CN114167523B - 一种积雪深度和雪质断面的监测车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及积雪深度测量技术领域，特别涉及一种积雪深度和雪质断面的监测车，通过在遥控远程控制车上设置可以升降的框架；框架的空槽设置能够水平运动的推雪板；框架外壁设置一个固定盒，所述固定盒内固定设置第一测距仪；第二测距仪通过第二固定板与推雪板固定连接；初始时，第二测距仪位于固定盒内；测量人员可以随意操作远程控制车至任意地点，并且当框架以及推雪板均插入积雪内至地面时，电缸拉动推雪板并且第二测距仪拉出固定盒，本申请即可完成积雪深度的测量；实现多地点准确的测量积雪深度。
Description
技术领域
本发明涉及积雪深度测量技术领域，特别涉及一种积雪深度和雪质断面的监测车。
背景技术
观测积雪深度对预防自然灾害有重要意义，同时，也能使得农民参照积雪深度来安排生活、生产计划。
现在的积雪深度测量方式，一般是测量员选取开阔(防止房屋、树木等对地上积雪深度造成影响)、平坦的水泥地(混凝土)区域进行测量积雪深度，主要是将量雪尺插入雪中，人工读取量雪尺与积雪上侧对齐的刻度；在寒冷的天气，测量员外出测量积雪深度，寒冷的环境对测量员极不友好。
现有技术申请号为2010103007606公开了雪深测量方法及装置，该装置包括一根垂直于地面设置的雪深测量标杆；雪深测量标杆上有竖向设置的深色测雪标线；雪深测量标杆的正前方置有一个摄像头，所述摄像头用于采集雪标线的长度变化图像。
上述现有文件具有以下缺点：
1、测雪标线周围的雪深被雪深测量标杆影响；
2、其测量地点过于单一；
3、当雪量较大时，其摄像头上易存在积雪以及霜冻，从而导致摄像头采集的图像被其上的积雪或霜冻遮挡；
4、无法检测雪质断面。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种积雪深度和雪质断面的监测车，实现多地点准确的测量积雪深度。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，包括远程控制车、水平固定板、夹板、框架、固定盒、第一测距仪、第二测距仪、第二固定板、推雪板、电缸、固定板；
所述远程控制车的车体前侧固定安装两个相互平行的水平固定板，所述远程控制车上设置用于识别路面的摄像头；
两个水平固定板相邻的一侧均固定两个夹板；
框架滑动穿套于四个夹板、两个水平固定板之间；
第一升降机构用于驱动框架升降；
所述框架开设一个竖向通槽；
所述框架一侧外壁与固定盒的盒口固定连接，所述固定盒与竖向通槽连通；
竖直的推雪板水平滑动嵌入通槽内；
竖向滑动机构其自由度仅在竖直方向移动；
所述竖向滑动机构一共有两个，分别为第一竖向滑动机构、第二竖向
滑动机构；
所述电缸的自由端通过第一竖向滑动机构与推雪板连接，电缸与远程控制车的控制模块连接，所述电缸通过固定板与水平固定板固定连接；
所述第一测距仪固定于固定盒内壁；
所述第二固定板固定于推雪板临近固定盒的一侧，所述第二测距仪与第二固定板固定，所述第二测距仪与第一测距仪的探头均向下并且水平高度一致；
所述第二测距仪与第一测距仪均与远程控制车的控制模块连接，所述远程控制车的控制模块与其远程控制装置能够进行数据以及信号传输；其中，远程控制车的控制模块安装在车上，其远程控制装置为人员操作的装置；
当电缸的伸缩杆至最大行程时，第二固定板完全位于固定盒内；电缸伸缩杆回缩至最小行程时，第二固定板完全位于固定盒外侧；初始状态时，第二固定板完全位于固定盒内。
进一步，多个滚轮与水平固定板固定，并且滚轮均与框架侧壁滚动接触。
进一步，第一升降机构包括齿条部、齿轮、第一减速机、第一电机；
所述框架临近水平固定板的一外侧壁上至少设置一个竖直的齿条部；所述齿条部与齿轮啮合，所述第一减速机的输出轴用于驱动齿轮转动，所述第一电机的输出轴自由端与第一减速机输入轴自由端固定连接；所述第一电机与远程控制车的控制模块连接。
进一步，竖向滑动机构包括滑动槽、钢球、连接杆组成；
推雪板开设两个滑动槽，滑动槽的滑动导向为竖直方向，所述两个滑动槽分别开口于推雪板与固定盒的盒口相对的侧壁上；滑动槽有竖直的圆孔部，该圆孔部的直径大于滑动槽的开口宽度；所述钢球滑动嵌入滑动槽的圆孔部，钢球与连接杆第一端连接，所述连接杆的第二端伸出滑动槽开口；竖向滑动机构的连接杆的第二端用于与电缸的伸缩杆自由端或相机固定连接。
进一步，还包括第二电机、第二减速机、线轴、连接线、相机；
所述第二电机与远程控制车的控制模块电性连接，所述第二电机转轴的自由端与第二减速机的输入轴自由端固定连接；所述第二减速机输出轴自由端与线轴一端固定；
所述连接线一端与线轴的圆周外壁固定连接，并且连接线缠绕于线轴的外周；
所述连接线自由端与相机固定连接，所述相机通过第二竖向滑动机构与推雪板滑动配合；相机的摄像头朝向远离推雪板一侧；
所述框架为透明材质。
进一步，判定组件包括圆柱体、圆柱孔、升降装置、贯穿杆、活动塞板、压力感应装置、限位盘；
圆柱体外周与推雪板远离相机一侧固定，所述圆柱体下端与推雪板下侧齐平；所述圆柱体上端开设一个圆柱孔；
所述活动塞板滑动嵌入圆柱孔内；所述压力感应装置固定于圆柱孔底部，所述压力感应装置与控制模块电性连接，压力感应装置用于将其感受的压力大小转化为电信号传递给控制模块；
所述活动塞板位于压力感应装置的上方；
所述贯穿杆滑动贯穿活动塞板，所述贯穿杆与两个限位盘同轴固定，所述两个限位盘位于活动塞板的上下两侧，并且两个限位盘之间的距离大于活动塞板的厚度；
所述贯穿杆下端与升降装置连接，所述升降装置位于圆柱体内，所述升降装置与控制模块电性连接，所述升降装置用于控制贯穿杆连同活动塞板升降；
所述圆柱体上端面远离推雪板的一侧倾斜向下。
本发明的有益效果为：
通过在遥控远程控制车10上设置可以升降的框架50；框架50的空槽54设置能够水平运动的推雪板190；框架50外壁设置一个固定盒90，所述固定盒90内固定设置第一测距仪110；第二测距仪120通过第二固定板130与推雪板190固定连接；初始时，第二测距仪120位于固定盒90内；测量人员可以随意操作远程控制车10至任意地点，并且当框架50以及推雪板190均插入积雪内至地面时，电缸240拉动推雪板190并且第二测距仪120拉出固定盒90，本申请即可完成积雪深度的测量；实现多地点准确的测量积雪深度。
附图说明
图1为本申请的侧面结构示意图；
图2为图1中A处放大示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为图3中B处放大示意图；
图5为图4中C处放大示意图；
图6为本申请测量雪深时的结构示意图；
图7为框架的俯视图；
图8为判定组件与推雪板下端的连接结构示意图；
图9为判定组件抵触到白色垃圾的状态图；
图10为齿轮与第一减速机之间的详细结构示意图；
附图标记对照表：
积雪00、平坦地面01、白色垃圾03、远程控制车10、水平固定板20、夹板31、滚轮40、框架50、衔接板51、侧板52、齿条部53、齿轮60、球面凹槽61、第一减速机70、固定盘71、滑动环72、传力块73、弹簧74、第一电机80、固定盒90、第一测距仪110、第二测距仪120、第二固定板130、第二电机140、第二减速机150、线轴160、连接线170、相机180、推雪板190、滑动槽191、第一连接部200、第一钢球210、第二钢球220、第二连接部230、电缸240、固定板250、判定组件300、圆柱体310、圆柱孔320、升降装置330、贯穿杆340、活动塞板350、压力感应装置360、限位盘370；
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中图1至图8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。
一种积雪深度和雪质断面的监测车，包括远程控制车10、水平固定板20、夹板31、滚轮40、框架50、齿轮60、减速机70、第一电机80、固定盒90、第一测距仪110、第二测距仪120、第二固定板130、推雪板190、第一连接部200、第一钢球210、第二钢球220、第二连接部230、电缸240、固定板250；
所述远程控制车10的车体前侧固定安装两个相互平行的水平固定板20，所述远程控制车10上设置用于识别路面的摄像头，进而控制远程控制车10的行进方向；
两个水平固定板20相邻的一侧均固定两个夹板31；
参阅图4，框架50滑动穿套于四个夹板31、两个水平固定板20之间；优选的，多个滚轮40与水平固定板20固定，并且滚轮40均与框架50侧壁滚动接触，这样有利于框架50上下运动的更加顺畅；
参阅图4，所述框架50临近水平固定板20的一外侧壁上至少设置一个竖直的齿条部53；所述齿轮60与齿条部53啮合，所述第一减速机70的输出轴用于驱动齿轮60转动，所述第一电机80的输出轴自由端与第一减速机70输入轴自由端固定连接；所述第一电机80与远程控制车10的控制模块连接；所述齿条部53、齿轮60、第一减速机70、第一电机80组成第一升降机构；所述第一升降机构用于驱动框架50升降；
所述框架50开设一个竖向通槽54；
所述框架50一侧外壁与固定盒90的盒口固定连接，所述固定盒90与竖向通槽54连通；
参阅图3、图4，竖直的推雪板190水平滑动嵌入通槽54内；具体的，推雪板190与通槽54相邻侧壁上分别设置水平的滑动结构，滑动结构有滑块导轨结构，滚轮滚槽结构等；
参阅图4、图5，推雪板190开设两个滑动槽191，滑动槽191的滑动导向为竖直方向，所述两个滑动槽191分别开口于推雪板190与固定盒90的盒口相对的侧壁上；滑动槽191有竖直的圆孔部，该圆孔部的直径大于滑动槽191的开口宽度；所述钢球210滑动嵌入滑动槽191的圆孔部，即该钢球210可以竖直移动但是不能水平移动，钢球210与连接杆211第一端连接，所述连接杆211的第二端伸出滑动槽191开口；所述滑动槽191、钢球210、连接杆211组成竖向滑动机构；参阅图2、图5，竖向滑动机构的连接杆211的第二端用于与其他配合部件(电缸240的伸缩杆自由端、相机180)固定连接；
其竖向滑动机构还可以是滑块导轨结构，竖向滑动机构其自由度仅在竖直方向移动；
所述竖向滑动机构一共有两个，分别为第一竖向滑动机构、第二竖向滑动机构；
所述电缸240的自由端通过第一竖向滑动机构与推雪板190连接，电缸240与远程控制车10的控制模块连接；所述电缸240通过固定板250与水平固定板20固定连接；
所述第一测距仪110固定于固定盒90内壁；
所述第二固定板130固定于推雪板190临近固定盒90的一侧，所述第二测距仪120与第二固定板130固定，所述第二测距仪120与第一测距仪110的探头均向下并且水平高度一致；
所述第二测距仪120与第一测距仪110均与远程控制车10的控制模块连接，所述远程控制车10的控制模块(安装在车上的)与其远程控制装置(人员操作的装置)能够进行数据以及信号传输；
参阅图2，当电缸240的伸缩杆至(伸出)最大行程时，第二固定板130完全位于固定盒90内；参阅图6，电缸240伸缩杆回缩至最小行程时，第二固定板130完全位于固定盒90外侧；初始状态时，第二固定板130完全位于固定盒90内。
原理：参阅图6，测量员通过远程控制装置远程控制远程控制车10行进至平坦的积雪深度测量区域；测量员用远程控制装置经第一升降机构来控制框架50下行完全深入积雪内，测量人用远程控制装置控制电缸240的伸缩杆回缩，使得推雪板190与固定盒90所在框架50的一侧之间形成空白的无雪空腔；此时，第一测距仪110、第二测距仪120经过控制模块将各自测量数值回传至其远程控制装置(实际第二测距仪120测量数值为其至地面的距离；实际第一测距仪110测量数值为其至积雪上表面的距离)，测量人员将两个测量数值相减即可得到积雪深度。控制推雪板190、框架50复位，使得第一测距仪110、第二测距仪120的探测头不会有积雪，测量雪深的数据可靠；实现多地点准确的测量积雪深度的效果。
参阅图2、图6，进一步，雪质断面的观测对人们雪后的生活以及生产有很重要的作用；作出如下改进；
还包括第二电机140、第二减速机150、线轴160、连接线170、相机180；
所述第二电机140与远程控制车10的控制模块电性连接，所述第二电机140转轴的自由端与第二减速机150的输入轴自由端固定连接；所述第二减速机150输出轴自由端与线轴160一端固定；
所述连接线170一端与线轴160的圆周外壁固定连接，并且连接线170缠绕于线轴160的外周；
所述连接线170自由端与相机180固定连接，所述相机180通过第二竖向滑动机构与推雪板190滑动配合；相机180的摄像头朝向远离推雪板190一侧。
所述框架50为透明材质；
原理：当测量人员用远程控制装置控制电缸240的伸缩杆回缩，使得推雪板190与固定盒90所在框架50的一侧之间形成空白的无雪空腔；之后，测量人控制第二电机140转动并且相机下降；相机下降的过程中可以采集积雪断面的图像，进而通过控制模块回传至远程控制装置，供测量人员分析积雪断面。
进一步，在下大雪的寒冷冬季往往伴随大风，识别路面的摄像头上也粘附有许多积雪，使其只能识别路线大体走向，看不清路面上有无垃圾袋，由于大风中会吹动白色垃圾03飘扬，当框架50有可能先接触白色垃圾03，然后连通白色垃圾03一块插入积雪内；但是白色垃圾03进入积雪内时，会对框架50周围的积雪表层有一定的拖拽作用，即破坏原积雪深度。
判定组件300包括圆柱体310、圆柱孔320、升降装置330、贯穿杆340、活动塞板350、压力感应装置360、限位盘370；
圆柱体310外周与推雪板190远离相机180一侧固定，所述圆柱体310下端与推雪板190下侧齐平；所述圆柱体310上端开设一个圆柱孔320；
所述活动塞板350滑动嵌入圆柱孔320内；所述压力感应装置360固定于圆柱孔320底部，所述压力感应装置360与控制模块电性连接，压力感应装置360用于将其感受的压力大小转化为电信号传递给控制模块，进而控制模块传递给远程控制装置，供测量人员观测压力感应装置360的实时状态；
所述活动塞板350位于压力感应装置360的上方；
所述贯穿杆340滑动贯穿活动塞板350，所述贯穿杆340与两个限位盘370同轴固定，所述两个限位盘370位于活动塞板350的上下两侧，并且两个限位盘370之间的距离大于活动塞板350的厚度，即活动塞板350在两个限位盘370之间有一定的活动量。
所述贯穿杆340下端与升降装置330连接，所述升降装置330位于圆柱体310内，所述升降装置330与控制模块电性连接，所述升降装置330用于控制贯穿杆340连同活动塞板350升降，所述升降装置330可以为小型电缸或者其他的升降结构；
所述圆柱体310上端面远离推雪板190的一侧倾斜向下。
原理：推雪板190下降，当推雪板190下方的雪地正好有白色垃圾03经过时，推雪板190带着判定组件300连同白色垃圾03进入积雪内，当判定组件300的圆柱体310全部伸入积雪时，白色垃圾03同时覆盖在圆柱孔320上方，即圆柱孔320内没有进入积雪；同时，测量人员通过远程控制装置并没有发现压力感应装置360回传的电信号发生变化，测量人员就会意识到推雪板190抵触到了白色垃圾03；复位本申请的结构，移动远程控制车10更换新的测量点。实现识别检测点是否存在白色垃圾03，进而保证测量数据的准确性。
进一步，齿轮60上开设多个球面凹槽61，所述球面凹槽61绕齿轮60轴线均匀分布；
第一减速机70的输出轴上固定设置固定盘71；第一减速机70的输出轴上滑动穿套有滑动环72，所述第一减速机70的输出轴与滑动环72之间通过花键连接，即所述滑动环72只能相对第一减速机70的输出轴直线运动；
滑动环72一端面上固定设置多个传力块73，所述传力块73与球面凹槽61形状相同；每一个传力块73都与一个球面凹槽61配合；
弹簧74位于滑动环72与固定盘71之间，所述弹簧74用于将传力块73推入球面凹槽61内；
当框架50下端抵住水泥地面时，框架50停止下行，进而齿轮60停止转动，但是第一减速机70还是带着滑动环72转动，所以此时转动的滑动环72克服弹簧74的推力，即滑动环72与齿轮60之间打滑；当框架50下端未抵住水泥地面时，传力块73始终位于球面凹槽61内，即滑动环72与齿轮60同步运动。
通过以上结构可以使得当框架50下端抵住水泥地面时，框架自动停止下行。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，包括远程控制车、水平固定板、夹板、框架、固定盒、第一测距仪、第二测距仪、第二固定板、推雪板、电缸、固定板；
所述远程控制车的车体前侧固定安装两个相互平行的水平固定板，所述远程控制车上设置用于识别路面的摄像头；
两个水平固定板相邻的一侧均固定两个夹板；
框架滑动穿套于四个夹板、两个水平固定板之间；
第一升降机构用于驱动框架升降；
所述框架开设一个竖向通槽；
所述框架一侧外壁与固定盒的盒口固定连接，所述固定盒与竖向通槽连通；
竖直的推雪板水平滑动嵌入通槽内；
竖向滑动机构其自由度仅在竖直方向移动；
所述竖向滑动机构一共有两个，分别为第一竖向滑动机构、第二竖向滑动机构；
所述电缸的自由端通过第一竖向滑动机构与推雪板连接，电缸与远程控制车的控制模块连接，所述电缸通过固定板与水平固定板固定连接；
所述第一测距仪固定于固定盒内壁；
所述第二固定板固定于推雪板临近固定盒的一侧，所述第二测距仪与第二固定板固定，所述第二测距仪与第一测距仪的探头均向下并且水平高度一致；
所述第二测距仪与第一测距仪均与远程控制车的控制模块连接，所述远程控制车的控制模块与其远程控制装置能够进行数据以及信号传输；其中，远程控制车的控制模块安装在车上，其远程控制装置为人员操作的装置；
当电缸的伸缩杆至最大行程时，第二固定板完全位于固定盒内；电缸伸缩杆回缩至最小行程时，第二固定板完全位于固定盒外侧；初始状态时，第二固定板完全位于固定盒内；
还包括第二电机、第二减速机、线轴、连接线、相机；
所述第二电机与远程控制车的控制模块电性连接，所述第二电机转轴的自由端与第二减速机的输入轴自由端固定连接；所述第二减速机输出轴自由端与线轴一端固定；
所述连接线一端与线轴的圆周外壁固定连接，并且连接线缠绕于线轴的外周；
所述连接线自由端与相机固定连接，所述相机通过第二竖向滑动机构与推雪板滑动配合；相机的摄像头朝向远离推雪板一侧；
所述框架为透明材质。
2.根据权利要求1所述的一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，
多个滚轮与水平固定板固定，并且滚轮均与框架侧壁滚动接触。
3.根据权利要求1所述的一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，
第一升降机构包括齿条部、齿轮、第一减速机、第一电机；
所述框架临近水平固定板的一外侧壁上至少设置一个竖直的齿条部；所述齿条部与齿轮啮合，所述第一减速机的输出轴用于驱动齿轮转动，所述第一电机的输出轴自由端与第一减速机输入轴自由端固定连接；所述第一电机与远程控制车的控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，
竖向滑动机构包括滑动槽、钢球、连接杆组成；
推雪板开设两个滑动槽，滑动槽的滑动导向为竖直方向，所述两个滑动槽分别开口于推雪板与固定盒的盒口相对的侧壁上；滑动槽有竖直的圆孔部，该圆孔部的直径大于滑动槽的开口宽度；所述钢球滑动嵌入滑动槽的圆孔部，钢球与连接杆第一端连接，所述连接杆的第二端伸出滑动槽开口；竖向滑动机构的连接杆的第二端用于与电缸的伸缩杆自由端或相机固定连接。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，还包括判定组件；
判定组件包括圆柱体、圆柱孔、升降装置、贯穿杆、活动塞板、压力感应装置、限位盘；
圆柱体外周与推雪板远离相机一侧固定，所述圆柱体下端与推雪板下侧齐平；所述圆柱体上端开设一个圆柱孔；
所述活动塞板滑动嵌入圆柱孔内；所述压力感应装置固定于圆柱孔底部，所述压力感应装置与控制模块电性连接，压力感应装置用于将其感受的压力大小转化为电信号传递给控制模块；
所述活动塞板位于压力感应装置的上方；
所述贯穿杆滑动贯穿活动塞板，所述贯穿杆与两个限位盘同轴固定，所述两个限位盘位于活动塞板的上下两侧，并且两个限位盘之间的距离大于活动塞板的厚度；
所述贯穿杆下端与升降装置连接，所述升降装置位于圆柱体内，所述升降装置与控制模块电性连接，所述升降装置用于控制贯穿杆连同活动塞板升降；
所述圆柱体上端面远离推雪板的一侧倾斜向下。
6.根据权利要求3中的任意一项所述的一种积雪深度和雪质断面的监测车，其特征在于，
齿轮上开设多个球面凹槽，所述球面凹槽绕齿轮轴线均匀分布；
第一减速机的输出轴上固定设置固定盘；第一减速机的输出轴上滑动穿套有滑动环，所述第一减速机的输出轴与滑动环之间通过花键连接；
滑动环一端面上固定设置多个传力块，所述传力块与球面凹槽形状相同；每一个传力块都与一个球面凹槽配合；
弹簧位于滑动环与固定盘之间，所述弹簧用于将传力块推入球面凹槽内；
当框架下端抵住水泥地面时，转动的滑动环克服弹簧的推力，即滑动环与齿轮之间打滑；当框架下端未抵住水泥地面时，传力块始终位于球面凹槽内，即滑动环与齿轮同步运动。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH03272492A (ja) * | 1990-03-22 | 1991-12-04 | Yokokawa Uezatsuku Kk | 雪情報マルチセンサー |
| CN101762832A (zh) * | 2010-01-26 | 2010-06-30 | 中国气象局气象探测中心 | 雪深测量方法及装置 |
| WO2019026464A1 (ja) * | 2017-06-23 | 2019-02-07 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 多重の光センサーによる積雪深計及び積雪深測定方法 |
| CN211817498U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-10-30 | 西安工业大学 | 一种多模复合屋顶除雪小车 |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111461629.2A patent/CN114167523B/zh active Active
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