CN113031111B - 一种气候变化下水文干旱辅助监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，涉及水文旱情领域，针对现有河流表明悬浮物容易撞坏评估监测装置，评估装置太阳能光伏板容易附着脏污的问题，现提出如下方案，其包括漂浮底座、支架和光伏箱，所述漂浮底座朝向水流来向的一侧固定安装有防撞滤网，所述漂浮底座上安装有两组对称设置的清洁机构，所述光伏箱的顶部安装有光伏板，所述旋转轴的上端延伸至光伏板的上方并固定安装有贴合光伏板上表面的清扫杆，所述漂浮底座内腔设置有传动机构，所述传动机构为清洁机构和清扫杆同时提供驱动力。本发明通过防撞滤网实现对装置的防护，同时转化水流的驱动力实现清洁机构、清扫杆以及封堵板的正常运行，十分节能环保。

Description

一种气候变化下水文干旱辅助监测装置

技术领域

本发明涉及水文旱情领域，尤其涉及一种气候变化下水文干旱辅助监测装置。

背景技术

水文干旱侧重地表或地下水水量的短缺，Linsley等(1975)把水文干旱定义为:“某一给定的水资源管理系统下，河川径流在一定时期内满足不了供水需要”。如果在一段时期内，流量持续低于某一特定的阀值，则认为发生了水文干旱，阀值的选择可以依据流量的变化特征，或者根据水需求量来确定。

水文旱情在进行评估和防患时，常常需要通过监测装置对各类气象数据和河流数据进行测定，通过监测的数据进行旱情评估以及作出应对措施，评估监测装置大多安装在河道中进行数据的采集，河流表明常常漂浮有悬浮物，这些悬浮物容易撞坏评估监测装置，导致监测失准，无法及时准确的提供数据，使得水文旱情的评估不准确，无法提前采取应对措施，且评估装置设置在河道上，一般采用太阳能最为能源，太阳能光伏板长期暴露在外，容易附着脏污，导致光电转化效率降低，为此我们设计出一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在河流表明悬浮物容易撞坏评估监测装置，导致监测失准，使得水文旱情的评估不准确，评估装置一般采用太阳能最为能源，太阳能光伏板长期暴露在外，容易附着脏污，导致光电转化效率降低的缺点，而提出的一种气候变化下水文干旱辅助监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，包括漂浮底座、支架和光伏箱，所述支架固定安装于漂浮底座的底部，所述光伏箱通过支杆安装于漂浮底座的上方，所述漂浮底座的周围固定安装有漂浮体，所述漂浮底座的底部折叠安装有流量计，所述支架通过三组固定缆绳呈三角形结构固定连接在河道底部，所述光伏箱的外部通过环形架固定安装有气象监测器，所述漂浮底座朝向水流来向的一侧固定安装有防撞滤网，所述漂浮底座上安装有两组对称设置的清洁机构，所述清洁机构用于对防撞滤网的前侧进行清洁，所述光伏箱的顶部安装有光伏板，所述漂浮底座和光伏箱沿其圆心处转动安装有旋转轴，所述旋转轴的下端延伸至漂底座的内部，上端延伸至光伏板的上方并固定安装有贴合光伏板上表面的清扫杆，所述漂浮底座内转动安装有驱动杆，所述驱动杆的两端延伸至其外部并固定安装有驱动水轮，所述漂浮底座内腔设置有传动机构，且传动机构与驱动杆传动连接，所述传动机构为清洁机构和清扫杆同时提供驱动力；

所述驱动杆上固定安装有驱动齿轮，所述传动机构包括传动齿轮一、固定设置于传动齿轮一边缘处的限位滑块、同轴安装的传动齿轮二和传动齿轮三、条形限位环、支撑座、滑动杆和固定设置在滑动杆两侧的齿条，所述传动齿轮一与驱动齿轮位于同一纵向平面内并相互啮合，所述传动齿轮二和传动齿轮三同轴安装于相互平行的两个水平面内，且传动齿轮二与传动齿轮一相互垂直啮合，所述旋转轴的下端固定安装有传动齿轮四，所述传动齿轮四与传动齿轮三相啮合，所述条形限位环固定安装在滑动杆的一端且沿纵向设置，所述限位滑块滑动限位在条形限位环内，所述滑动杆滑动安装在支撑座上；

所述清洁机构包括旋转支撑杆、传动齿轮五、伸缩支撑横杆和清洁刷，所述旋转支撑杆纵向转动安装于漂浮底座的内部且位于滑动杆的一侧，所述旋转支撑杆上固定安装有传动齿轮五，所述传动齿轮五与齿条相啮合，所述旋转支撑杆的上端延伸至漂浮底座的外部并与伸缩支撑横杆的一端固定连接，所述伸缩支撑横杆的另一端固定安装有贴合防撞滤网设置的清洁刷；

所述光伏板上开有扇形槽口，所述光伏箱内腔位于扇形槽口的正下方停放有监测无人机，所述光伏箱内贴合光伏板的底部转动安装有封堵板，所述封堵板靠近光伏板圆心处固定设置有旋转底座，所述旋转底座为两端贯通的管状结构，且一端转动安装在光伏板的圆心处，所述旋转底座的下端外壁固定安装有传动齿轮六，所述旋转轴的上端穿过旋转底座延伸至光伏板的上方，所述旋转轴位于传动齿轮六的下方固定安装有传动齿轮七，所述光伏箱内位于旋转轴的一侧安装有控制组件，所述控制组件控制封堵板的旋转动作；

所述控制组件包括电磁铁、复位弹簧、旋转棱柱、传动齿轮八、轴套、传动齿轮九以及衔铁块，所述旋转棱柱转动安装于旋转轴的一侧且二者相平行，所述旋转棱柱的上端固定安装有传动齿轮八，所述传动齿轮八与传动齿轮六相啮合，所述传动齿轮九固定安装于轴套上，所述轴套的中部开设有与旋转棱柱相匹配的轴孔，且轴套套在旋转棱柱上，所述衔铁块转动安装在轴套上，且衔铁块位于传动齿轮的下方，所述衔铁块与光伏箱底部之间安装有复位弹簧，所述电磁铁位于衔铁块的下方；

所述电磁铁通电产生磁性吸附衔铁块带动传动齿轮九向下位移与传动齿轮七啮合从而带动封堵板转动，所述电磁铁断电，复位弹簧向上弹起衔铁块，传动齿轮九与传动齿轮七交错，所述封堵板停止转动。

优选的，所述气象监测器包括风力、风向测定仪、湿度传感器、温度传感器、光线传感器。

优选的，所述光伏箱内安装有光伏变压组件和控制器，所述光伏变压组件与光伏板电性连接，所述光伏变压组件为控制器供电，所述控制器通过无线网络与远程监控中心连接。

优选的，所述封堵板包括支撑底板、支撑弹簧以及扇形板，所述支撑底板与旋转底座固定连接，所述扇形板设置于支撑底板的上方，且二者之间通过支撑弹簧连接；所述扇形槽口和扇形板的两侧直线边均设置为斜面，呈“八”字形结构，且所述扇形槽口和扇形板的大小向匹配。

本发明的有益效果为：

1、防撞滤网设置在水流来向，避免悬浮物撞击和附着于评估装置，有效的保护了评估装置；

2、驱动水轮将水流的驱动力传动至传动机构，传动机构带动清扫机构对防撞滤网进行清洁；带动清扫杆对光伏板表面进行清洁；同时配合控制组件驱动封堵板的启停；仅仅通过水力的驱动力，完成对三个部件提供驱动力，且进行三个部件驱动时互不干扰，无需外加动能，十分节能环保，纯粹的机械结构保证了装置运行的可靠性；

本发明设计新颖，结构简单，使用便捷，通过防撞滤网实现对装置的防护，同时转化水流的驱动力实现清洁机构、清扫杆以及封堵板的正常运行，十分节能环保，且监测的各项数据形成数据库，并生成比对报表，能够快速准确的对水文旱情作出评估和应对措施。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的漂浮底座的侧剖图；

图3为本发明的漂浮底座的俯剖图；

图4为图3中的A处放大图；

图5为本发明的漂浮底座的仰视图；

图6为本发明的光伏箱的俯视图；

图7为本发明的光伏箱的侧剖图；

图8为图7中的B处放大图；

图9为本发明的控制组件的爆炸示意图；

图10为本发明的封堵板的结构示意图；

图11为本发明的封堵板进行封堵动作的状态示意图；

图中标号：1漂浮底座、2支架、3光伏箱、4固定缆绳、5流量计、6漂浮体、7防撞滤网、8驱动水轮、9驱动杆、10驱动齿轮、11传动齿轮一、12限位滑块、13条形限位环、14支撑座、15滑动杆、16齿条、17传动齿轮五、18旋转支撑杆、19伸缩支撑横杆、20清洁刷、21传动齿轮二、22传动齿轮三、23旋转轴、24传动齿轮四、25环形架、26气象监测器、27光伏板、28清扫杆、29扇形槽口、30封堵板、301支撑底板、302支撑弹簧、303扇形板、31旋转底座、32传动齿轮六、33传动齿轮七、34电磁铁、35旋转棱柱、36传动齿轮八、37轴套、38传动齿轮九、39衔铁块、40复位弹簧。

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。

参照图1-5，一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，包括漂浮底座1、支架2和光伏箱3，支架2固定安装于漂浮底座1的底部，光伏箱3通过支杆安装于漂浮底座1的上方，漂浮底座1的周围固定安装有漂浮体6，漂浮底座1的底部折叠安装有流量计5，支架2通过三组固定缆绳4呈三角形结构固定连接在河道底部，光伏箱3的外部通过环形架25固定安装有气象监测器26，气象监测器26包括风力、风向测定仪、湿度传感器、温度传感器、光线传感器，漂浮底座1朝向水流来向的一侧固定安装有防撞滤网7，漂浮底座1上安装有两组对称设置的清洁机构，清洁机构用于对防撞滤网7的前侧进行清洁，光伏箱3的顶部安装有光伏板27，漂浮底座1和光伏箱3沿其圆心处转动安装有旋转轴23，旋转轴23的下端延伸至漂底座1的内部，上端延伸至光伏板27的上方并固定安装有贴合光伏板27上表面的清扫杆28，漂浮底座1内转动安装有驱动杆9，驱动杆9的两端延伸至其外部并固定安装有驱动水轮8，漂浮底座1内腔设置有传动机构，且传动机构与驱动杆9传动连接，传动机构为清洁机构和清扫杆28同时提供驱动力；

驱动杆9上固定安装有驱动齿轮10，传动机构包括传动齿轮一11、固定设置于传动齿轮一11边缘处的限位滑块12、同轴安装的传动齿轮二21和传动齿轮三22、条形限位环13、支撑座14、滑动杆15和固定设置在滑动杆15两侧的齿条16，传动齿轮一11与驱动齿轮10位于同一纵向平面内并相互啮合，传动齿轮二21和传动齿轮三22同轴安装于相互平行的两个水平面内，且传动齿轮二21与传动齿轮一11相互垂直啮合，旋转轴23的下端固定安装有传动齿轮四24，传动齿轮四24与传动齿轮三22相啮合，条形限位环13固定安装在滑动杆15的一端且沿纵向设置，限位滑块12滑动限位在条形限位环13内，滑动杆15滑动安装在支撑座14上；

清洁机构包括旋转支撑杆18、传动齿轮五17、伸缩支撑横杆19和清洁刷20，旋转支撑杆18纵向转动安装于漂浮底座1的内部且位于滑动杆15的一侧，旋转支撑杆18上固定安装有传动齿轮五17，传动齿轮五17与齿条16相啮合，旋转支撑杆18的上端延伸至漂浮底座1的外部并与伸缩支撑横杆19的一端固定连接，伸缩支撑横杆19的另一端固定安装有贴合防撞滤网7设置的清洁刷20。

光伏箱3内安装有光伏变压组件和控制器，光伏变压组件与光伏板27电性连接，光伏变压组件为控制器供电，控制器通过无线网络与远程监控中心连接。

本实施例中，将装置放入河道中并通过底部支架2上的固定缆绳4与河道底部固定连接，且固定缆绳4呈三角形分布，提高评估装置在河道中的稳定性，评估装置通过周围的漂浮体6浮在水面上，流量计5、气象监测器26监测各项数据，并传送中控制器通过无线网络发送至远程监控中心平台的数据库中用于生成评估对比报表，漂浮底座1浮在水中上，水流来向的防撞滤网7阻挡悬浮物，有效的对装置进行保护，提高数据监测的准确性，水流驱动两侧的驱动水轮8旋转，从而带动驱动杆9转动，驱动杆9通过其上的驱动齿轮10带动传动齿轮一11转动，传动齿轮一11上的限位滑块12跟随转动并在条形限位环13中滑动，迫使条形限位环13带动滑动杆15做直线式的往复运动，滑动杆15进行直线式的往复运动时，通过两侧的齿条16与清洁机构的传动齿轮五17进行正反转动，从而通过旋转支撑杆18带动伸缩支撑横杆19进行摆动，伸缩支撑横杆19进行摆动时带动清洁刷20沿防撞滤网7表面刷洗清洁，避免悬浮物附着在防撞滤网7上；

同时，传动齿轮一11转动时，带动传动齿轮二21、传动齿轮三22旋转，传动齿轮三22与传动齿轮四24啮合，从而使得旋转轴23转动，而旋转轴23又能带动清扫杆28旋转对光伏板27表面进行清洁。

仅仅通过水力的驱动力，完成对上述部件提供驱动力，无需外加动能，十分节能环保，纯粹的机械结构保证了装置运行的可靠性。

实施例二

参照图6-11，本实施例与实施例一不同之处在于设置有无人机以及封堵板30，并通过控制组件实现对封堵板30的启停，本实施例中，光伏板27上开有扇形槽口29，光伏箱3内腔位于扇形槽口29的正下方停放有监测无人机，光伏箱3内贴合光伏板27的底部转动安装有封堵板30，封堵板30靠近光伏板27圆心处固定设置有旋转底座31，旋转底座31为两端贯通的管状结构，且一端转动安装在光伏板27的圆心处，旋转底座31的下端外壁固定安装有传动齿轮六32，旋转轴23的上端穿过旋转底座31延伸至光伏板27的上方，旋转轴23位于传动齿轮六32的下方固定安装有传动齿轮七33，光伏箱3内位于旋转轴23的一侧安装有控制组件，控制组件控制封堵板30的旋转动作。

控制组件包括电磁铁34、复位弹簧40、旋转棱柱35、传动齿轮八36、轴套37、传动齿轮九38以及衔铁块39，旋转棱柱35转动安装于旋转轴23的一侧且二者相平行，旋转棱柱35的上端固定安装有传动齿轮八36，传动齿轮八36与传动齿轮六32相啮合，传动齿轮九38固定安装于轴套37上，轴套37的中部开设有与旋转棱柱35相匹配的轴孔，且轴套37套在旋转棱柱35上，衔铁块39转动安装在轴套37上，且衔铁块39位于传动齿轮9的下方，衔铁块39与光伏箱3底部之间安装有复位弹簧40，电磁铁34位于衔铁块39的下方。

电磁铁34通电产生磁性吸附衔铁块39带动传动齿轮九38向下位移与传动齿轮七33啮合从而带动封堵板30转动，电磁铁34断电，复位弹簧40向上弹起衔铁块39，传动齿轮九38与传动齿轮七33交错，封堵板30停止转动。

封堵板30包括支撑底板301、支撑弹簧302以及扇形板303，支撑底板301与旋转底座31固定连接，扇形板303设置于支撑底板301的上方，且二者之间通过支撑弹簧302连接；扇形槽口29和扇形板303的两侧直线边均设置为斜面，呈“八”字形结构，且扇形槽口29和扇形板303的大小向匹配。

本实施例中，旋转轴23在水力驱动旋转时，需要无人机飞出进行图像采集时，电磁铁34通电产生磁性吸附衔铁块39并带动传动齿轮九38向下位移与传动齿轮七33啮合，从而带使得旋转轴23带动旋转底座31旋转，封堵板30随即转动打开扇形槽口29，完全打开扇形槽口29后，电磁铁34断电，复位弹簧40向上弹起衔铁块39，传动齿轮九38与传动齿轮七33交错，封堵板30停止转动，关闭扇形槽口29只需再次对电磁铁34通电，直至封堵板30封堵住扇形槽口29后断电既可。

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”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，包括漂浮底座(1)、支架(2)和光伏箱(3)，所述支架(2)固定安装于漂浮底座(1)的底部，所述光伏箱(3)通过支杆安装于漂浮底座(1)的上方，所述漂浮底座(1)的周围固定安装有漂浮体(6)，所述漂浮底座(1)的底部折叠安装有流量计(5)，所述支架(2)通过三组固定缆绳(4)呈三角形结构固定连接在河道底部，所述光伏箱(3)的外部通过环形架(25)固定安装有气象监测器(26)，其特征在于，所述漂浮底座(1)朝向水流来向的一侧固定安装有防撞滤网(7)，所述漂浮底座(1)上安装有两组对称设置的清洁机构，所述清洁机构用于对防撞滤网(7)的前侧进行清洁，所述光伏箱(3)的顶部安装有光伏板(27)，所述漂浮底座(1)和光伏箱(3)沿其圆心处转动安装有旋转轴(23)，所述旋转轴(23)的下端延伸至漂浮底座(1)的内部，上端延伸至光伏板(27)的上方并固定安装有贴合光伏板(27)上表面的清扫杆(28)，所述漂浮底座(1)内转动安装有驱动杆(9)，所述驱动杆(9)的两端延伸至其外部并固定安装有驱动水轮(8)，所述漂浮底座(1)内腔设置有传动机构，且传动机构与驱动杆(9)传动连接，所述传动机构为清洁机构和清扫杆(28)同时提供驱动力；

所述驱动杆(9)上固定安装有驱动齿轮(10)，所述传动机构包括传动齿轮一(11)、固定设置于传动齿轮一(11)边缘处的限位滑块(12)、同轴安装的传动齿轮二(21)和传动齿轮三(22)、条形限位环(13)、支撑座(14)、滑动杆(15)和固定设置在滑动杆(15)两侧的齿条(16)，所述传动齿轮一(11)与驱动齿轮(10)位于同一纵向平面内并相互啮合，所述传动齿轮二(21)和传动齿轮三(22)同轴安装于相互平行的两个水平面内，且传动齿轮二(21)与传动齿轮一(11)相互垂直啮合，所述旋转轴(23)的下端固定安装有传动齿轮四(24)，所述传动齿轮四(24)与传动齿轮三(22)相啮合，所述条形限位环(13)固定安装在滑动杆(15)的一端且沿纵向设置，所述限位滑块(12)滑动限位在条形限位环(13)内，所述滑动杆(15)滑动安装在支撑座(14)上；

所述清洁机构包括旋转支撑杆(18)、传动齿轮五(17)、伸缩支撑横杆(19)和清洁刷(20)，所述旋转支撑杆(18)纵向转动安装于漂浮底座(1)的内部且位于滑动杆(15)的一侧，所述旋转支撑杆(18)上固定安装有传动齿轮五(17)，所述传动齿轮五(17)与齿条(16)相啮合，所述旋转支撑杆(18)的上端延伸至漂浮底座(1)的外部并与伸缩支撑横杆(19)的一端固定连接，所述伸缩支撑横杆(19)的另一端固定安装有贴合防撞滤网(7)设置的清洁刷(20)；

所述光伏板(27)上开有扇形槽口(29)，所述光伏箱(3)内腔位于扇形槽口(29)的正下方停放有监测无人机，所述光伏箱(3)内贴合光伏板(27)的底部转动安装有封堵板(30)，所述封堵板(30)靠近光伏板(27)圆心处固定设置有旋转底座(31)，所述旋转底座(31)为两端贯通的管状结构，且一端转动安装在光伏板(27)的圆心处，所述旋转底座(31)的下端外壁固定安装有传动齿轮六(32)，所述旋转轴(23)的上端穿过旋转底座(31)延伸至光伏板(27)的上方，所述旋转轴(23)位于传动齿轮六(32)的下方固定安装有传动齿轮七(33)，所述光伏箱(3)内位于旋转轴(23)的一侧安装有控制组件，所述控制组件控制封堵板(30)的旋转动作；

所述控制组件包括电磁铁(34)、复位弹簧(40)、旋转棱柱(35)、传动齿轮八(36)、轴套(37)、传动齿轮九(38)以及衔铁块(39)，所述旋转棱柱(35)转动安装于旋转轴(23)的一侧且二者相平行，所述旋转棱柱(35)的上端固定安装有传动齿轮八(36)，所述传动齿轮八(36)与传动齿轮六(32)相啮合，所述传动齿轮九(38)固定安装于轴套(37)上，所述轴套(37)的中部开设有与旋转棱柱(35)相匹配的轴孔，且轴套(37)套在旋转棱柱(35)上，所述衔铁块(39)转动安装在轴套(37)上，且衔铁块(39)位于传动齿轮(9)的下方，所述衔铁块(39)与光伏箱(3)底部之间安装有复位弹簧(40)，所述电磁铁(34)位于衔铁块(39)的下方；

所述电磁铁(34)通电产生磁性吸附衔铁块(39)带动传动齿轮九(38)向下位移与传动齿轮七(33)啮合从而带动封堵板(30)转动，所述电磁铁(34)断电，复位弹簧(40)向上弹起衔铁块(39)，传动齿轮九(38)与传动齿轮七(33)交错，所述封堵板(30)停止转动；

所述封堵板(30)包括支撑底板(301)、支撑弹簧(302)以及扇形板(303)，所述支撑底板(301)与旋转底座(31)固定连接，所述扇形板(303)设置于支撑底板(301)的上方，且二者之间通过支撑弹簧(302)连接；所述扇形槽口(29)和扇形板(303)的两侧直线边均设置为斜面，呈“八”字形结构，且所述扇形槽口(29)和扇形板(303)的大小向匹配。

2.根据权利要求1所述的一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，其特征在于，所述气象监测器(26)包括风力、风向测定仪、湿度传感器、温度传感器、光线传感器。

3.根据权利要求1所述的一种气候变化下水文干旱辅助监测装置，其特征在于，所述光伏箱(3)内安装有光伏变压组件和控制器，所述光伏变压组件与光伏板(27)电性连接，所述光伏变压组件为控制器供电，所述控制器通过无线网络与远程监控中心连接。

Images