CN114132439A - 一种水利施工流程精准控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利施工领域，具体的说是一种水利施工流程精准控制系统，包括气象监测模块，所述气象监测模块实时监测水上信标周围的气象条件，包括气压、风速、温度和湿度等气象因素，综合以往的数据进行分析，提前预警。该水利施工流程精准控制系统通过设置氮气仓，当未处于强对流天气的情况下，垂向稳定机构和侧向稳定机构处于收回关闭状态，氮气仓和空心管共同作用，信标水面的浮力支撑信标浮动，气囊支撑信标水下的浮动，两股作用力的合力向上，垂向稳定机构和侧向稳定机构的开启幅度随着外界环境的改变而改变，信标通过两种工作状态可以精确控制设备在不同环境下的稳定性，解决了传统信标工作状态单一，适应性较差的问题。

Description

一种水利施工流程精准控制系统

技术领域

本发明属于水利施工领域，具体的说是一种水利施工流程精准控制系统。

背景技术

水上信标是一种悬浮在水面的信息展示装置，可以将难以察觉和表示的水文和气象信息直接呈现，属于水利工程一类。

对于水利施工来说，由于施工场所暴露在外，且直接与高容积的水体接触，保证施工时的气象条件十分重要，而身处深水区的水上信标可以提前预警，及时止损，但是传统的水上信标漂浮在水面上时，抗风性和抗强对流天气的能力有限，适应性较差，极易因为高频、高摆幅的摆动倾翻。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种水利施工流程精准控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种水利施工流程精准控制系统，包括气象监测模块；还包括水文监测模块、角度测量模块、稳定模块、气体悬浮模块和驱动模块，其中：

气象监测模块：实时监测水上信标周围的气象条件，包括气压、风速、温度和湿度等气象因素，综合以往的数据进行分析，提前预警。

水文监测模块：采集水上信标周围的水文条件，包括流速、水压、温度和含氧量等，配合气象监测模块共同作用，防止突发的极端天气影响水利施工和水上信标的稳定性。

角度测量模块：水上信标随着水的浮动而左右晃动，通过监测信标的左右倾角，判断信标当前所处的状态。

稳定模块：当角度测量模块检测到信标的倾角过大，且有侧翻的可能性时，稳定模块通过调节内部机构，减小信标的摆动幅度和频率。

气体悬浮模块：利用氮气的密度小于空气的特点，辅助稳定模块，防止信标下沉。

驱动模块：稳定模块的执行单元，控制稳定模块的开合。

所述水上信标包括底板，所述底板的侧面滑动连接有伸缩板，所述底板的下表面活动连接有垂向稳定机构，所述底板的上表面固定连接有锥体，所述锥体的上表面固定连接有信号传输机构，所述信号传输机构的底部设置有氮气仓，所述氮气仓开设在锥体的内部，所述锥体的内表面固定连接有隔板，所述锥体的外表面设置有空心管，所述空心管的下表面与底板的上表面固定连接，所述底板的内表面转动连接有侧向稳定机构。

所述垂向稳定机构包括电动机，所述电动机的下表面转动连接有传动轴，所述传动轴的底端转动连接有垂杆，所述垂杆的外表面滑动连接有气囊，所述气囊的内表面与传动轴的外表面螺纹连接，所述气囊的下表面固定连接有配重块，所述配重块的内表面与垂杆的外表面滑动连接，所述配重块的下表面固定连接有波纹管，所述波纹管的下表面活动连接有支撑板，所述支撑板的内表面与垂杆的外表面固定连接，所述支撑板的外表面转动连接有转板，所述转板的下表面活动连接有调节机构，所述调节机构位于支撑板的内部。

所述调节机构包括限位板，所述限位板左侧的外表面与转板右侧的下表面相接触，所述限位板的外表面固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的外表面固定连接有复位弹簧，所述伸缩杆的左端固定连接有鼓膜，所述鼓膜左侧的外表面固定连接有插板，所述插板的外表面滑动连接有弧形板，所述弧形板右侧的外表面与鼓膜左侧的外表面固定连接，所述弧形板和限位板的外表面与支撑板的内表面滑动连接。

所述侧向稳定机构包括折叠板，所述折叠板的外表面开设有凹槽，所述折叠板的外侧面固定连接有挡板，所述挡板的左侧设置有限位块，所述限位块的壁中开设有卡槽，所述卡槽的内表面与折叠板的外表面滑动连接，所述限位块的下表面与底板的内表面固定连接。

所述信号传输机构包括警示灯，所述警示灯的外表面转动连接有连接环，所述连接环的外表面固定连接有测风杆，所述测风杆的顶部设置有天线，所述天线的底端与警示灯的顶端固定连接。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置垂向稳定机构，当信号传输机构检测到锥体的倾角过大时，电动机带动传动轴转动，气囊沿着传动轴的外表面螺纹向下转动，配重块的水平高度降低，信标的整体重心下移，波纹管内部的容积减小，其内部的水被挤压至支撑板的内部，高压水流向右挤压鼓膜和弧形板，在伸缩杆的带动下，限位板向左运动，转板顺时针转动展开，插板在压力作用下抵住支撑板的内表面，垂向稳定机构锁死，电动机反转，转板则收回，通过降低重心和增大接触面积，解决了传统信标遇上极端天气晃动幅度大，垂向倾角较大的问题。

2.本发明通过设置侧向稳定机构，当外界风速过大时，挡板被吹开，折叠板从底板的内表面展开伸出，最后沿着限位块外表面的卡槽停止，此时，伸缩板收起，底板的侧面打开，气流直接从中穿过，当折叠板的下表面与水面接触时，凹槽在折叠板和水面之间设置了一层空气膜，增大了信标受到的浮力和支撑力，通过减小信标侧面与气流的接触横截面积以及增大信标受到的浮力和支撑力，增大信标的抗风能力，降低信标倾覆的机率，解决了传统实心信标横截面大容易被气流掀翻的问题。

3.本发明通过设置氮气仓，当未处于强对流天气的情况下，垂向稳定机构和侧向稳定机构处于收回关闭状态，氮气仓和空心管共同作用，信标水面的浮力支撑信标浮动，气囊支撑信标水下的浮动，两股作用力的合力向上，足以维持信标正常的使用，垂向稳定机构和侧向稳定机构的开启幅度随着外界环境的改变而改变，信标通过两种工作状态可以精确控制设备在不同环境下的稳定性，解决了传统信标工作状态单一，适应性较差的问题。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的剖视图；

图4是本发明垂向稳定机构的结构示意图；

图5是本发明调节机构的结构示意图；

图6是本发明侧向稳定机构的结构示意图；

图7是本发明消耗传输机构的结构示意图

图中：底板1，伸缩板2，垂向稳定机构3，锥体4，信号传输机构5，氮气仓10，隔板11，空心管12，侧向稳定机构13，电动机20，传动轴21，垂杆22，气囊23，配重块24，波纹管25，转板26，支撑板27，调节机构28，限位板30，伸缩杆31，复位弹簧32，鼓膜33，插板34，弧形板35，折叠板40，凹槽41，挡板42，限位块43，卡槽44，警示灯45，连接环46，测风杆47，天线48。

具体实施方式

使用图1-图7对本发明一实施方式的一种水利施工流程精准控制系统进行如下说明。

如图1-图7所示，本发明所述的一种水利施工流程精准控制系统，包括气象监测模块；还包括水文监测模块、角度测量模块、稳定模块、气体悬浮模块和驱动模块，其中：

气象监测模块：实时监测水上信标周围的气象条件，包括气压、风速、温度和湿度等气象因素，综合以往的数据进行分析，提前预警。

水文监测模块：采集水上信标周围的水文条件，包括流速、水压、温度和含氧量等，配合气象监测模块共同作用，防止突发的极端天气影响水利施工和水上信标的稳定性。

角度测量模块：水上信标随着水的浮动而左右晃动，通过监测信标的左右倾角，判断信标当前所处的状态。

稳定模块：当角度测量模块检测到信标的倾角过大，且有侧翻的可能性时，稳定模块通过调节内部机构，减小信标的摆动幅度和频率。

气体悬浮模块：利用氮气的密度小于空气的特点，辅助稳定模块，防止信标下沉。

驱动模块：稳定模块的执行单元，控制稳定模块的开合。

水上信标包括底板1，底板1的侧面滑动连接有伸缩板2，底板1的下表面活动连接有垂向稳定机构3，底板1的上表面固定连接有锥体4，锥体4的上表面固定连接有信号传输机构5，信号传输机构5的底部设置有氮气仓10，氮气仓10开设在锥体4的内部，锥体4的内表面固定连接有隔板11，锥体4的外表面设置有空心管12，空心管12的下表面与底板1的上表面固定连接，底板1的内表面转动连接有侧向稳定机构13，通过设置氮气仓10，当未处于强对流天气的情况下，垂向稳定机构3和侧向稳定机构13处于收回关闭状态，氮气仓10和空心管12共同作用，信标水面的浮力支撑信标浮动，气囊23支撑信标水下的浮动，两股作用力的合力向上，足以维持信标正常的使用，垂向稳定机构3和侧向稳定机构13的开启幅度随着外界环境的改变而改变，信标通过两种工作状态可以精确控制设备在不同环境下的稳定性，解决了传统信标工作状态单一，适应性较差的问题。

垂向稳定机构3包括电动机20，电动机20的下表面转动连接有传动轴21，传动轴21的底端转动连接有垂杆22，垂杆22的外表面滑动连接有气囊23，气囊23的内表面与传动轴21的外表面螺纹连接，气囊23的下表面固定连接有配重块24，配重块24的内表面与垂杆22的外表面滑动连接，配重块24的下表面固定连接有波纹管25，波纹管25的下表面活动连接有支撑板27，支撑板27的内表面与垂杆22的外表面固定连接，支撑板27的外表面转动连接有转板26，转板26的下表面活动连接有调节机构28，调节机构28位于支撑板27的内部。

调节机构28包括限位板30，限位板30左侧的外表面与转板26右侧的下表面相接触，限位板30的外表面固定连接有伸缩杆31，伸缩杆31的外表面固定连接有复位弹簧32，伸缩杆31的左端固定连接有鼓膜33，鼓膜33左侧的外表面固定连接有插板34，插板34的外表面滑动连接有弧形板35，弧形板35右侧的外表面与鼓膜33左侧的外表面固定连接，弧形板35和限位板30的外表面与支撑板27的内表面滑动连接，通过设置垂向稳定机构3，当信号传输机构5检测到锥体4的倾角过大时，电动机20带动传动轴21转动，气囊23沿着传动轴21的外表面螺纹向下转动，配重块24的水平高度降低，信标的整体重心下移，波纹管25内部的容积减小，其内部的水被挤压至支撑板27的内部，高压水流向右挤压鼓膜33和弧形板35，在伸缩杆31的带动下，限位板30向左运动，转板26顺时针转动展开，插板34在压力作用下抵住支撑板27的内表面，垂向稳定机构3锁死，电动机20反转，转板26则收回，通过降低重心和增大接触面积，解决了传统信标遇上极端天气晃动幅度大，垂向倾角较大的问题。

侧向稳定机构13包括折叠板40，折叠板40的外表面开设有凹槽41，折叠板40的外侧面固定连接有挡板42，挡板42的左侧设置有限位块43，限位块43的壁中开设有卡槽44，卡槽44的内表面与折叠板40的外表面滑动连接，限位块43的下表面与底板1的内表面固定连接，通过设置侧向稳定机构13，当外界风速过大时，挡板42被吹开，折叠板40从底板1的内表面展开伸出，最后沿着限位块43外表面的卡槽44停止，此时，伸缩板2收起，底板1的侧面打开，气流直接从中穿过，当折叠板40的下表面与水面接触时，凹槽41在折叠板40和水面之间设置了一层空气膜，增大了信标受到的浮力和支撑力，通过减小信标侧面与气流的接触横截面积以及增大信标受到的浮力和支撑力，增大信标的抗风能力，降低信标倾覆的机率，解决了传统实心信标横截面大容易被气流掀翻的问题。

信号传输机构5包括警示灯45，警示灯45的外表面转动连接有连接环46，连接环46的外表面固定连接有测风杆47，测风杆47的顶部设置有天线48，天线48的底端与警示灯45的顶端固定连接。

具体工作流程如下：

工作时，当信号传输机构5检测到锥体4的倾角过大时，电动机20带动传动轴21转动，气囊23沿着传动轴21的外表面螺纹向下转动，配重块24的水平高度降低，信标的整体重心下移，波纹管25内部的容积减小，其内部的水被挤压至支撑板27的内部，高压水流向右挤压鼓膜33和弧形板35，在伸缩杆31的带动下，限位板30向左运动，转板26顺时针转动展开，插板34在压力作用下抵住支撑板27的内表面，垂向稳定机构3锁死，电动机20反转，转板26则收回，通过降低重心和增大接触面积。

当外界风速过大时，挡板42被吹开，折叠板40从底板1的内表面展开伸出，最后沿着限位块43外表面的卡槽44停止，此时，伸缩板2收起，底板1的侧面打开，气流直接从中穿过，当折叠板40的下表面与水面接触时，凹槽41在折叠板40和水面之间设置了一层空气膜，增大了信标受到的浮力和支撑力，通过减小信标侧面与气流的接触横截面积以及增大信标受到的浮力和支撑力，增大信标的抗风能力，降低信标倾覆的机率。

当未处于强对流天气的情况下，垂向稳定机构3和侧向稳定机构13处于收回关闭状态，氮气仓10和空心管12共同作用，信标水面的浮力支撑信标浮动，气囊23支撑信标水下的浮动，两股作用力的合力向上，足以维持信标正常的使用，垂向稳定机构3和侧向稳定机构13的开启幅度随着外界环境的改变而改变，信标通过两种工作状态可以精确控制设备在不同环境下的稳定性。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种水利施工流程精准控制系统，包括气象监测模块；其特征在于：还包括水文监测模块、角度测量模块、稳定模块、气体悬浮模块和驱动模块，其中：

气象监测模块：实时监测水上信标周围的气象条件，包括气压、风速、温度和湿度等气象因素，综合以往的数据进行分析，提前预警;

水文监测模块：采集水上信标周围的水文条件，包括流速、水压、温度和含氧量等，配合气象监测模块共同作用，防止突发的极端天气影响水利施工和水上信标的稳定性;

角度测量模块：水上信标随着水的浮动而左右晃动，通过监测信标的左右倾角，判断信标当前所处的状态;

稳定模块：当角度测量模块检测到信标的倾角过大，且有侧翻的可能性时，稳定模块通过调节内部机构，减小信标的摆动幅度和频率;

气体悬浮模块：利用氮气的密度小于空气的特点，辅助稳定模块，防止信标下沉;

驱动模块：稳定模块的执行单元，控制稳定模块的开合;

所述水上信标包括底板（1），所述底板（1）的侧面滑动连接有伸缩板（2），所述底板（1）的下表面活动连接有垂向稳定机构（3），所述底板（1）的上表面固定连接有锥体（4），所述锥体（4）的上表面固定连接有信号传输机构（5），所述信号传输机构（5）的底部设置有氮气仓（10），所述氮气仓（10）开设在锥体（4）的内部，所述锥体（4）的内表面固定连接有隔板（11），所述锥体（4）的外表面设置有空心管（12），所述空心管（12）的下表面与底板（1）的上表面固定连接，所述底板（1）的内表面转动连接有侧向稳定机构（13）。

2.根据权利要求1所述的一种水利施工流程精准控制系统，其特征在于：所述垂向稳定机构（3）包括电动机（20），所述电动机（20）的下表面转动连接有传动轴（21），所述传动轴（21）的底端转动连接有垂杆（22），所述垂杆（22）的外表面滑动连接有气囊（23），所述气囊（23）的内表面与传动轴（21）的外表面螺纹连接，所述气囊（23）的下表面固定连接有配重块（24），所述配重块（24）的内表面与垂杆（22）的外表面滑动连接，所述配重块（24）的下表面固定连接有波纹管（25），所述波纹管（25）的下表面活动连接有支撑板（27），所述支撑板（27）的内表面与垂杆（22）的外表面固定连接，所述支撑板（27）的外表面转动连接有转板（26），所述转板（26）的下表面活动连接有调节机构（28），所述调节机构（28）位于支撑板（27）的内部。

3.根据权利要求2所述的一种水利施工流程精准控制系统，其特征在于：所述调节机构（28）包括限位板（30），所述限位板（30）左侧的外表面与转板（26）右侧的下表面相接触，所述限位板（30）的外表面固定连接有伸缩杆（31），所述伸缩杆（31）的外表面固定连接有复位弹簧（32），所述伸缩杆（31）的左端固定连接有鼓膜（33），所述鼓膜（33）左侧的外表面固定连接有插板（34），所述插板（34）的外表面滑动连接有弧形板（35），所述弧形板（35）右侧的外表面与鼓膜（33）左侧的外表面固定连接，所述弧形板（35）和限位板（30）的外表面与支撑板（27）的内表面滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种水利施工流程精准控制系统，其特征在于：所述侧向稳定机构（13）包括折叠板（40），所述折叠板（40）的外表面开设有凹槽（41），所述折叠板（40）的外侧面固定连接有挡板（42），所述挡板（42）的左侧设置有限位块（43），所述限位块（43）的壁中开设有卡槽（44），所述卡槽（44）的内表面与折叠板（40）的外表面滑动连接，所述限位块（43）的下表面与底板（1）的内表面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种水利施工流程精准控制系统，其特征在于：所述信号传输机构（5）包括警示灯（45），所述警示灯（45）的外表面转动连接有连接环（46），所述连接环（46）的外表面固定连接有测风杆（47），所述测风杆（47）的顶部设置有天线（48），所述天线（48）的底端与警示灯（45）的顶端固定连接。

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