CN113341173A - 一种水流在线测量装置 - Google Patents

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CN113341173A CN202110719194.0A CN202110719194A CN113341173A CN 113341173 A CN113341173 A CN 113341173A CN 202110719194 A CN202110719194 A CN 202110719194A CN 113341173 A CN113341173 A CN 113341173A
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Abstract

本发明公开了一种水流量在线测试装置，包括固定板，所述固定板的四角分别设置有安装孔，其特征在于：所述固定板的一侧固定连接L形固定杆的横杆一端，所述L形固定杆的另一端固定连接横杆的中部，所述横杆的两端分别固定连接直槽杆的一端，每个所述直槽杆的另一端分别固定连接倒U形支架的竖杆两端，所述倒U形支架连接沟渠深度测试模块，两个所述直槽杆分别连接水流速测试模块。本发明涉及明渠测流技术领域，具体地讲，涉及一种水流量在线测量装置。本装置能方便测量水流速。

Description

一种水流在线测量装置
技术领域
本发明涉及明渠测流技术领域，具体地讲，涉及一种水流在线测量装置。
背景技术
目前，明渠水流量测量多采用流速面积法、标准断面法、渠系建筑物法和堰槽法，其中标准断面法、渠系建筑物法和堰槽法因利用水工建筑物进行流量推算，存在测量精度低等问题。为实现明渠流量的精准测量，大多采用流速面积法，常见的流速测量方式有声学多普勒式、雷达式、转子式等，声学多普勒式存在穿透能力差的问题，在污水、浑浊水、水质杂物较多的场合不宜应用；雷达式大多采用表面雷达流速仪，测量一点或者多点的流速，表面流速与渠底、渠中、边坡流速存在较大差异，数据的可用性较差；转子式流速仪采用机械原理，在测量过程中存在易挂杂物、机械磨损等问题，一般不做实时在线测流应用。另外以上几种流速测量方式，因明渠存在淤积情况，需要单独考虑测量水深，需另外增加其他工程措施。
综上所述，针对明渠测流，特别是针对水质较差、水体浑浊、漂浮物较多、易淤积的明渠，目前没有较好的测流方式。因此需要设计一种能够根据水深以及多点位测量水流速的数据进行综合计算，实现水流速的测量的装置，此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水流量在线测试装置，方便测量水流速。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种水流在线测试装置，包括固定板，所述固定板的四角分别设置有安装孔，其特征在于：所述固定板的一侧固定连接L形固定杆的一端，所述L形固定杆的另一端固定连接横杆的中部，所述横杆的两端分别固定连接直槽杆的一端，每个所述直槽杆的另一端分别固定连接倒U形支架的竖杆两端，所述倒U 形支架连接沟渠深度测试模块；
两个所述直槽杆分别连接水流速测试模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述水流速测试模块包括水流速测量传感器，两个所述直槽杆的下侧分别设置有滑轨，每个所述直槽杆的滑槽内分别设置有一组滑块，每个所述直槽杆的内分别固定连接导向杆，每个所述导向杆分别穿过对应的一组所述滑块，每个所述滑块的下侧分别固定连接竖杆的上端，每个所述竖杆分别穿过对应的所述滑轨，每个所述竖杆分别穿过方形套环，每个所述方形套环的一侧分别固定连接伸出杆的一端，每个所述伸出杆的另一端分别固定连接U形连杆，每个所述U形连杆分别固定连接水流速测量传感器。
作为对本技术方案的进一步限定，每个所述方形套环另一侧分别固定连接限位轴，每个所述限位轴均设置在摆动槽杆的滑槽内，每个所述摆动槽杆的一端分别铰连接固定杆的一端，每个所述固定杆的另一端分别固定连接电动推杆一的伸缩杆端部，每个所述电动推杆一的外壳分别固定连接对应的所述直槽杆的一端。
作为对本技术方案的进一步限定，两个所述摆动槽杆的一侧中部分别固定连接L形板的一端，每个所述L形板的另一端分别固定连接横轴，所述横轴活动连接套环，所述套环固定连接电动推杆二的伸缩杆一端，所述电动推杆二的外壳中部两侧分别固定连接支撑轴的一端，两个所述支撑轴的另一端分别铰连接对应的所述固定杆。
作为对本技术方案的进一步限定，每个所述滑块上分别铰接连杆二的一端，每个所述连杆二的另一端铰接与其结构相同的连杆二的一端，且铰接处的销轴位于横向滑轨内，其中边缘的一个所述连杆二另一端铰接在所述直槽杆的一端，剩余的所述连杆二的另一端铰接在对应的所述滑块与所述连杆二一端的铰接处。
作为对本技术方案的进一步限定，每个所述横向滑轨的上侧一端分别固定连接电动推杆三的伸缩杆端部，每个所述电动推杆三的外壳一侧分别通过L形支架固定连接对应的所述直槽杆的一端上侧，每个所述直槽杆的上侧另一端分别固定连接导向柱的一端，每个所述导向柱分别穿过对应的所述横向滑轨的另一端。
作为对本技术方案的进一步限定，所述沟渠深度测试模块包括齿轮一和齿轮二，所述齿轮一啮合所述齿轮二，所述齿轮二的上侧中心固定连接电机的输出轴，所述电机通过电机支架固定连接所述倒U形支架，所述齿轮一轴承连接所述倒U形支架，测杆穿过所述齿轮一的中心和所述倒U形支架的横杆中心孔，所述倒U形支架的中心孔内固定连接限位块，所述测杆上设置有键槽，所述限位块匹配所述键槽，所述测杆螺纹连接所述齿轮一的中心，所述测杆的下端固定连接测杆探底传感器，所述测杆一侧在竖直方向上固定连接一组均匀排布的水体感知传感器。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)测量精度高：采用电磁式水流速测量传感器，不受水质、漂浮物等因素影响，可准确实时地测量水体不同位置的流速；采用通过等间距分布的电极式水体感知传感器，实现对水体的测量，电极固定于测杆内，始终保持恒定间距，不因外界环境变化而产生形变，可确保水深数据测量的准确性。
(2)可靠性稳定性高：电磁式水流速测量传感器具有技术成熟、环境适应性好、数据稳定、数据变化灵敏、测速范围广等优势；电极式水体感知传感器具有无温度漂移、无零点漂移、不受漂浮物影响、不受杆体晃动影响等优势；可确保流速和水深数据测量的稳定性和可靠性，从而确保整个系统测量数据的稳定可靠。
(3)能够方便的测量水深，通过测杆探底传感器和水体感知传感器的配合，最终实现水深的测量。
(4)能够实现水流速测量传感器的位置改变，方便测量不同点位、不同间距、不同高度的水流速，进而实现平均水流速的计算。
附图说明
图1为本发明的立体图一。
图2为本发明的立体图二。
图3为本发明的图2中A处的局部放大图。
图4为本发明的立体图三。
图5为本发明的图4中B处的局部放大图。
图6为本发明的局部立体图一。
图7为本发明的局部立体图二。
图8为本发明的局部立体图三。
图9为本发明的局部立体图四。
图10为本发明的局部立体图五。
图中：1、电机，2、测杆，3、锥齿轮一，301、锥齿轮二，4、倒U形支架， 5、直槽杆，6、竖杆，7、测杆探底传感器，9、横杆，10、L形固定杆，11、固定板，12、安装，13、摆动槽杆，14、电动推杆二，15、固定杆，16、支撑轴， 17、电动推杆一，18、方形套环，19、水流速测量传感器，20、U形连杆，21、伸出杆，22、L形板，23、横轴，24、套环，25、限位轴，26、电动推杆三，27、横向滑轨，28、导向柱，29、滑块，30、导向杆，32、连杆二，33、滑轨，34、连杆一，35、控制装置，36、L形支架，37、限位块，38、键槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
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。
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。
以下对示例性实施例的描述参照附图。不同图中相同的参考标号标出相同或相似的元件。以下详细描述并不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。为了简单起见，以下实施例关于本系统的术语和结构进行说明，然而接下来将要说明的实施例并不局限于此系统，而是可应用于任何可以应用的其它系统。
螺纹自锁性是指在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接不会自动松脱，自锁条件为螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角，本申请出现的螺纹连接均符合自锁条件。
如图1-图10所示，本发明包括固定板11，所述固定板11的四角分别设置有安装孔12，所述固定板11的一侧固定连接L形固定杆10的横杆一端，所述 L形固定杆10的另一端固定连接横杆9的中部，所述横杆9的两端分别固定连接直槽杆5的一端，每个所述直槽杆5的另一端分别固定连接倒U形支架4的竖杆两端，所述倒U形支架4连接沟渠深度测试模块；
两个所述直槽杆5分别连接水流速测试模块，本发明采用两个对称的水流速测试模块，每个水流速测试模块能够测量得到一组数据，两组测量后的数据进行平均计算后进行对比分析，如果差别不大，则说明两次测量结果相近，正确有效，如果数据差别较大，则说明可能有测量错误的数据，需要重新进行测量。
所述水流速测试模块包括水流速测量传感器19，两个所述直槽杆5的下侧分别设置有滑轨33，每个所述直槽杆5的滑槽内分别设置有一组滑块29，每个所述直槽杆5的内分别固定连接导向杆30，每个所述导向杆30分别穿过对应的一组所述滑块29，每个所述滑块29的下侧分别固定连接竖杆6的上端，每个所述竖杆6分别穿过对应的所述滑轨33，每个所述竖杆6分别穿过方形套环18，每个所述方形套环18的一侧分别固定连接伸出杆21的一端，每个所述伸出杆 21的另一端分别固定连接U形连杆20，每个所述U形连杆20分别固定连接水流速测量传感器19。
每个所述方形套环18另一侧分别固定连接限位轴25，每个所述限位轴25 均设置在摆动槽杆13的滑槽内，每个所述摆动槽杆13的一端分别铰连接固定杆15的一端，每个所述固定杆15的另一端分别固定连接电动推杆一17的伸缩杆端部，每个所述电动推杆一17的外壳分别固定连接对应的所述直槽杆5的一端。
两个所述摆动槽杆13的一侧中部分别固定连接L形板22的一端，每个所述L形板22的另一端分别固定连接横轴23，所述横轴23活动连接套环24，所述套环24固定连接电动推杆二14的伸缩杆一端，所述电动推杆二14的外壳中部两侧分别固定连接支撑轴16的一端，两个所述支撑轴16的另一端分别铰连接对应的所述固定杆15。
每个所述滑块29上分别铰接连杆二32的一端，每个所述连杆二32的另一端铰接与其结构相同的连杆二34的一端，且铰接处的销轴位于横向滑轨27内，其中边缘的一个所述连杆二34另一端铰接在所述直槽杆5的一端，剩余的所述连杆二34的另一端铰接在对应的所述滑块29与所述连杆二32一端的铰接处。
每个所述横向滑轨27的上侧一端分别固定连接电动推杆三26的伸缩杆端部，每个所述电动推杆三26的外壳一侧分别通过L形支架36固定连接对应的所述直槽杆5的一端上侧，每个所述直槽杆5的上侧另一端分别固定连接导向柱28的一端，每个所述导向柱28分别穿过对应的所述横向滑轨27的另一端。
所述沟渠深度测试模块包括齿轮一3和齿轮二301，所述齿轮一3啮合所述齿轮二301，所述齿轮二301的上侧中心固定连接电机1的输出轴，所述电机1通过电机支架固定连接所述倒U形支架4，所述齿轮一3轴承连接所述倒U形支架4，测杆2穿过所述齿轮一3的中心和所述倒U形支架4的横杆中心孔，所述倒U形支架4的中心孔内固定连接限位块37，所述测杆2上设置有键槽38，所述限位块37匹配所述键槽38，所述测杆2螺纹连接所述齿轮一3的中心，所述测杆2的下端固定连接测杆探底传感器7，所述测杆2一侧在竖直方向上固定连接一组均匀排布的水体感知传感器(图中未示出)，水体感知传感器的数量根据实际需求设置，不再赘述。
所述固定板11的一侧上部固定连接控制装置35。
所述控制装置35包括控制器，所述控制器连接远程传输模块，所述控制器控制测杆探底传感器7、水流速传感器19和水体感知传感器，所述测杆探底传感器、水流速传感器和水体感知传感器采集的数据传送到控制器，控制器对接收的数据进行计算分析后将结果通过远程传输模块传送到远处的控制中心，上述控制装置都是采用现有产品，且也不属于本专利的创新部分，不再赘述，控制装置35放置于防护箱内，起到防雨淋、防破坏等防护作用。
所述水流速测量传感器19采用电磁式水流速测量传感器，用于测量水体流速。
所述水体感知传感器采用电容感应式原理，根据杆体长度等间距安装于测杆2表面，用于测量水深，水体感知传感器数量根据实际需求设置，此为公知技术，不再赘述。
所述测杆探底传感器7用于渠道探底，触底后发送信号给控制器。
一侧的水流速测试模块的平均流速计算如下：
采集每个水流速传感器19上的测点流速：V0.2、V0.6、V0.8、V1.0；
计算一侧的水流速测试模块所处位置的平均流速：
Figure RE-GDA0003193355840000071
另一侧的水流速测试模块的计算原理与上述相同，不再赘述，控制器将计算获得的两个计算结果通过数据远传装置发送出去，工作人员根据两个结果分析水流速度。
本发明的工作流程为：将固定板11安装在沟渠岸边的固定桩上，本装置置于渠道内，然后控制电机1启动，电机1的输出轴转动带动齿轮二301转动，齿轮二301带动齿轮一3转动，齿轮一3带动与其螺纹连接的测杆2下移，测杆2的键槽38沿限位块37下移，测杆2带动测杆探底传感器7下移，测杆探底传感器7接触到河道底面后，测杆探底传感器7将数据传输给控制器，控制器控制电机1停止转动，均匀排布的水体感知传感器测量出水深发送给控制器。
安好后，本装置的初始状态摆动槽杆13处于横向水平的状态，根据需要测量的高度，首先控制电动推杆一17的伸缩杆向下伸出，由于电动推杆二14的伸缩杆不动，电动推杆一17的伸缩杆移动带动固定杆15、摆动槽杆13、电动推杆二14等竖直下移，摆动槽杆13通过限位轴25带动方形套环18沿对应的竖杆6下移，方形套环18带动伸出杆21、U形连杆20和水流速测量传感器19 竖直下移，调节好水流速测量传感器的高度位置，控制电动推杆一17的伸缩杆不动，控制两个电动推杆三26的伸缩杆向下伸出，电动推杆三26的伸缩杆带动横向滑轨27下移，横向滑轨27带动一组连杆一34和连杆二32顶部下移联动，连杆一34和连杆二32的联动下带动滑块29在直槽杆5的滑槽内等间距移动，滑块29带动竖杆6移动，竖杆6带动方形套环18和限位轴25移动，限位轴25沿摆动槽杆13的滑轨移动，方形套环18带动伸出杆21、U形连杆20和水流速测量传感器19移动，调节好每个滑块29的间距位置，进而调整每个水流速测量传感器19之间的间距位置。
控制电动推杆二14的伸缩杆运动，电动推杆二14的伸缩杆带动套环24移动，套环24带动横轴23和L形板22摆动，L形板22带动摆动槽杆13沿着与固定杆15的铰接处向下摆动，由于电动推杆二14固定连接支撑轴16，支撑轴 16铰连接固定杆15，L形板22摆动带动电动推杆二14摆动，电动推杆二14带动支撑轴16转动，摆动槽杆13向下摆动带动限位轴25向下摆动，限位轴25 带动方形套环18沿竖杆6下移，方形套环18带动伸出杆21和水流速测量传感器19下移，摆动槽杆13距离固定杆15越远的部分，向下摆动的幅度越大，带动限位轴25下移的距离越大，因此实现各个水流速测量传感器19高度不同，然后控制电动推杆二14的伸缩杆不动，水流速测量传感器19测量水流信息传递给控制器，控制器计算水的流速。
整篇说明书中所提到的“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例所述的具体特征、结构或特性包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因而，在整篇说明书中各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定指同一实施例。此外，可采取任何合适的方式将具体特征、结构或特性结合在一个或多个实施例中。应当理解的是，本说明书并非意图限制本发明。相反，示例性实施例意图涵盖备选方案、改型方案和等同方案，它们包括在如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。此外，在示例性实施例的详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对主张权利的发明的综合理解。然而，本领域技术人员应该理解的是，各种实施例也可在不具备这些具体细节的情况下予以实施。
虽然以特别的结合在实施例中描述了这些示例性实施例的特征和元件，但各特征和元件均可在不具备实施例的其它特征和元件的情况下单独使用，或与本文所公开的其它特征和元件相结合或不结合地使用。
此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和利用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求的文字语言并无不同的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言中所记载的结构元件等同的结构元件，则认为此类其它实例包含在权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水流在线测试装置，包括固定板(11)，所述固定板(11)的四角分别设置有安装孔(12)，其特征在于：所述固定板(11)的一侧固定连接L形固定杆(10)的一端，所述L形固定杆(10)的另一端固定连接横杆(9)的中部，所述横杆(9)的两端分别固定连接直槽杆(5)的一端，每个所述直槽杆(5)的另一端分别固定连接倒U形支架(4)的竖杆两端，所述倒U形支架(4)连接沟渠深度测试模块；
两个所述直槽杆(5)分别连接水流速测试模块。
2.根据权利要求1所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：所述水流速测试模块包括水流速测量传感器(19)，两个所述直槽杆(5)的下侧分别设置有滑轨(33)，每个所述直槽杆(5)的滑槽内分别设置有一组滑块(29)，每个所述直槽杆(5)的内分别固定连接导向杆(30)，每个所述导向杆(30)分别穿过对应的一组所述滑块(29)，每个所述滑块(29)的下侧分别固定连接竖杆(6)的上端，每个所述竖杆(6)分别穿过对应的所述滑轨(33)，每个所述竖杆(6)分别穿过方形套环(18)，每个所述方形套环(18)的一侧分别固定连接伸出杆(21)的一端，每个所述伸出杆(21)的另一端分别固定连接U形连杆(20)，每个所述U形连杆(20)分别固定连接水流速测量传感器(19)。
3.根据权利要求2所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：每个所述方形套环(18)另一侧分别固定连接限位轴(25)，每个所述限位轴(25)均设置在摆动槽杆(13)的滑槽内，每个所述摆动槽杆(13)的一端分别铰连接固定杆(15)的一端，每个所述固定杆(15)的另一端分别固定连接电动推杆一(17)的伸缩杆端部，每个所述电动推杆一(17)的外壳分别固定连接对应的所述直槽杆(5)的一端。
4.根据权利要求3所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：两个所述摆动槽杆(13)的一侧中部分别固定连接L形板(22)的一端，每个所述L形板(22)的另一端分别固定连接横轴(23)，所述横轴(23)活动连接套环(24)，所述套环(24)固定连接电动推杆二(14)的伸缩杆一端，所述电动推杆二(14)的外壳中部两侧分别固定连接支撑轴(16)的一端，两个所述支撑轴(16)的另一端分别铰连接对应的所述固定杆(15)的中部。
5.根据权利要求4所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：每个所述滑块(29)上分别铰接连杆二(32)的一端，每个所述连杆二(32)的另一端铰接与其结构相同的连杆二(34)的一端，且铰接处的销轴位于横向滑轨(27)内，其中边缘的一个所述连杆二(34)另一端铰接在所述直槽杆(5)的一端，剩余的所述连杆二(34)的另一端铰接在对应的所述滑块(29)与所述连杆二(32)一端的铰接处。
6.根据权利要求5所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：每个所述横向滑轨(27)的上侧一端分别固定连接电动推杆三(26)的伸缩杆端部，每个所述电动推杆三(26)的外壳一侧分别通过L形支架(36)固定连接对应的所述直槽杆(5)的一端上侧，每个所述直槽杆(5)的上侧另一端分别固定连接导向柱(28)的一端，每个所述导向柱(28)分别穿过对应的所述横向滑轨(27)的另一端。
7.根据权利要求1所述的一种水流在线测试装置，其特征在于：所述沟渠深度测试模块包括齿轮一(3)和齿轮二(301)，所述齿轮一(3)啮合所述齿轮二(301)，所述齿轮二(301)的上侧中心固定连接电机(1)的输出轴，所述电机(1)通过电机支架固定连接所述倒U形支架(4)，所述齿轮一(3)轴承连接所述倒U形支架(4)，测杆(2)穿过所述齿轮一(3)的中心和所述倒U形支架(4)的横杆中心孔，所述倒U形支架(4)的中心孔内固定连接限位块(37)，所述测杆(2)上设置有键槽(38)，所述限位块(37)匹配所述键槽(38)，所述测杆(2)螺纹连接所述齿轮一(3)的中心，所述测杆(2)的下端固定连接测杆探底传感器(7)，所述测杆(2)一侧在竖直方向上固定连接一组均匀排布的水体感知传感器。
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Effective date of registration: 20230908

Granted publication date: 20220322

Pledgee: Bank of China Limited Jinan Huaiyin sub branch

Pledgor: JINAN HEYI HUISHENG TECHNOLOGY LTD.

Registration number: Y2023980055776

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