CN113465707A - 一种水利工程施工管理用水位预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水利工程施工管理用水位预警装置，属于水利工程技术领域，包括底座，所述底座上端固定连接有卷线筒和支撑臂，所述卷线筒上绕接有牵引线缆的一端，且牵引线缆远离卷线筒的一端固定连接有探测浮子，所述牵引线缆的中段固定连接在偏移测量器上，通过水力发电机输出电流的大小能够判断入水口处的水流大小，通过监测器进行数据处理，能够根据水流大小预测水位，从而有效提高了预警装置的预警作用，本方案通过偏移测量器对牵引线缆的固定，使得偏移测量器与探测浮子之间的牵引线缆长度可调，且调节范围大，有效提高了预警装置的适用范围，能够设置在不同的高度和位置，提高了预警装置的适用性。

Description

一种水利工程施工管理用水位预警装置

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，更具体地说，涉及一种水利工程施工管理用水位预警装置。

背景技术

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程，也称为水工程，水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要，只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要，水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。

在一般情况下，水利水电工程施工过程中的水流控制可以简单地概括为“导，截，拦，蓄，泄”等这几个施工步骤，其目的是把河水流量全部或部分地导向下游，或者拦蓄起来，以确保枢纽主体建筑物能在干地上施工。施工过程中的水流控制，通常也称作为施工导流：即将河水引向预定的水流通道流往下游的控制过程。施工导流的基本方式大体上可分为两类：一类是分段围堰法即河床内导流，水流通过被束窄的河床、南体底孔、缺口或涵管等往下游宣泄，此方式适用于河床较宽、流量大、施工期长的工程；另一类是全段围堰法导流，即河床外导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞、明渠等往下游宣泄，适用于狭窄河谷地区或土石坝工程。

在导流过程中需要对施工区域周围的水位进行监测，从而避免水位过高对施工区域产生威胁，现有技术中对水位的监测通常采用电子水位计和水位尺，这些监测装置安装麻烦，由于本身长度的限制适用的范围较小，而随着水利工程施工进度的不同需要的监测需求不同，采用传统电子水位计和水位尺测量需要采购多种型号，以满足整个施工过程中对施工区域周围的水位监测，现有技术中还有超声波水位监测预警装置，采用超声波定位需要水面平稳，并且由于超声波探测预警装置较为精密，容易受环境和波浪的影响，测量结果不够准确，可靠性低，并且现有的水位监测预警装置只能实时的监测水位，预警效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水利工程施工管理用水位预警装置，它可以实现对施工区域周围水体的入水口进行水位和流速的监测，对水位变化进行预测，从而能够在水位到达警戒线时及时采取应急措施，保证施工区域设施和人员的安全，提高预警效果。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种水利工程施工管理用水位预警装置，包括底座，所述底座上端固定连接有卷线筒和支撑臂，所述卷线筒上绕接有牵引线缆的一端，且牵引线缆远离卷线筒的一端固定连接有探测浮子，所述牵引线缆的中段固定连接在偏移测量器上，且偏移测量器与探测浮子之间的牵引线缆长度与警戒水位距离偏移测量器的高度相等，所述偏移测量器包括角度传感器和扭转固定座，所述扭转固定座固定连接在角度传感器的输入轴上，且牵引线缆固定设置在扭转固定座下端，所述探测浮子包括发电座，所述发电座的下端固定连接有水力发电机，且水力发电机的输入轴上固定连接有水力叶轮，所述发电座的两侧靠近上端处螺纹连接有连接螺杆，且连接螺杆上套设有浮筒，所述底座的上端固定连接有监测器，所述角度传感器与监测器输入端电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述卷线筒的内腔中空，且卷线筒内腔中固定安装有充电控制器和蓄电池，所述牵引线缆内埋设有水力发电机的输出线，且水力发电机的输出线与充电控制器电性连接，所述充电控制器电性连接蓄电池。

作为本发明的一种优选方案，所述卷线筒的两端均固定连接有卷筒转轴，且一端的所述卷筒转轴内转动连接有转动接触杆，所述转动接触杆与充电控制器的输出端电性连接，且卷线筒的转架外侧对应转动接触杆固定连接有固定接触座，所述转动接触杆与固定接触座相抵，所述固定接触座通过导线与监测器电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述监测器包括数据处理箱和通讯天线，所述数据处理箱内设置有数据处理模块和无线通讯模块，且无线通讯模块与通讯天线电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑臂包括固定立柱、主横臂和副横臂，所述主横臂的底面一端开设有立柱插槽，所述立柱插槽的槽底中心固定连接有横臂转轴，所述固定立柱的上端插设于立柱插槽内，且横臂转轴通过止推轴承转动连接在固定立柱的上端中心处，所述主横臂靠近立柱插槽的侧面中心螺纹连接有转动锁紧旋钮，且转动锁紧旋钮贯穿主横臂插入立柱插槽内。

作为本发明的一种优选方案，所述主横臂远离立柱插槽的一侧开设有方形插槽，且副横臂滑动连接在方形插槽内，所述主横臂的上端螺纹连接有伸缩旋紧旋钮，且伸缩旋紧旋钮的下端贯穿主横臂与插设于主横臂内的副横臂上端相抵。

作为本发明的一种优选方案，所述扭转固定座的下端侧面开设有线缆固定槽，且扭转固定座的下端套设有线缆固定扣，所述线缆固定扣的高度为线缆固定槽高度的一半，所述线缆固定槽的侧壁和线缆固定扣的两侧对应开设有圆形螺孔，且圆形螺孔中螺纹连接有线缆固定螺栓。

作为本发明的一种优选方案，所述主横臂的上端和副横臂的上端均固定连接有导向滑轮，所述牵引线缆在支撑臂上沿着两个导向滑轮设置。

作为本发明的一种优选方案，所述底座的上端固定连接有浮筒固定座和浮子卡座，所述浮筒固定座上端开设有浮子卡槽，所述浮子卡槽与发电座和水力发电机的相匹配，所述浮子卡座的上端开设有与连接螺杆相匹配的收纳插槽。

作为本发明的一种优选方案，所述底座的上端四个顶角均开设有加固孔，且底座的下端开设有三道叉车槽。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过设置探测浮子，探测浮子在水流的带动下沿着顺流方向移动，由于偏移测量器和探测浮子之间的牵引线缆长度固定，从而能够通过角度传感器监测扭转固定座的偏移角度从而判断出水位高度，由于探测浮子的自身重量和水力叶轮的阻力效果，小幅度的水面波动对探测浮子的影响较小，能够有效降低水面波动对水位监测灵敏性的影响，提高了监测结果的准确性，通过水力发电机输出电流的大小能够判断入水口处的水流大小，通过监测器进行数据处理，能够根据水流大小预测水位，从而有效提高了预警装置的预警作用，本方案通过偏移测量器对牵引线缆的固定，使得偏移测量器与探测浮子之间的牵引线缆长度可调，且调节范围大，有效提高了预警装置的适用范围，能够设置在不同的高度和位置，提高了预警装置的适用性。

(2)本方案通过探测浮子上的浮筒使得探测浮子能够浮在水面，水力发电机能够通过水流带动水力叶轮转动发电，从而通过牵引线缆内埋设的电缆传递给充电控制器，使探测浮子在水面与探测浮子接触后再开始监测，从而有效降低了预警装置的无效工作时长，有效提高了预警装置寿命；

(3)本方案通过水流带动水力叶轮转动，从而驱动水力发电机发电，产生的电流通过牵引线缆内埋设有的线缆传递给充电控制器，再通过蓄电池存储，无需外接电源，更加节能环保。

(4)本方案中通过固定立柱、主横臂和副横臂的组合，使得支撑臂能够转动和伸缩，从而方便了支撑臂在移动时的收纳，通过设置浮筒固定座和浮子卡座，方便了探测浮子的收纳，有效降低了预警装置移动和搬运难度，使得预警装置的安装和移动增加便利，从而适应水利施工不同进度时对不同位置水位监测的需求。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的正视图。

图4为本发明的侧剖视图。

图5为本发明中支撑臂的立体图。

图6为本发明中支撑臂的正剖视图。

图7为本发明中探测浮子的立体图。

图8为本发明中扭转固定座的立体爆炸图。

图中标号说明：

1、底座；2、卷线筒；3、牵引线缆；4、支撑臂；5、偏移测量器；6、探测浮子；7、监测器；8、发电座；9、连接螺杆；10、浮筒；11、水力发电机；12、水力叶轮；13、充电控制器；14、蓄电池；15、卷筒转轴；16、转动接触杆；17、固定接触座；18、数据处理箱；19、通讯天线；20、固定立柱；21、主横臂；22、副横臂；23、立柱插槽；24、横臂转轴；25、止推轴承；26、转动锁紧旋钮；27、伸缩旋紧旋钮；28、角度传感器；29、扭转固定座；30、线缆固定扣；31、线缆固定螺栓；32、线缆固定槽；33、浮筒固定座；34、浮子卡座；35、浮子卡槽；36、加固孔；37、导向滑轮；38、叉车槽。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”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和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-8，一种水利工程施工管理用水位预警装置，包括底座1，底座1上端固定连接有卷线筒2和支撑臂4，卷线筒2上绕接有牵引线缆3的一端，且牵引线缆3远离卷线筒2的一端固定连接有探测浮子6，牵引线缆3的中段固定连接在偏移测量器5上，且偏移测量器5与探测浮子6之间的牵引线缆3长度与警戒水位距离偏移测量器5的高度相等，偏移测量器5包括角度传感器28和扭转固定座29，扭转固定座29固定连接在角度传感器28的输入轴上，且牵引线缆3固定设置在扭转固定座29下端，探测浮子6包括发电座8，发电座8的下端固定连接有水力发电机11，且水力发电机11的输入轴上固定连接有水力叶轮12，发电座8的两侧靠近上端处螺纹连接有连接螺杆9，且连接螺杆9上套设有浮筒10，底座1的上端固定连接有监测器7，角度传感器28与监测器7输入端电性连接。

具体的，卷线筒2的内腔中空，且卷线筒2内腔中固定安装有充电控制器13和蓄电池14，牵引线缆3内埋设有水力发电机11的输出线，且水力发电机11的输出线与充电控制器13电性连接，充电控制器13电性连接蓄电池14。

本实施例中，充电控制器13内包括电流变送器和电流传感器，通过充电控制器13能够将水力发电机11输出的电流存储在蓄电池14内，并且充电控制器13能够对电流的大小进行统计，由于水流的大小与水流推动水力叶轮12产生的电流大小成正比，对电流的大小进行统计能够间接的对水流的流速进行监测。

具体的，卷线筒2的两端均固定连接有卷筒转轴15，且一端的卷筒转轴15内转动连接有转动接触杆16，转动接触杆16与充电控制器13的输出端电性连接，且卷线筒2的转架外侧对应转动接触杆16固定连接有固定接触座17，转动接触杆16与固定接触座17相抵，固定接触座17通过导线与监测器7电性连接。

本实施例中，通过转动接触杆16与固定接触座17的接触，将充电控制器13传递出的电信号和蓄电池14的供电电源传递给监测器7，并且卷线筒2转动带动转动接触杆16转动不会影响转动接触杆16和固定接触座17之间的传递效果，保证了预警装置的正常运转，提高了预警装置的实用性。

具体的，监测器7包括数据处理箱18和通讯天线19，数据处理箱18内设置有数据处理模块和无线通讯模块，且无线通讯模块与通讯天线19电性连接。

本实施例中，通过数据处理箱18内的数据处理模块能够对充电控制器13传递的电流大小信号和角度传感器28传递的扭转固定座29偏移角度信号进行计算，处理成水流速度和水位高度的数据，方便实用，并且无线通讯模块和通讯天线19的设置能够方便预警装置与外界通讯，将监测到的信号实时传递出去，无需额外布线，方便了预警装置的安装，提高了预警装置安装的选址范围。

具体的，支撑臂4包括固定立柱20、主横臂21和副横臂22，主横臂21的底面一端开设有立柱插槽23，立柱插槽23的槽底中心固定连接有横臂转轴24，固定立柱20的上端插设于立柱插槽23内，且横臂转轴24通过止推轴承25转动连接在固定立柱20的上端中心处，主横臂21靠近立柱插槽23的侧面中心螺纹连接有转动锁紧旋钮26，且转动锁紧旋钮26贯穿主横臂21插入立柱插槽23内。

本实施例中，通过固定立柱20和主横臂21的组合，使得主横臂21能够在固定立柱20上端转动，从而使得预警装置在设置时，能够通过主横臂21将探测浮子6的竖直位置转动到水面上方处，远离岸边从而方便了探测浮子6的设置，并且使得支撑臂4在移动时能够转动到底座1上方，方便支撑臂4收纳，转动锁紧旋钮26的设置方便了固定立柱20与主横臂21的固定。

具体的，主横臂21远离立柱插槽23的一侧开设有方形插槽，且副横臂22滑动连接在方形插槽内，主横臂21的上端螺纹连接有伸缩旋紧旋钮27，且伸缩旋紧旋钮27的下端贯穿主横臂21与插设于主横臂21内的副横臂22上端相抵。

本实施例中，通过主横臂21和副横臂22设置，使得探测浮子6与底座1之间的水平距离能够调节，从而方便预警装置设置位置的选择范围，使得预警装置能够适用于水利工程野外的不同的工作环境。

具体的，扭转固定座29的下端侧面开设有线缆固定槽32，且扭转固定座29的下端套设有线缆固定扣30，线缆固定扣30的高度为线缆固定槽32高度的一半，线缆固定槽32的侧壁和线缆固定扣30的两侧对应开设有圆形螺孔，且圆形螺孔中螺纹连接有线缆固定螺栓31。

本实施例中，将牵引线缆3需要固定的位置放置在线缆固定槽32内，然后套上扭转固定座29，两侧的线缆固定螺栓31旋入对应的圆形螺孔中，两侧的线缆固定螺栓31与牵引线缆3相抵，从而将线缆固定槽32内的牵引线缆3夹持固定，方便了牵引线缆3的固定和拆卸。

具体的，主横臂21的上端和副横臂22的上端均固定连接有导向滑轮37，牵引线缆3在支撑臂4上沿着两个导向滑轮37设置。

本实施例中，通过两个导向滑轮37的设置对牵引线缆3进行引导，减少了牵引线缆3设置时放卷的阻力，方便预警装置的使用。

具体的，底座1的上端固定连接有浮筒固定座33和浮子卡座34，浮筒固定座33上端开设有浮子卡槽35，浮子卡槽35与发电座8和水力发电机11的相匹配，浮子卡座34的上端开设有与连接螺杆9相匹配的收纳插槽。

本实施例中，探测浮子6拆卸后，各部件分别放入浮筒固定座33和浮子卡座34内固定，方便了探测浮子6的收纳，有效降低了预警装置移动和搬运难度，使得预警装置的安装和移动增加便利，从而适应水利施工不同进度时对不同位置水位监测的需求。

具体的，底座1的上端四个顶角均开设有加固孔36，且底座1的下端开设有三道叉车槽38。

本实施例中，在预警装置放置不够牢固时，能够通过加固孔36中钉入加固螺钉的方式，将预警装置固定，通过底座1下的三道叉车槽38能够方便预警装置通过叉车或者人力的搬运，方便预警装置的移动。

工作原理：该预警装置使用时，将预警装置设置在导流区域的入水口处，根据预设的警戒高度调节牵引线缆3放卷的长度，通过扭转固定座29和线缆固定扣30将牵引线缆3固定，使得探测浮子6位于警戒水位高度上，当水位升高到探测浮子6位置时，探测浮子6与水流接触，探测浮子6在发电座8和水力发电机11的重力作下，使得水力叶轮12与水流接触，水力叶轮12在水流的推动下转动，从而驱动水力发电机11产生电流，水力发电机11产生的电流沿着牵引线缆3内埋设的线缆传输给充电控制器13，通过充电控制器13记录电流大小后存储在蓄电池14内，监测器7通过转动接触杆16和固定接触座17的配合，接收充电控制器13传递的电流大小信号，并且接收蓄电池14的供电，驱动监测器7运转，监测器7中的数据处理箱18接收电流大小的信号后经过处理转换成水流的流速，当水位继续升高时，探测浮子6在浮筒10的浮力作用下漂浮在水面上，由于水力叶轮12接受水流的推动，使得探测浮子6沿着水流的方向移动，带动扭转固定座29转动，角度传感器28感应扭转固定座29的转动角度，并且将转动角度转换成电信号传递给数据处理箱18，由于偏移测量器5与探测浮子6之间的牵引线缆3长度不变，数据处理箱18能够结合扭转固定座29转动的角度和警戒线的高度计算出水位高度，从而计算出水位高度，数据处理箱18将计算出的水流速度和水位高度通过通讯天线19传输给用户终端，用户终端能够根据导流区域的地形地貌精确的计算出水位的变化趋势，从而起到预警效果，并且结合水流对水位变化的预测更加准确，有效保障了施工区域的安全。

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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水利工程施工管理用水位预警装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上端固定连接有卷线筒(2)和支撑臂(4)，所述卷线筒(2)上绕接有牵引线缆(3)的一端，且牵引线缆(3)远离卷线筒(2)的一端固定连接有探测浮子(6)，所述牵引线缆(3)的中段固定连接在偏移测量器(5)上，且偏移测量器(5)与探测浮子(6)之间的牵引线缆(3)长度与警戒水位距离偏移测量器(5)的高度相等，所述偏移测量器(5)包括角度传感器(28)和扭转固定座(29)，所述扭转固定座(29)固定连接在角度传感器(28)的输入轴上，且牵引线缆(3)固定设置在扭转固定座(29)下端，所述探测浮子(6)包括发电座(8)，所述发电座(8)的下端固定连接有水力发电机(11)，且水力发电机(11)的输入轴上固定连接有水力叶轮(12)，所述发电座(8)的两侧靠近上端处螺纹连接有连接螺杆(9)，且连接螺杆(9)上套设有浮筒(10)，所述底座(1)的上端固定连接有监测器(7)，所述角度传感器(28)与监测器(7)输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述卷线筒(2)的内腔中空，且卷线筒(2)内腔中固定安装有充电控制器(13)和蓄电池(14)，所述牵引线缆(3)内埋设有水力发电机(11)的输出线，且水力发电机(11)的输出线与充电控制器(13)电性连接，所述充电控制器(13)电性连接蓄电池(14)。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述卷线筒(2)的两端均固定连接有卷筒转轴(15)，且一端的所述卷筒转轴(15)内转动连接有转动接触杆(16)，所述转动接触杆(16)与充电控制器(13)的输出端电性连接，且卷线筒(2)的转架外侧对应转动接触杆(16)固定连接有固定接触座(17)，所述转动接触杆(16)与固定接触座(17)相抵，所述固定接触座(17)通过导线与监测器(7)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述监测器(7)包括数据处理箱(18)和通讯天线(19)，所述数据处理箱(18)内设置有数据处理模块和无线通讯模块，且无线通讯模块与通讯天线(19)电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述支撑臂(4)包括固定立柱(20)、主横臂(21)和副横臂(22)，所述主横臂(21)的底面一端开设有立柱插槽(23)，所述立柱插槽(23)的槽底中心固定连接有横臂转轴(24)，所述固定立柱(20)的上端插设于立柱插槽(23)内，且横臂转轴(24)通过止推轴承(25)转动连接在固定立柱(20)的上端中心处，所述主横臂(21)靠近立柱插槽(23)的侧面中心螺纹连接有转动锁紧旋钮(26)，且转动锁紧旋钮(26)贯穿主横臂(21)插入立柱插槽(23)内。

6.根据权利要求5所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述主横臂(21)远离立柱插槽(23)的一侧开设有方形插槽，且副横臂(22)滑动连接在方形插槽内，所述主横臂(21)的上端螺纹连接有伸缩旋紧旋钮(27)，且伸缩旋紧旋钮(27)的下端贯穿主横臂(21)与插设于主横臂(21)内的副横臂(22)上端相抵。

7.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述扭转固定座(29)的下端侧面开设有线缆固定槽(32)，且扭转固定座(29)的下端套设有线缆固定扣(30)，所述线缆固定扣(30)的高度为线缆固定槽(32)高度的一半，所述线缆固定槽(32)的侧壁和线缆固定扣(30)的两侧对应开设有圆形螺孔，且圆形螺孔中螺纹连接有线缆固定螺栓(31)。

8.根据权利要求5所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述主横臂(21)的上端和副横臂(22)的上端均固定连接有导向滑轮(37)，所述牵引线缆(3)在支撑臂(4)上沿着两个导向滑轮(37)设置。

9.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述底座(1)的上端固定连接有浮筒固定座(33)和浮子卡座(34)，所述浮筒固定座(33)上端开设有浮子卡槽(35)，所述浮子卡槽(35)与发电座(8)和水力发电机(11)的相匹配，所述浮子卡座(34)的上端开设有与连接螺杆(9)相匹配的收纳插槽。

10.根据权利要求1所述的一种水利工程施工管理用水位预警装置，其特征在于：所述底座(1)的上端四个顶角均开设有加固孔(36)，且底座(1)的下端开设有三道叉车槽(38)。

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