均能带动扇叶环转动，具备发电能力的同时也使得本装置具备一定的导流卸力能力，进一步保证了本装置的稳定；

本发明结构简洁，能有效的提高河流水位监测的准确性，同时具备自发电能力，从而能实现长时间连续监测，实用性强。

附图说明

图1为本发明立体示意图。

图2为本发明主视示意图。

图3为本发明卷筒及其相关结构局部立体示意图。

图4为本发明平衡板及其相关结构局部立体示意图。

图5为本发明局部立体示意图。

图6为本发明剖视示意图。

图7为本发明倒圆台外壳上部局部剖视示意图。

图8为本发明圆柱外壳及其相关结构立体示意图。

图9为本发明圆柱外壳及其相关结构剖视示意图。

图10为本发明圆柱外壳及其相关结构局部剖视示意图。

图11为本发明钻头立体示意图。

图12为本发明进给螺杆及其相关结构立体示意图。

图13为本发明扇叶环及其相关结构立体示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图13对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，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组件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的限制。

此外在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。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在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，包括圆台底座1，圆台底座1上端面直径小而下端面直径大，圆台底座1用于为后续结构提供固定基础，所述的圆台底座1上端同轴一体连接有倒圆台外壳2，倒圆台外壳2为中空的外壳，倒圆台外壳2下端外径小而上端外径大，圆台底座1和倒圆台外壳2共同组成了本装置的基本外形，实心的圆台底座1使得本装置能够漂浮在水面的同时中空的倒圆台外壳2使得本装置的重心下移，保证本装置在水面的稳定，圆台底座1尺寸大于倒圆台外壳2尺寸，进一步保证重心的稳定，也保证本装置和水面有较大的接触面，进一步保证稳定，所述的倒圆台外壳2内固定连接有控制模块3，所述的控制模块3和固定连接在倒圆台外壳2内的蓄电池相连，控制模块3可以此向相连的电子元器件供电，所述的倒圆台外壳2侧壁转动连接有多个卷筒4，每个所述的卷筒4均和固定连接在圆柱外壳6内的卷筒4电机相连，每个所述的卷筒4电机和所述的控制模块3电连接并受其控制，每个所述的卷筒4上均卷绕有另一端固定连接有定位锥的绳索5，参考图1，具体的，所述的倒圆台外壳2侧壁固定连接有四个伸出臂，每个伸出臂另一端均转动连接有卷筒4，卷筒4上缠绕有绳索5，绳索5另一端固定连接有定位锥，定位锥用于下放至河流内并固定在河床底面，从而便于通过时绳索5长度监测水位，卷筒4和控制模块3相连，具体的，卷筒4同轴固定连接有计步轮，卷筒4转动将带动计步轮同步转动，计步轮和控制模块3电连接，控制模块3可通过计步轮的转动圈数配合卷筒4外径计算出放出绳索5的长度，所述的控制模块3还受外接无线遥控设备的控制，控制模块3可通过卷筒4转过的圈数结合卷筒4外径计算放出绳索5的长度，伸出臂长度大于圆台底座1最大外径的一半，从而保证定位锥能够不受影响的垂直入水；

所述的定位锥包括固定连接在绳索5一端的圆柱外壳6，圆柱外壳6用于为后续结构提供固定基础，所述的圆柱外壳6下端滑动连接有钻头7，参考图9，圆柱外壳6内部开设有下端无底的空仓，该空仓为圆柱形且和圆柱外壳6同轴，钻头7一端滑动连接在空仓内，所述的圆柱外壳6内固定连接有进给螺纹套8，进给螺纹套8同轴固定连接在空仓内，所述的进给螺纹套8上方设置有转动连接在圆柱外壳6内的驱动方轴9，所述的驱动方轴9和固定连接在圆柱外壳6内的定位动力源相连，定位动力源可以是电机，也可以是其他常见的动力源设备，圆柱外壳6内固定连接有独立蓄电池，并以此为定位动力源供电，所述的驱动方轴9外上下滑动连接有进给螺杆10，所述的进给螺杆10和所述的进给螺纹套8螺纹配合，驱动方轴9转动可带动进给螺杆10转动，在进给螺纹套8的作用下，进给螺杆10转动的同时向下或向上运动，初始位置时，进给螺杆10上端和空仓顶面接触且下端刚好和进给螺杆10套配合，所述的进给螺杆10下端面开设有驱动孔11，所述的钻头7滑动连接在圆柱外壳6内的一端固定连接有能够和所述的驱动孔11配合的从动块12，所述的从动块12可置于驱动孔11内，此时进给螺杆10转动可通过驱动孔11和从动块12带动钻头7同步转动，从而使得钻头7能够在河床钻孔，从而将圆柱外壳6固定在河床内，为保证钻孔的效率，圆柱外壳6内固定连接有高密度配重块32；

所述的圆柱外壳6上端固定转动连接有多个翼板16，所述的翼板16为长方形板，当翼板16转动至水平时，翼板16边沿至圆柱外壳6圆心的距离远大于圆柱外壳6的外径，从而保证钻头7转动时圆柱外壳6不会完全没入河床内，每个所述的翼板16转轴上均同轴固定连接有翼板涡轮17，每个所述的翼板涡轮17一侧均啮合有翼板蜗杆18，翼板蜗杆18转动可带动翼板涡轮17转动，从而带动翼板16转动，以此控制翼板16的收放，每个所述的翼板蜗杆18置于圆柱外壳6内的一端均同轴固定连接有从动锥齿轮19，每个所述的从动锥齿轮19旁均啮合有同一个转动连接在圆柱外壳6内的驱动锥齿轮20，参考图10，驱动锥齿轮20转动可带动所有相啮合的从动锥齿轮19同步转动，从而通过翼板蜗杆18带动翼板涡轮17转动，所述的驱动锥齿轮20和所述的定位动力源相连；

所述的驱动孔11底面固定连接为定位压力传感器21，所述的定位压力传感器21和所述的定位动力源相连，当定位压力传感器21被触发，定位动力源启动并带动驱动方轴9和驱动锥齿轮20转动；

需注意的是，参考图9，所述的进给螺纹套8和钻头7之间设置有固定连接进给螺纹套8下端的缓冲弹簧，该弹簧的设置用于缓冲钻头7在接触河床后钻头7一端和进给螺纹套8的撞击，同时也防止从动块12直接进入驱动孔11内撞击定位压力传感器21对压力传感器造成损伤，同时也可防止在定位锥下落的过程中钻头7受水流的阻力向进给螺纹套8运动导致从动块12提前进入驱动孔11内并和定位压力传感器21接触，即在定位锥下落且没有撞击河床的过程中，从动块12是不会和定位压力传感器21接触的；

本实施例在具体使用时，将本装置放置在河面预先确定的监测区域内，之后通过无线遥控设备控制模块3工作，控制模块3控制卷筒4电机工作将定位锥放下；

当定位锥落在河床上后，圆柱外壳6在自重和惯性作用下继续向下运动，使得进给螺纹套8向钻头7方向运动，从动块12进入驱动孔11内并压动定位压力传感器21，定位动力源启动带动驱动方轴9和驱动骓齿轮转动，驱动方轴9转动带动进给螺杆10转动，并在进给螺纹套8的作用下，进给螺杆10转动的同时向下运动，从而带动钻头7同步旋转向下运动，使得钻头7钻入河床内；

同时驱动锥齿轮20转动带动所有从动锥齿轮19转动，通过翼板蜗杆18、翼板涡轮17带动翼板16向下摆动，当钻头7带动圆柱外壳6完全钻入河床后，翼板16和河床底面接触，此时钻杆无法带动圆柱外壳6进一步向下运动，同时钻杆置于圆柱外壳6内一端运动至圆柱外壳6内最下端，此时钻头7进给螺杆10无法继续转动，定位动力源在过载保护的作用下停机，此即完成对绳索5端头的河床定位。

实施例二，在实施例一的基础上，所述的钻头7为圆锥状且尖锥一端远离圆柱外壳6，所述的钻头7最大直径大于圆筒外壳外径，该设置可使得钻头7钻入河床后，河床泥会向钻孔内坍塌并覆盖在钻头7上端面，从而将圆柱外壳6埋入河床，以便于对整个定位锥的固定，需注意的是，所述翼板16边沿至圆柱外壳6圆心的距离同样远大于钻头7最大直径，则在钻头7和翼板16的共同作用下，配合水压将定位锥固定在河床底；

所述的钻头7侧壁均匀的固定连接有多个研磨块13，所述的钻头7上开设有若干通孔14，若干所述的通孔14分别穿过多个所述的研磨块13，研磨块13的设置用于使得钻头7能更好的将河床钻开，通孔14的目的用于使钻开过程中钻出的泥沙和水流出。

实施例三，在实施例二的基础上，所述的钻头7端面上固定连接有多个导向块15，参考图11，每个所述的导向块15一端均为倾斜的斜面且斜面下边沿和钻头7端面相接，倾斜面的设置方向和钻头7向下钻探时旋转方向相同，从而减小钻探过程中对泥土的阻力，每个所述的导向块15另一端为竖直平面，导向块15的设置可使得河床底的泥土能更好的将钻头7抱紧，从而保证定位锥更好的固定在河床。

实施例四，在实施例一的基础上，参考图11、图12，所述的驱动孔11为圆形孔，所述的从动块12为圆柱形，所述的从动块12侧壁均匀的固定连接有若干从动销22，每个所述的从动销22远离钻头7一端为均尖锥状；

所述的圆形孔侧壁固定连接有若干定位销23，每个所述的定位销23朝向钻头7一端均为尖锥状，若干从动销22可分别插入若干定位销23之间，从而使得从动块12固定在驱动孔11内，从动销22上端的尖锥状和定位销23下端的尖锥状相结合，从而使得从动块12进入驱动孔11内时，在两个尖锥状的导向作用下，从动销22和定位销23相结合，从而使得进给螺杆10转动能够带动钻头7同步转动。

实施例五，在实施例一的基础上，参考图10，所述的圆柱外壳6上端滑动连接有活动板24，具体的，所述的圆柱外壳6上端固定连接有上仓，所述的活动板24一端置于上仓外，另一端滑动连接在上仓内，活动板24和上仓滑动连接处通过密封环密封，所述的活动板24和所述的绳索5固定连接，所述的活动板24上方设置有固定连接在圆柱外壳6内的绳索压力传感器25，所述的绳索压力传感器25和所述的控制模块3电连接，当水面上升，圆台底座1同步升起并通过绳索5拉动活动板24上升，从而压动绳索压力传感器25；

所述的倒圆台外壳2内固定连接有和所述的卷筒4相连的卷筒4动力源，所述的控制模块3和所述的卷筒4动力源相连，该卷筒4动力源具备输出抱死功能，即当卷筒4动力源停止工作时，卷筒4无法转动；

本实施例在具体使用时，当水面升起时，圆台底座1同步升起并通过绳索5拉动活动板24上升，从而压动绳索压力传感器25，绳索压力传感器25将实时压力数值传送至控制模块3，当该压力数值大于压力设定值上限时，控制模块3控制卷筒4动力源启动并放松绳索5，当实时压力数值小于压力设定值下限时，控制模块3控制卷筒4动力源停止工作，此时绳索5依然保持伸直状态；

需注意的是，在实际使用中，当圆台基座受到强力水流冲击时，上述系统也同样可能发生，为保证圆台基座能够保持在监测点区域，同时定位锥不会从河床脱出，本实施例在每个卷筒4一侧设置滑动连接在伸出臂上的水平基座，水平基座内固定连接有侧水平传感器，侧水平传感器和控制模块3电连接，绳索5穿过水平基座并可在水平基座内上下滑动，当绳索5倾斜时将带动水平基座同步倾斜和滑动，此时侧水平传感器检测倾斜角度并发送至控制模块3，当实时压力数值小于压力设定值下限而侧水平传感器检测到倾斜时，控制模块3控制卷筒4收起绳索5，直至侧水平传感器重新回复水平，此时控制模块3控制卷筒4停止转动。

实施例六，在实施例一的基础上，参考图7，所述的卷筒4侧壁同轴固定连接有卷筒驱动齿轮26，所述的卷筒驱动齿轮26旁啮合有转动连接在倒圆台外壳2内的卷筒从动齿轮27，所述的卷筒从动齿轮27同轴固定连接有计步驱动皮带轮28，所述的计步驱动皮带轮28和转动连接在倒圆台外壳2内的计步从动皮带轮29之间通过皮带相连，卷筒4转动可带动卷筒驱动齿轮26转动，从而带动卷筒从动齿轮27，卷筒从动齿轮27转动带动计步驱动皮带轮28转动，从而通过皮带带动计步从动皮带轮29转动，需注意的是，卷筒驱动齿轮26和卷筒从动齿轮27的传动比小于一，而计步驱动皮带轮28和计步从动皮带轮29传动比为一，该设置可使得卷筒4的轻微转动均能得到一定的放大，从而便于计步从动皮带轮29更好的准确计数，需注意的是，所述的计步从动皮带轮29和传动车床计步轮相比，其内部集成有计步水平传感器，当旋转圈数不足一圈时，计步水平传感器可计算旋转角度并通过计步从动皮带轮29直径换算绳索5长度；

所述的计步从动皮带轮29和所述的控制模块3电连接。

实施例七，在实施例一的基础上，所述的倒圆台外壳2内固定连接有水平传感器，所述的水平传感器和所述的控制模块3电连接，该水平传感器用于感知倒圆台外壳2的水平状态；

所述的倒圆台外壳2内转动连接有平衡板30，所述的平衡板30下端和固定连接在倒圆台外壳2内的回转气缸相连，回转气缸可控制平衡板30的转动，所述的平衡板30上固定连接有平衡滑轨31，平衡滑轨31一端和平衡板30圆心重合，另一端沿着平衡板30半径延伸至平衡板30边沿，所述的平衡滑轨31内滑动连接有配重块32，所述的平衡板30上固定有另一个和配重块32固定连接的电动推杆33，所述的电动推杆33、回转气缸均和所述的控制模块3电连接；

本实施例在具体使用时，当水平传感器感知到倒圆台外壳2向一侧倾倒时，控制模块3控制回转气缸启动，带动平衡板30向转动，同时控制电动推杆33伸出，此时配重块32位于平衡板30远离倒圆台外壳2倾倒的方向，倒圆台外壳2倾倒角度越大，控制模块3控制电动推杆33伸出距离越远，以此实现一定的平衡。

实施例八，在实施例一的基础上，所述的圆台底座1上端固定连接有连接圆柱34，所述的连接圆柱34上端固定连接有所述的倒圆台外，参考图6，连接圆柱34将圆台底座1和倒圆台外壳2相连；

所述的连接圆柱34同轴转动连接有扇叶环35，扇叶环35和连接圆柱34通过轴承相连，所述的扇叶环35侧壁转动连接有若干扇叶36，每个所述的扇叶36一侧均设置有两个固定连接在扇叶环35侧壁的限位销37，参考图13，水流推动扇叶36，扇叶36和限位柱接触后无法继续摆动，此时水流推动扇叶环35转动，限位柱的设置使得扇叶36的摆动方向可随水流变化，从而保证无论水流从哪个方向均能高效的推动扇叶环35转动，扇叶环35上端置于倒圆台外壳2内，倒圆台外壳2内固定连接有微型发电设备，微型发电设备通过变压设备和蓄电池相连，该套设备为常见的水利发电系统，本实施例中不再赘述；

扇叶环35和扇叶36的设置同时也能降低水流对本装置的冲击，从而保证本装置在水面的相对稳定。

实施例九，在实施例一的基础上，所述的圆台底座1下端同轴固定连接有定位圆台38，所述的定位圆台38和圆台底座1接触一段直径大而另一端直径小，参考图1、图2、图6，该设置可使得圆台底座1在水面漂浮的更加稳定，伸入水面的定位圆台38依靠水的浮力和水内部的压力更好的保证了本装置的稳定。

本发明在具体使用时，将本装置放置在河面预先确定的监测区域内，之后通过无线遥控设备控制模块3工作，控制模块3控制卷筒4电机工作将定位锥放下；

当定位锥落在河床上后，圆柱外壳6在自重和惯性作用下继续向下运动，使得进给螺纹套8向钻头7方向运动，从动块12进入驱动孔11内并压动定位压力传感器21，定位动力源启动带动驱动方轴9和驱动骓齿轮转动，驱动方轴9转动带动进给螺杆10转动，并在进给螺纹套8的作用下，进给螺杆10转动的同时向下运动，从而带动钻头7同步旋转向下运动，使得钻头7钻入河床内；

同时驱动锥齿轮20转动带动所有从动锥齿轮19转动，通过翼板蜗杆18、翼板涡轮17带动翼板16向下摆动，当钻头7带动圆柱外壳6完全钻入河床后，翼板16和河床底面接触，此时钻杆无法带动圆柱外壳6进一步向下运动，同时钻杆置于圆柱外壳6内一端运动至圆柱外壳6内最下端，此时钻头7进给螺杆10无法继续转动，定位动力源在过载保护的作用下停机，此即完成对绳索5端头的河床定位；

当水面升起时，圆台底座1同步升起并通过绳索5拉动活动板24上升，从而压动绳索压力传感器25，绳索压力传感器25将实时压力数值传送至控制模块3，当该压力数值大于压力设定值上限时，控制模块3控制卷筒4动力源启动并放松绳索5，当实时压力数值小于压力设定值下限时，控制模块3控制卷筒4动力源停止工作，此时绳索5依然保持伸直状态；

当实时压力数值小于压力设定值下限而侧水平传感器检测到倾斜时，控制模块3控制卷筒4收起绳索5，直至侧水平传感器重新回复水平，此时控制模块3控制卷筒4停止转动；

当水平传感器感知到倒圆台外壳2向一侧倾倒时，控制模块3控制回转气缸启动，带动平衡板30向转动，同时控制电动推杆33伸出，此时配重块32位于平衡板30远离倒圆台外壳2倾倒的方向，倒圆台外壳2倾倒角度越大，控制模块3控制电动推杆33伸出距离越远，当水平传感器监测到倒圆台外壳2倾斜角度变小，则电动推杆33控制配重块32向平衡板30圆心方向运动，当水平传感器监测到倒圆台外壳2重新水平后，配重块32位于平衡板30圆心处。

本发明针对现有监测设备插入河流深处易出现晃动倾斜影响监测准确、漂浮类监测设备无法保证稳定的问题做出改进，具备以下有益效果：

1、设置漂浮在水面的圆台，并同时设置可插入土层的定位锥部分，通过绳索将圆台和定位锥相连，通过测量绳索的长度监测水位高度，防止了插入式监测设备可能因倾斜晃动等出现的监测不准确情况；

2、设置正向的圆台底座和倒置的倒圆台外壳，同时设置下部定位圆台，从而降低本装置受水流的影响，配合绳索保证本装置能够在监测点区域稳定检测；

3、设置水平传感器，并配合水平传感器设置配重调节系统，从而降低本装置受水流冲击出现的晃动，同时设置四组绳索和钻杆，进一步降低晃动对监测数据的影响；

4、设置扇叶环和扇叶，从而使得本装置具备自发电的能力，同时设置限位销，使得各个方向的水流均能带动扇叶环转动，具备发电能力的同时也使得本装置具备一定的导流卸力能力，进一步保证了本装置的稳定；

本发明结构简洁，能有效的提高河流水位监测的准确性，同时具备自发电能力，从而能实现长时间连续监测，实用性强。

Claims (10)

1.一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，包括圆台底座（1），所述的圆台底座（1）上端同轴一体连接有倒圆台外壳（2），所述的倒圆台外壳（2）内固定连接有控制模块（3），所述的倒圆台外壳（2）侧壁转动连接有多个卷筒（4），每个所述的卷筒（4）上均卷绕有另一端固定连接有定位锥的绳索（5）；

所述的定位锥包括固定连接在绳索（5）一端的圆柱外壳（6），所述的圆柱外壳（6）下端滑动连接有钻头（7），所述的圆柱外壳（6）内固定连接有进给螺纹套（8），所述的进给螺纹套（8）上方设置有转动连接在圆柱外壳（6）内的驱动方轴（9），所述的驱动方轴（9）和固定连接在圆柱外壳（6）内的定位动力源相连，所述的驱动方轴（9）外上下滑动连接有进给螺杆（10），所述的进给螺杆（10）和所述的进给螺纹套（8）螺纹配合，所述的进给螺杆（10）下端面开设有驱动孔（11），所述的钻头（7）滑动连接在圆柱外壳（6）内的一端固定连接有能够和所述的驱动孔（11）配合的从动块（12）。

2.根据权利要求1所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的钻头（7）为圆锥状且尖锥一端远离圆柱外壳（6），所述的钻头（7）最大直径大于圆筒外壳外径，所述的钻头（7）侧壁均匀的固定连接有多个研磨块（13），所述的钻头（7）上开设有若干通孔（14），若干所述的通孔（14）分别穿过多个所述的研磨块（13）。

3.根据权利要求2所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的钻头（7）端面上固定连接有多个导向块（15），每个所述的导向块（15）一端均为倾斜的斜面且斜面下边沿和钻头（7）端面相接，每个所述的导向块（15）另一端为竖直平面。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的圆柱外壳（6）上端固定转动连接有多个翼板（16），每个所述的翼板（16）转轴上均同轴固定连接有翼板涡轮（17），每个所述的翼板涡轮（17）一侧均啮合有翼板蜗杆（18），每个所述的翼板蜗杆（18）置于圆柱外壳（6）内的一端均同轴固定连接有从动锥齿轮（19），每个所述的从动锥齿轮（19）旁均啮合有同一个转动连接在圆柱外壳（6）内的驱动锥齿轮（20），所述的驱动锥齿轮（20）和所述的定位动力源相连；

所述的驱动孔（11）底面固定连接为定位压力传感器（21），所述的定位压力传感器（21）和所述的定位动力源相连。

5.根据权利要求4所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的驱动孔（11）为圆形孔，所述的从动块（12）为圆柱形，所述的从动块（12）侧壁均匀的固定连接有若干从动销（22），每个所述的从动销（22）远离钻头（7）一端为均尖锥状；

所述的圆形孔侧壁固定连接有若干定位销（23），每个所述的定位销（23）朝向钻头（7）一端均为尖锥状。

6.根据权利要求4所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的圆柱外壳（6）上端滑动连接有活动板（24），所述的活动板（24）和所述的绳索（5）固定连接，所述的活动板（24）上方设置有固定连接在圆柱外壳（6）内的绳索压力传感器（25），所述的绳索压力传感器（25）和所述的控制模块（3）电连接；

所述的倒圆台外壳（2）内固定连接有和所述的卷筒（4）相连的卷筒（4）动力源，所述的控制模块（3）和所述的卷筒（4）动力源相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的卷筒（4）侧壁同轴固定连接有卷筒驱动齿轮（26），所述的卷筒驱动齿轮（26）旁啮合有转动连接在倒圆台外壳（2）内的卷筒从动齿轮（27），所述的卷筒从动齿轮（27）同轴固定连接有计步驱动皮带轮（28），所述的计步驱动皮带轮（28）和转动连接在倒圆台外壳（2）内的计步从动皮带轮（29）之间通过皮带相连；

所述的计步从动皮带轮（29）和所述的控制模块（3）电连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的倒圆台外壳（2）内固定连接有水平传感器，所述的水平传感器和所述的控制模块（3）电连接；

所述的倒圆台外壳（2）内转动连接有平衡板（30），所述的平衡板（30）下端和固定连接在倒圆台外壳（2）内的回转气缸相连，所述的平衡板（30）上固定连接有平衡滑轨（31），所述的平衡滑轨（31）内滑动连接有配重块（32），所述的平衡板（30）上固定有另一个和配重块（32）固定连接的电动推杆（33），所述的电动推杆（33）、回转气缸均和所述的控制模块（3）电连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的圆台底座（1）上端固定连接有连接圆柱（34），所述的连接圆柱（34）上端固定连接有所述的倒圆台外壳（2）；

所述的连接圆柱（34）同轴转动连接有扇叶环（35），所述的扇叶环（35）侧壁转动连接有若干扇叶（36），每个所述的扇叶（36）一侧均设置有两个固定连接在扇叶环（35）侧壁的限位销（37）。

10.根据权利要求1或9所述的一种基于控制科学的水位监测装置，其特征在于，所述的圆台底座（1）下端同轴固定连接有定位圆台（38），所述的定位圆台（38）和圆台底座（1）接触一段直径大而另一端直径小。

Images