CN114136382B - 用于含有泥沙的河流流量监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于含有泥沙的河流流量监测装置，包括滑槽和主体，滑槽顶端设置有扭力电机，扭力电机输出端安装有螺杆，滑槽内均设置有滑块；滑槽一侧设置有驱动电机，驱动电机输出端设置有绞盘和拉索。本发明采用滑槽、滑块、螺杆和扭力电机配合，检测主体位于滑槽行程内滑动，完成对于同一点位不同深度的河流监测，无需人力调节监测深度；设置绞盘与拉索，滑块超出滑槽极限位置，主体脱离滑槽沉入水底，随河流流向进行河床、水底的水文监测，提升本装置的适用范围，且无需多设备取样，减少取样装置的使用数量；滑动安装于安装板上的若干滑动板，通过更换过滤网实现对于不同粒径泥沙颗粒的过滤拦截，完成对于泥沙颗粒不同状态下的流量监测。

Description

用于含有泥沙的河流流量监测装置

技术领域

本发明涉及河流泥沙颗粒监测技术领域，尤其涉及一种用于含有泥沙的河流流量监测装置。

背景技术

河流的底部沉积泥沙，泥沙总是由无数大小不同、形状不同和矿质不同的颗粒混合而成，泥沙输运是河流中重要的水文现象，它对于河流的变迁有重大的影响，当暴雨降到流域地表，在产流和汇流过程中，侵蚀坡地及沟壑的岩土，经水流输移到河流，形成河流泥沙，河流泥沙的研究对河流的治理有着重要的意义。

而目前现有的河流泥沙颗粒监测装置一般固定于河床或河岸上，仅能完成对于装置周边一定范围内的河流监测，如需监测较大的河流流域即需要配置若干个监测装置，监测成本较高，且目前的泥沙颗粒监测一般为湿式监测法且无法区分不同粒径的泥沙颗粒，无法获得河流泥沙颗粒的多样化数据，较为耗费人力，因此需要一种用于含有泥沙的河流流量监测装置。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供用于含有泥沙的河流流量监测装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

用于含有泥沙的河流流量监测装置，包括两个滑槽和主体，每个所述滑槽顶端均设置有扭力电机，所述扭力电机输出端安装有螺杆，所述滑槽内均设置有滑块，所述滑块中心处设置有与所述螺杆外螺纹相匹配的内螺纹；

其中一个所述滑槽一侧设置有驱动电机，所述驱动电机输出端设置有绞盘，所述绞盘外侧缠绕有拉索；

所述主体与所述滑块通过连杆连接，所述拉索远离所述绞盘的端部与所述主体一端相连；

所述主体包括安装板、弧形罩、内流道和引流部；

所述安装板设置于所述主体内部，所述弧形罩设置于所述安装板上方，所述内流道位于所述安装板下部，所述安装板和所述弧形罩形成置物仓，所述主体的两端分别为所述引流部；

所述安装板上嵌入设置有若干盲孔，所述盲孔内安装有气缸，所述气缸3输出端安装有连接臂，所述连接臂远离所述气缸的端部与滑动板连接，所述滑动板竖直贯穿所述安装板且与所述安装板滑动连接，且所述滑动板与所述安装板连接处设置有密封防漏垫，所述滑动板上设置有通孔，所述通孔内设置有过滤网；

所述安装板上表面设置有流量计，所述流量计的流速传感器的输出端贯穿所述安装板延伸至所述内流道内侧。

进一步的，所述主体设置为圆柱体，所述主体一端设置有连接框，所述拉索远离所述绞盘的端部固定连接于所述连接框中心处；所述扭力电机两侧与所述滑槽两侧均设置有若干安装法兰，每个所述安装法兰内侧均设置有销钉。

进一步的，所述安装板上表面设置有加热器，若干加热管嵌入所述安装板上表面且与所述加热器电连接，所述加热器一侧设置所述流速传感器，所述安装板上表面还设置有气泵，所述气泵一侧设置有压力传感器，所述内流道底部设置有置物板，所述压力传感器与所述置物板通过连接柱固定连接；所述滑槽内壁与所述滑块外壁均设置为抛光面，所述滑槽设置为“C”型通槽。

进一步的，两个所述引流部所对应的内流道的竖向截面尺寸从所述主体的端部向内逐渐减小，安装板所对应的所述内流道的竖向截面尺寸一致。

进一步的，所述滑动板竖向截面尺寸大于所述内流道竖向截面尺寸，所述滑动板外缘嵌入设置有密封防漏垫圈。

进一步的，所述连接臂采用两个“L”型臂轴向垂直焊接，所述滑动板通过螺栓固定安装于所述连接臂端部。

进一步的，所述过滤网外径与所述滑动板上通孔的内径相同，所述过滤网通过螺栓压合设置于所述滑动板通孔内侧。

进一步的，所述安装板上表面嵌入设置有置物槽，所述安装板设置于所述主体中轴线上。

进一步的，所述拉索采用金属材质且其外壁涂有疏水涂层。

进一步的，所述内流道内侧底部嵌入设置有与所述置物板尺寸相同的凹槽，且所述凹槽内设置有弹簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、采用滑槽、滑块、螺杆和扭力电机配合，检测主体位于滑槽行程内滑动，完成对于同一点位不同深度的河流监测，无需人力更换监测深度，降低人工监测成本；

2、设置绞盘与拉索，滑块滑出滑槽极限位置，主体脱离滑槽沉入水底，随河流流向进行河床、水底的水文监测，提升本装置的适用范围，且无需多设备取样，减少取样装置的使用数量；

3、滑动安装于安装板上的若干滑动板，通过更换过滤网实现对于不同粒径泥沙颗粒的过滤拦截，通过无过滤网的安装板进行密封，后对颗粒进行烘干，完成对于泥沙颗粒不同状态下的流量监测，无需人工进行取样，即可一次完成针对多种不同泥沙颗粒度的河水的流量监测数据，降低监测成本。

本发明采用膨胀销钉实现装置位于河床、河岸的安装，提升装置的安装效率与固定强度；

本发明采用边缘倒圆的铅制引流部降低水流对内流道边缘的冲击，降低装置位于水底的位移量，避免由于位移过大、位移不规则导致的监测精度不良；

本发明采用滑动板实现对于内流道的启闭，并通过更换多种型号的过滤网实现对于水流的泥沙颗粒过滤，采用嵌入式密封防漏垫圈提升密封强度，避免烘干过程中内流道内进水影响监测效率；

本发明采用垂直连接的两个“L”型臂，节约对主体内空间的占用，且不影响气缸输出拉力，避免由于压力输出不匀导致的密封不良；

本发明通过置物槽容纳连接臂，即预留气缸位移量，提升滑动板与内流道的密封效果；

本发明采用金属拉索避免拉索受浮力影响造成的主体竖向位移旋转，进而导致压力传感器精度不良；

本发明采用两个对称设置的引流部实现位于水中的自动水平校正，提升监测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置的结构视图；

图2是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置的侧视图；

图3是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置主体的结构视图；

图4是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置主体的俯视图；

图5是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置滑槽剖视图；

图6是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置主体的侧视图；

图7是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置主体的剖视图；

图8是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置滑动板的局部放大图；

图9是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置图3中“A”的局部放大图；

图10是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置图3中“B”的局部放大图；

图11是本发明所述用于含有泥沙的河流流量监测装置弧形罩的剖视图。

附图标记说明如下：

1、扭力电机；101、销钉；102、滑槽；103、螺杆；104、驱动电机；105、绞盘；106、拉索；107、连杆；108、滑块；2、主体；201、连接框；202、弧形罩；203、引流部；204、内流道；205、安装板；3、气缸；301、连接臂；302、滑动板；303、过滤网；304、置物槽；305、加热器；306、加热管；4、压力传感器；401、连接柱；402、置物板；403、流速传感器；404、气泵。

具体实施方式

在本发明的描述中，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“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中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1-图11所示，用于含有泥沙的河流流量监测装置，包括两个滑槽102和主体2，每个滑槽102顶端均设置有扭力电机1，扭力电机1用于向螺杆103输出扭力，扭力电机1输出端安装有螺杆103，滑槽102内均设置有滑块108，滑块108中心处设置有与螺杆103相匹配的内螺纹，进而可以通过螺杆103的转动带动所述滑块108沿滑槽102上下移动，即螺杆103、滑块108和滑槽102配合实现主体2相对于滑槽102的竖向位移，两个滑槽102分别平行设置在主体2的两端；

其中一个滑槽102一侧设置有驱动电机104，驱动电机104输出端设置有绞盘105，绞盘105外侧缠绕有拉索106，驱动电机104、绞盘105配合拉索106实现对于主体2的回收，具体为：当主体2脱离滑槽102在水下作业完毕后，驱动电机104带动绞盘105转动，对拉索106进行回收，即带动主体2回收；

靠近滑槽102时，将滑块108嵌入滑槽102内，由于滑槽102内螺杆103与滑块108上的螺纹孔匹配，即进入滑槽102时回收方式由驱动电机104回收转变为扭力电机1带动螺杆103转动，进而通过滑块108上的螺纹孔带动滑块108在滑槽102内滑动，由于滑块108与主体2固定连接，带动主体2在滑槽102一侧滑动；

主体2设置为圆柱体且其内部中空，主体2与滑块108通过连杆107固定连接，主体2一端设置有连接框201，连接框201用于连接主体2与拉索106自由端，拉索106远离绞盘105的端部固定连接于连接框201中心处；

主体2包括设置于主体2内部设置有纵向贯穿整个主体2的内流道204，所述主体2还包括安装板205、弧形罩202和引流部203；

所述安装板205设置于所述主体2内部，所述弧形罩202设置于所述安装板205上方，弧形罩202与安装板205密封设置，所述安装板205用于放置监测用的工作组件，包括连接臂301、滑动板302、加热器305、气缸3、加热管306、气泵404和压力传感器4等工作组件，所述内流道204位于所述安装板205所在的平面的下部，所述弧形罩202可开合的设置在主体2上，且所述弧形罩202在闭合状态下能够密封所述安装板205的上部空间，进而所述安装板205和所述弧形罩202形成密封的置物仓，置物仓用于放置加热器305和压力传感器4等电子元件，避免电子元件受潮，具体的，所述弧形罩202上设置有密封垫，在其闭合状态下，能够实现与所述主体2其它接触部分的密封，进而可以有效防止水的进入，所述主体2的两端为所述引流部203，所述引流部203主要适用于在目标水域进行待检测水的引流/导流；

安装板205上表面嵌入设置有若干盲孔，盲孔内侧均安装有气缸3，气缸3输出端均安装有连接臂301，连接臂301远离气缸3的端部均设置有滑动板302，滑动板302竖直贯穿安装板205且与安装板205滑动连接，滑动板302与安装板205滑动连接处设置有密封防漏垫，避免滑动板302在进行滑动时将内流道204内的河水带入置物仓内，滑动板302上设置有通孔，通孔内设置有过滤网303；

安装板205上表面中心处设置有加热器305，加热器305设置于安装板205中心处受热更均匀，嵌入安装板205上端面且与加热器305电连接有若干加热管306，通过加热可以有效防止电子器件受潮，位于安装板205上表面且位于加热器305一侧设置有流速传感器403，流速传感器403输出端贯穿安装板205延伸至内流道204内侧，流速传感器403一侧设置有气泵404，气泵404一侧设置有压力传感器4，压力传感器4用于监测连接柱401和置物板402的受压数值，具体为过滤后残留于内流道204内的泥沙颗粒置于置物板402上，置物板402受压带动连接柱401位移，压力传感器4对置物板402所受到的压力进行检测，内流道204底端设置有置物板402，压力传感器4与置物板402通过连接柱401固定连接。

优选的：扭力电机1两侧与滑槽102两侧均设置有若干安装法兰，每个安装法兰内侧均设置有销钉101；滑槽102内壁与滑块108外壁均设置为抛光面，滑槽102设置为“C”型通槽；

两个所述引流部203所对应的内流道204的竖向截面尺寸从所述主体2的端部向内逐渐减小，安装板205所对应的所述内流道204的竖向截面尺寸一致，具体的，所述引流部203上的内流道204为开口逐渐缩小的喇叭状内流道，所述安装板205所对应的所述内流道204为内径相等的圆形通道，引流部203上的内流道204和安装板205所对应的所述内流道204组成整个内流道204。

滑动板302竖直方向的截面尺寸大于内流道204竖直方向的截面尺寸，用以实现滑动板302对于内流道204的密封，起到封闭内流道204的作用，滑动板302外缘嵌入设置有密封防漏垫圈；连接臂301采用两个“L”型臂垂直焊接，连接臂301用于连接气缸3和滑动板302，即使气缸3的轴线与连接臂301和滑动板302连接点的竖向位移路径不重合，气缸3也可带动滑动板302竖向位移，滑动板302通过螺栓固定安装于连接臂301端部；过滤网303外径与滑动板302上通孔的内径相同，过滤网303通过螺栓压合设置于滑动板302内侧；安装板205上部嵌入设置有置物槽304，滑动板302位移时带动连接臂301位移，置物槽304用于避免连接臂301与安装板205接触导致的滑动板302行程受限，进而导致滑动板302与内流道204密封不良，安装板205位于主体2轴线处水平设置；拉索106采用金属材质且其外壁涂有疏水涂层；内流道204内侧底部嵌入设置有与置物板402尺寸相同的凹槽，且凹槽内设置有弹簧，凹槽和弹簧用于为置物板402提供竖向位移行程，避免置物板402与内流道204贴合，导致置物板204无法位移并通过连接柱401触发压力传感器4。

工作原理：工作人员检查本装置各元件电连接关系以及各零部件气密性，向位于中部的若干滑动板302内安装需求规格的过滤网303，检测无误后将本装置置于工作位置，通过安装于扭力电机1和滑槽102两侧的安装法兰完成固定，采用膨胀销钉101固定滑槽102，将主体2连接滑块108由滑槽102远离扭力电机1的一端置入，启动扭力电机1，通过螺杆103与设置内螺纹的滑块108配合，在“C”型滑槽102的内壁限位下，滑块108沿滑槽102轴线位移，实现单一位置多个深度的水文监测；需要监测水底水文参数时，即通过扭力电机1带动螺杆103转动，推出滑块108，主体2受其内部引流部203的重力影响加速下沉，具体为滑块108与主体2固定连接，即滑块108随主体2下沉，滑块108配合螺杆103实现主体2位于滑槽102一侧的竖向滑动，当滑块108滑出滑槽102时，主体2下沉水底实现检测，即通过滑块108、滑槽102和驱动电机104实现主体2位于装置安装位置的竖向多取样点监测和远离安装位置水底的取样检测，使得主体2可以完成多取样点的检测，不局限于滑槽102的行程，采用金属拉索106避免拉索106浮力对主体2位于水中的位置朝向造成影响，完成监测后启动驱动电机104，通过绞盘105与拉索106回收主体2，工作人员读取参数完成对于河流泥沙的流量测量；

具体监测流程如下，由于拉索106固定于主体2一端，受河流流向影响，主体2的连接框201一端长时逆流，河水进入主体2，受引流部203的引导进入内流道204内，流速传感器403对河流流速流量进行监测并记录，所述流量仪为现有的河水流量检测的通用设备，不再赘述，在检测完一组数据后，通过更换不同目的滤网，实现针对不同粒径泥沙的河水的流量监测数据。

进一步的，若要获取针对泥沙本身具体的分析数据，启动安装于安装板205上且靠近连接框201一侧的气缸3，通过连接臂301带动滑动板302位移，实现对于内流道204输入端的密封，启动安装有过滤网303的滑动板302连接的气缸3，通过连接臂301带动滑动板302位移，启动气泵404向内流道204内泵入压缩空气，排出内流道204内河水，受过滤网303限制，泥沙颗粒留存于内流道204内，启动远离连接框201一端的气缸3，通过连接臂301带动滑动板302位移，实现对于内流道204输出端的密封，启动加热器305通过加热管306完成对于内流道204内泥沙颗粒的烘干，启动气泵404平衡内流道204内压强为一个大气压，通过压力传感器4和置物板402实现对于内流道204内泥沙颗粒的称量，并将称重数据上传到分析设备进行分析，启动驱动电机104，通过绞盘105转动回收拉索106，进而实现对于主体2的回收，工作人员对主体2内各监测元件数据进行记录，完成监测。分析取样过程可以在取出主体2后进行取样分析，具体分析过程采用现有技术中通用的泥沙颗粒分析检测方法，不再赘述，所述泥沙分析设备为现有的分析设备。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.用于含有泥沙的河流流量监测装置，包括两个滑槽（102）和主体（2），其特征在于：每个所述滑槽（102）顶端均设置有扭力电机（1），所述扭力电机（1）输出端安装有螺杆（103），所述滑槽（102）内均设置有滑块（108），所述滑块（108）中心处设置有与所述螺杆（103）外螺纹相匹配的内螺纹；

其中一个所述滑槽（102）一侧设置有驱动电机（104），所述驱动电机（104）输出端设置有绞盘（105），所述绞盘（105）外侧缠绕有拉索（106）；

所述主体（2）与所述滑块（108）通过连杆（107）连接，所述拉索（106）远离所述绞盘（105）的端部与所述主体（2）一端相连；

所述主体（2）包括安装板（205）、弧形罩（202）、内流道（204）和引流部（203）；

所述安装板（205）设置于所述主体（2）内部，所述弧形罩（202）设置于所述安装板（205）上方，所述内流道（204）位于所述安装板（205）下部，所述安装板（205）和所述弧形罩（202）形成置物仓，所述主体（2）的两端分别为所述引流部（203）；

所述安装板（205）上嵌入设置有若干盲孔，所述盲孔内安装有气缸（3），所述气缸（3）输出端安装有连接臂（301），所述连接臂（301）远离所述气缸（3）的端部与滑动板（302）连接，所述滑动板（302）竖直贯穿所述安装板（205）且与所述安装板（205）滑动连接，且所述滑动板（302）与所述安装板（205）连接处设置有密封防漏垫，所述滑动板（302）上设置有通孔，所述通孔内设置有过滤网（303）；

所述安装板（205）上表面设置有流量计，所述流量计的流速传感器（403）的输出端贯穿所述安装板（205）延伸至所述内流道（204）内侧。

2.根据权利要求1所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述主体（2）设置为圆柱体，所述主体（2）一端设置有连接框（201），所述拉索（106）远离所述绞盘（105）的端部固定连接于所述连接框（201）中心处；所述扭力电机（1）两侧与所述滑槽（102）两侧均设置有若干安装法兰，每个所述安装法兰内侧均设置有销钉（101）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述安装板（205）上表面设置有加热器（305），若干加热管（306）嵌入所述安装板（205）上表面且与所述加热器（305）电连接，所述加热器（305）一侧设置所述流速传感器（403），所述安装板（205）上表面还设置有气泵（404），所述气泵（404）一侧设置有压力传感器（4），所述内流道（204）底部设置有置物板（402），所述压力传感器（4）与所述置物板（402）通过连接柱（401）固定连接；所述滑槽（102）内壁与所述滑块（108）外壁均设置为抛光面，所述滑槽（102）设置为“C”型通槽。

4.根据权利要求3所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：两个所述引流部（203）所对应的内流道（204）的竖向截面尺寸从所述主体（2）的端部向内逐渐减小，安装板（205）所对应的所述内流道（204）的竖向截面尺寸一致。

5.根据权利要求4所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述滑动板（302）竖向截面尺寸大于所述内流道（204）竖向截面尺寸，所述滑动板（302）外缘嵌入设置有密封防漏垫圈。

6.根据权利要求1所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述连接臂（301）采用两个“L”型臂轴向垂直焊接，所述滑动板（302）通过螺栓固定安装于所述连接臂（301）端部。

7.根据权利要求1所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述过滤网（303）外径与所述滑动板（302）上通孔的内径相同，所述过滤网（303）通过螺栓压合设置于所述滑动板（302）通孔内侧。

8.根据权利要求1所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述安装板（205）上表面嵌入设置有置物槽（304），所述安装板（205）设置于所述主体（2）中轴线上。

9.根据权利要求1所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述拉索（106）采用金属材质且其外壁涂有疏水涂层。

10.根据权利要求3所述的用于含有泥沙的河流流量监测装置，其特征在于：所述内流道（204）内侧底部嵌入设置有与所述置物板（402）尺寸相同的凹槽，且所述凹槽内设置有弹簧。

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