CN113009596B - 一种雨量监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种雨量监测装置，属于雨量监测设备领域，包括箱体、降雨模拟系统和雨量监测系统；箱体顶部设置有玻璃罩，降雨模拟系统包括供回水模块和旋转下喷式喷头，旋转下喷式喷头设置在玻璃罩顶板内壁；供回水模块包括水箱和设置在水箱中的水泵，水泵为旋转下喷式喷头供水，水箱设置在箱体内；雨量监测系统包括支撑平台、相机控制平台及设置在相机控制平台上的相机，相机控制平台上设置有平台防水罩，支撑平台底部与箱体顶部转动连接，支撑平台底部设置有角度调节装置，相机控制平台带动相机在平面内沿X轴和Y轴移动，平台防水罩四周与玻璃罩中间留有缝隙。该该装置可以精确模拟降雨情况，实时性好、能耗低、自动化程度高。

Description

一种雨量监测装置
技术领域
本发明属于雨量监测设备领域，具体涉及一种雨量监测装置。
背景技术
我国国土面积辽阔，大部分地区属于温带季风气候或亚热带季风气候，这两种气候条件的共同特点在于每年的春、夏季均会有较丰沛的降水。尤其在长江中下游和华南地区，每年在夏季可能出现大范围、高强度的降水，从而给人民群众的生产生活带来不便。特别是在公共交通、运输领域，过大的降水量不仅会影响运输效率，在某些严重的情况下，甚至会破坏运输设施如铁路路基、机场跑道等从而引发交通事故。因此，为了确保交通运输的安全，应及时将交通运输沿线的雨量信息反馈到管理部门，以便于对可能出现的灾害采取及时的预防措施。
目前国内外已有的降雨观测装置，主要可分为机械式以及光学探测式两种。机械式雨量计原理主要为计算在一定时间内容器盛装的雨量来评估降雨等级及降水量；光学探测式雨量计则是利用雨滴在光场中对光线的散射或折射作用来测算雨场中的雨滴大小；机械式雨量计较为精确地检测降雨量，但不能满足检测时的实时性；光学探测式可以满足实时性要求。但大多数只用来通过雨滴大小来估测降雨等级，不能获得精确降雨量。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种雨量监测装置。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种雨量监测装置，包括箱体、降雨模拟系统和雨量监测系统；
所述箱体顶部设置有玻璃罩，所述降雨模拟系统包括供回水模块和旋转下喷式喷头，所述旋转下喷式喷头设置在所述玻璃罩顶板内壁；所述供回水模块包括水箱和设置在所述水箱中的水泵，所述水泵为所述旋转下喷式喷头供水，所述水箱设置在所述箱体内；
所述雨量监测系统包括支撑平台、设置在所述支撑平台上的相机控制平台及设置在所述相机控制平台上的相机，所述相机控制平台上设置有平台防水罩，所述支撑平台底部与所述箱体顶部转动连接，所述支撑平台底部设置有角度调节装置，所述相机控制平台带动所述相机在平面内沿X轴和Y轴移动，所述平台防水罩四周与所述玻璃罩中间留有缝隙。
优选地，所述相机控制平台为工字型线性XY同步带滑台，所述相机设置在所述工字型线性XY同步带滑台上。
优选地，所述箱体顶部两个对边中间均设置有轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述轴承之间设置有转轴，所述支撑平台底部中间设置有限位块，所述转轴穿过所述限位块、其两端分别与两个所述轴承的内圈固定连接，所述角度调节装置设置在所述支撑平台底部一侧。
优选地，所述水箱底部设置有通孔，所述通孔四周设置有挡水柱；所述角度调节装置包括电机、丝杠、滑块和连接杆，所述箱体内部设置有竖向的支架，所述电机设置在所述支架上，所述丝杠一端与所述电机的输出轴传动连接、另一端与所述支架转动连接，所述滑动套接在所述丝杠上并与所述丝杠螺纹连接，所述连接杆下端与所述滑块固定连接，上端穿过所述通孔并通过铰链与所述支撑平台底部一侧连接。
优选地，还包括控制器，所述控制器用于控制所述旋转下喷式喷头、水泵、工字型线性XY同步带滑台及电机的运行。
优选地，所述水泵为自动自吸式变频增压泵。
优选地，所述箱体内壁四角均设置有撑杆，所述水箱设置在所述撑杆上。
优选地，所述箱体底部设置有万向刹车脚轮。
包括水泵系统、喷淋系统、相机控制平台、智能控制系统、玻璃罩和底座；
所述底座为整个系统的承重部分，所述水泵系统和智能控制系统设置在所述底座内，所述相机控制平台和玻璃罩均设置在所述底座上，所述玻璃罩将所述相机控制平台罩在里面；
所述水泵系统由全自动自吸式变频增压泵、水箱构成，实现喷淋系统的压力供给，并由箱体将喷淋后的水进行回收至水箱，循环使用；压力调节范围：1公斤～3公斤；
所述喷淋系统实现人工模拟下雨环境；
所述智能控制系统包含PC、伺服电机的电源系统、驱动系统和相机控制系统，由PC控制。
所述玻璃罩保护相机及伺服电机，隔离水环境，采用有机玻璃材质，重量轻，清晰度高。
优选地，所述相机控制平台在安装平面上安装有工字型同步带滑轨，由步进/伺服电机驱动，实现滑块可沿X轴、Y轴向进行移动，将相机固定在滑块上即可实现由控制器控制相机在安装平面内500*500范围内任意移动。
同时，安装平面下安装有轴承，通过滚珠丝杆直线滑台模组链接，即可实现安装平面旋转的精确控制。
本发明提供的雨量监测装置具有以下有益效果：
该装置包括箱体、降雨模拟系统和雨量监测系统；通过降雨模拟系统的旋转下喷式喷头可形象、精确模拟降雨情况；雨量监测系统包括支撑平台、相机控制平台及设置在相机控制平台上的相机，相机控制平台带动相机在平面内沿X轴和Y轴移动，调节相机的图像采集范围，同时可通过设置在支撑平台底部的角度调节装置调整相机的图像采集角度，实现全方位的精确采集，平台防水罩四周与玻璃罩中间留有缝隙，具有成本低、精度高、实时性好、能耗低、自动化程度高的优点；可用于气象领域，作为分布式雨量监测系统，形成实时分布式局部雨量监测，可作为地质灾害预警、气候观测、人工影响天气等应用场合最有效直接的检测手段；也可在军事领域作为导弹光学导引头，光瞄系统的抗环境干扰的有效实验手段，模拟不同雨量下的环境影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的雨量监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1的雨量监测装置的内部结构示意图；
图3为图2的A部局部示意图；
图4为箱体的结构示意图。
附图标记说明：
箱体1、玻璃罩2、旋转下喷式喷头3、水箱4、支撑平台5、相机控制平台6、相机7、平台防水罩8、万向刹车脚轮9、轴承座10、轴承11、转轴12、挡水柱13、电机14、丝杠15、滑块16、连接杆17、支架18、铰链19、撑杆20。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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。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。
实施例1
本发明提供了一种雨量监测装置，具体如图1至图4所示，包括箱体1、降雨模拟系统和雨量监测系统；
箱体1顶部设置有玻璃罩2，降雨模拟系统包括供回水模块和旋转下喷式喷头3，旋转下喷式喷头3设置在玻璃罩2顶板内壁；供回水模块包括水箱4和设置在水箱4中的水泵，水泵的出水口与旋转下喷式喷头3连通，水泵为旋转下喷式喷头3供水，水箱4设置在箱体1内；具体的，本实施例中，箱体1内壁四角均设置有撑杆20，水箱4设置在撑杆20上。通过降雨模拟系统的旋转下喷式喷头可形象、精确模拟降雨情况；本实施例中，水泵为自动自吸式变频增压泵，压力调节范围为1公斤～3公斤；
自动自吸式变频增压泵实现降雨模拟系统的压力供给，降雨模拟系统人工模拟下雨环境。
雨量监测系统包括支撑平台5、设置在支撑平台5上的相机控制平台6及设置在相机控制平台6上的相机7，相机控制平台6上设置有平台防水罩8，平台防水罩8将整个相机控制平台6包裹在内部，平台防水罩8保护内部的相机控制平台6及相机7，隔离水环境，平台防水罩8采用有机玻璃材质，重量轻，清晰度高。支撑平台5底部与箱体1顶部转动连接，支撑平台5底部设置有角度调节装置，相机控制平台6带动相机7在平面内沿X轴和Y轴移动，平台防水罩8四周与玻璃罩2中间留有缝隙，具体的，玻璃罩2底部四周设置在箱体1内且四周与箱体1顶部内部四周密封连接，使得旋转下喷式喷头3喷下的水穿过缝隙后再次回收至水箱4，循环使用。相机控制平台带动相机在平面内沿X轴和Y轴移动，调节相机的图像采集范围，同时可通过设置在支撑平台底部的角度调节装置调整相机的图像采集角度，实现全方位的精确采集，平台防水罩四周与玻璃罩中间留有缝隙，具有成本低、精度高、实时性好、能耗低、自动化程度高的优点。
进一步地，如图2所述，本实施例中，相机控制平台6为现有的工字型线性XY同步带滑台，相机7设置在工字型线性XY同步带滑台上。工字型线性XY同步带滑台包括伺服电机、滑轨、传输皮带等构成，皮带上设置有滑块，相机7安装在顶部的滑块上，电机带动传输皮带在滑轨内转动，进而带动滑块16可沿X轴、Y轴向移动，即可实现相机7在安装平面内范围内任意移动。本实施例中，相机7的移动范围为500*500。
具体的，如图1和图4所示，本实施例中，箱体1顶部两个对边中间均设置有轴承座10，轴承座10内设置有轴承11，两个轴承11之间设置有转轴12，支撑平台5底部中间设置有限位块，转轴12穿过限位块、其两端分别与两个轴承11的内圈固定连接，角度调节装置设置在支撑平台5底部一侧。转轴12可绕两端的轴承11转动，进而带支撑平台5转动，实现相机控制平台6及相机7的角度变换。
进一步地，如图3所示，本实施例中，水箱4底部设置有通孔，通孔四周设置有挡水柱13；角度调节装置包括电机14、丝杠15、滑块16和连接杆17，箱体1内部设置有竖向的支架18，电机14设置在支架18上，丝杠15一端与电机14的输出轴传动连接、另一端与支架18转动连接，滑动套接在丝杠15上并与丝杠15螺纹连接，连接杆17下端与滑块16固定连接。为了保证在支撑平台5倾斜时连接杆17保持垂直状态，连接杆17上端穿过通孔通过铰链19与支撑平台5底部一侧连接。电机14带动丝杠15转动，滑块16沿丝杠15高度方向移动，进而带动连接杆17上升或下降，从而实现连接杆17向上推或向下拉支撑平台5，使支撑平台5的倾斜角度发送变化，实现相机7图像采集角度的改变，通过上述结构可实现相机7旋转的精确控制。本实施例中，相机控制平台6使相机7在平面内实现两个自由度的位置移动(±300mm)，并且通过上角度调节装置实现安装平面在±30°内倾斜.
为了实现智能化自动控制，本实施例中，还包括控制器，控制器用于控制旋转下喷式喷头3、水泵、工字型线性XY同步带滑台及电机14的运行。
为了方便装置的移动，本实施例中，箱体1底部设置有万向刹车脚轮9。
本实施例中，旋转下喷式喷头3采用美国Spaying System公司生产的FullJet旋转下喷式喷头。使用时，可以选择三种喷嘴模拟不同的场景：
模拟小雨：喷嘴HHSQ6：进水压力1.5公斤，流量3.2l/min，喷射高度A＝1米，喷雾边长D＝1米；螺纹1/8”。
模拟小到中雨：喷嘴HH12SQ:进水压力1.5公斤，流量6.5l/min，喷射高度A＝1米，喷雾边长D＝1.2米；螺纹1/4”。
模拟中雨大雨：喷嘴HH18SQ:进水压力1.5公斤，流量9.7l/min，喷射高度A＝1米，喷雾边长D＝1.3米；螺纹3/8”。
使用时，在水箱4内存放一定的水，通过水泵将向旋转下喷式喷头3供水，打开旋转下喷式喷头3模拟下雨情况。在整个模拟过程中，相机7实时采集雨量情况，同时可通过角度调节装置调整支撑平台5的倾斜角度，进而调整相机7的观测角度，采集不同方向的降雨情况。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种雨量监测装置，其特征在于，包括箱体(1)、降雨模拟系统和雨量监测系统；
所述箱体(1)顶部设置有玻璃罩(2)，所述降雨模拟系统包括供回水模块和旋转下喷式喷头(3)，所述旋转下喷式喷头(3)设置在所述玻璃罩(2)顶板内壁；所述供回水模块包括水箱(4)和设置在所述水箱(4)中的水泵，所述水泵为所述旋转下喷式喷头(3)供水，所述水箱(4)设置在所述箱体(1)内；
所述雨量监测系统包括支撑平台(5)、设置在所述支撑平台(5)上的相机控制平台(6)及设置在所述相机控制平台(6)上的相机(7)，所述相机控制平台(6)上设置有平台防水罩(8)，所述支撑平台(5)底部与所述箱体(1)顶部转动连接，所述支撑平台(5)底部设置有角度调节装置，所述相机控制平台(6)带动所述相机(7)在平面内沿X轴和Y轴移动，所述平台防水罩(8)四周与所述玻璃罩(2)中间留有缝隙；
所述水箱(4)底部设置有通孔，所述通孔四周设置有挡水柱(13)；所述角度调节装置包括电机(14)、丝杠(15)、滑块(16)和连接杆(17)，所述箱体(1)内部设置有竖向的支架(18)，所述电机(14)设置在所述支架(18)上，所述丝杠(15)一端与所述电机(14)的输出轴传动连接、另一端与所述支架(18)转动连接，所述滑块(16)套接在所述丝杠(15)上并与所述丝杠(15)螺纹连接，所述连接杆(17)下端与所述滑块(16)固定连接，上端穿过所述通孔并通过铰链(19)与所述支撑平台(5)底部一侧连接。
2.根据权利要求1所述的雨量监测装置，其特征在于，所述相机控制平台(6)为工字型线性XY同步带滑台，所述相机(7)设置在所述工字型线性XY同步带滑台上。
3.根据权利要求1所述的雨量监测装置，其特征在于，所述箱体(1)顶部两个对边中间均设置有轴承座(10)，所述轴承座(10)内设置有轴承(11)，两个所述轴承(11)之间设置有转轴(12)，所述支撑平台(5)底部中间设置有限位块，所述转轴(12)穿过所述限位块、其两端分别与两个所述轴承(11)的内圈固定连接，所述角度调节装置设置在所述支撑平台(5)底部一侧。
4.根据权利要求2所述的雨量监测装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于控制所述旋转下喷式喷头(3)、水泵、工字型线性XY同步带滑台及电机(14)的运行。
5.根据权利要求4所述的雨量监测装置，其特征在于，所述水泵为自动自吸式变频增压泵。
6.根据权利要求1所述的雨量监测装置，其特征在于，所述箱体(1)内壁四角均设置有撑杆(20)，所述水箱(4)设置在所述撑杆(20)上。
7.根据权利要求1所述的雨量监测装置，其特征在于，所述箱体(1)底部设置有万向刹车脚轮(9)。
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