CN114593777B - 一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置。该适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，包括安装支架，所述安装支架包括安装板以及若干组竖直排列的连接臂，所述连接臂的一端与安装板固定连接，所述连接臂的表面固定连接有洪痕箱，所述洪痕箱包括间隔架，若干组所述连接臂与所述间隔架固定连接，所述间隔架之间活动连接有转管件，所述转管件的表面设置有引导板件，水流流动，带动所述转管件转动，洪痕箱的中心处设置有洪痕管，洪痕管的上下端贯通，水从洪痕管的底部进入洪痕管，所述洪痕管的内部设置有洪痕板；该适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，结构简单，操作方便，使用灵活，便于洪痕监测推广使用。

Description

一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置

技术领域

本发明属于洪痕监测技术领域，具体涉及一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置。

背景技术

水文部门需要常年对区域内的各种水文信息进行监测，为国家的各种建设规划提供水文资料，对河道周边的发展规划起到重要作用。水文部门根据实际条件，监测的水文信息越多越好、越全越好、越准越好。水文信息包括但不限于河道各个时节的流量、流速、水位信息，各个区域的降水量信息，洪水水位信息。受限于经费、人员和监测技术，水文部门也仅能对区域内的主要河道建立基站做到自动化实时监测水文信息，对于一些次要河道，一般通过流动监测站进行定时采样。

而在南方地区，由于台风等天气的影响，存在偶发性洪水，水文部门需要对洪水的洪峰进行采集，为地区建设规划提供数据支撑，对于这种数年一遇甚至十数年、数十年一遇的洪水，尤其对于山区、村镇等非重点水文监控区域，无法做到实时采集数据，因此，传统的洪峰采集手段是等洪水退去后寻找洪痕，根据洪痕确定洪峰，这种采集手段易受客观条件影响，准确性差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，包括安装支架，所述安装支架包括安装板以及若干组竖直排列的连接臂，所述连接臂的一端与安装板固定连接，所述连接臂的表面固定连接有洪痕箱，所述洪痕箱包括间隔架，若干组所述连接臂与所述间隔架固定连接，所述间隔架之间活动连接有转管件，所述转管件的表面设置有引导板件，水流流动，带动所述转管件转动，所述洪痕箱的中心处设置有洪痕管，所述洪痕管的上下端贯通，水从洪痕管的底部进入洪痕管，所述洪痕管的内部设置有洪痕板，所述洪痕板监测洪痕高度，所述洪痕箱内设置有数据采集腔，所述数据采集腔内设置有转速采集装置，所述转速采集装置采集所述转管件的转速，所述洪痕箱的上端覆盖有机动箱，所述机动箱与安装支架可拆卸连接，所述机动箱与转速采集装置连接，所述机动箱的表面设置有通讯天线，所述机动箱的内部设置有通讯模组，所述通讯模组可将洪痕高度数据以及转速数据通过通讯天线传递至后台计算机。

作为本发明的进一步优化方案，所述洪痕管为透明管，所述数据采集腔内设置有可沿数据采集腔上下移动的视频采集组件，所述洪痕板漂浮于所述洪痕管内的液体表面，所述洪痕管的表面设置有高度刻度线，所述视频采集组件包括采集端头，所述采集端头的中心位置处设置有横线标识，所述视频采集组件采集洪痕板位于洪痕管内的位置图像，基于通讯模组发送至后台计算机。

作为本发明的进一步优化方案，所述洪痕板的表面设置有标志灯。

作为本发明的进一步优化方案，所述洪痕板的内部设置有电池，或所述洪痕板的表面连接有连接电线，所述连接电线松散设置，所述连接电线的一端与电源连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述机动箱的内部设置有电池组件，或/和所述机动箱的表面开设有连接线口，所述机动箱内的电线通过连接线口与外界连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述转速采集装置同样为视频采集组件，所述视频采集组件的采集端头的中心位置处设置有竖线标识，所述数据采集腔内设置有透明的内置管，所述内置管隔离所述转管件的内壁与视频采集组件，所述转管件的内表面设置有竖线标识，所述视频采集组件基于两组竖线标识的位置获得所述转管件的转速。

作为本发明的进一步优化方案，所述机动箱的内部还设置有驱动组件，所述驱动组件驱动所述视频采集组件从机动箱内向数据采集腔的底部移动或从数据采集腔向机动箱内移动，采集转速数据或洪痕高度数据。

作为本发明的进一步优化方案，所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机的驱动端固定连接有连接齿轮，所述驱动电机通过连接齿轮连接转杆件，所述转杆件的表面转动缠绕有成卷的第一连接绳，所述第一连接绳的一端通过引导轮与视频采集组件的下端固定连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述视频采集组件的上端连接有第二连接绳，所述第二连接绳的一端收卷于收卷弹簧的表面，所述收卷弹簧的一端与转轴件连接，所述转轴件的一端与机动箱的内壁固定连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述视频采集组件的上端连接有第二连接绳，所述第二连接绳的一端反向收卷于转杆件的表面，所述视频采集组件包括外壳件，所述外壳件的内部设置有滑动腔体，所述滑动腔体内设置有可沿滑动腔体上下移动并转动的采集单元，所述采集端头设置于采集单元的一侧，所述外壳件的外表面开设有采集窗口，所述采集端头位于采集窗口的范围内上下移动，所述采集单元的表面固定连接有滑块件，所述滑动腔体内设置有滑槽件，所述滑块件位于滑槽件内滑动。

本发明的有益效果在于：本发明的监测装置便于监控洪水发生时，该地区的水流速度，以及洪水高度，通过视频图像采集的方式，减小数据接头的使用，提高装置的集成性，便于提高整个装置的寿命；该装置中的数据采集腔通过透明的洪痕管与透明的内置管，即提高了测量精度，又提高了装置对视频采集组件的防护性能；整个装置结构简单，操作方便，使用灵活，便于洪痕监测推广使用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的图1的俯视结构示意图；

图3是本发明的去除部分机动箱后的结构示意图；

图4是本发明的洪痕箱的立体结构示意图；

图5是本发明的洪痕箱的横切面的内部结构示意图；

图6是本发明的机动箱的内部结构示意图；

图7是本发明的洪痕箱的竖切面的内部结构示意图；

图8是本发明的视频采集组件的结构示意图；

图9是本发明的图8中采集单元转动后的结构示意图。

图中：1、安装支架；11、安装板；12、连接臂；2、机动箱；21、通讯天线；22、连接线口；3、洪痕箱；31、间隔架；32、转管件；33、数据采集腔；34、洪痕管；35、内置管；4、洪痕板；41、标志灯；5、引导轮；61、通讯模组；62、电池组件；63、驱动组件；64、连接齿轮；65、转杆件；66、第一连接绳；67、第二连接绳；7、视频采集组件；71、外壳件；72、滑动腔体；73、采集窗口；74、滑槽件；75、采集单元；76、采集端头；77、滑块件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1至图9所示，一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，包括安装支架1，安装支架1包括安装板11以及若干组竖直排列的连接臂12，连接臂12的一端与安装板11固定连接，连接臂12的表面固定连接有洪痕箱3，洪痕箱3包括间隔架31，若干组连接臂12与间隔架31固定连接，间隔架31之间活动连接有转管件32，转管件32的表面设置有引导板件，水流流动，带动转管件32转动，洪痕箱3的中心处设置有洪痕管34，洪痕管34的上下端贯通，水从洪痕管34的底部进入洪痕管34，洪痕管34的内部设置有洪痕板4，洪痕板4监测洪痕高度，洪痕箱3内设置有数据采集腔33，数据采集腔33内设置有转速采集装置，转速采集装置采集转管件32的转速，洪痕箱3的上端覆盖有机动箱2，机动箱2与安装支架1可拆卸连接，机动箱2与转速采集装置连接，机动箱2的表面设置有通讯天线21，机动箱2的内部设置有通讯模组61，通讯模组61可将洪痕高度数据以及转速数据通过通讯天线21传递至后台计算机。

在本实施例中，最佳的，可以在待安装的壁面开设凹槽，将安装支架1安装于凹槽内，最佳的，可将洪痕箱3的二分之一凸出至凹槽外，便于监控洪水发生时，其水流速度，便于了解具体位置处的实际洪水情况，又基于凹槽本身，给该装置内的电器件提供了更好的保护；对于该装置中的间隔架31，其采用多层设置，每两层之间动态密封设置有可转动的转管件32，通过转管件32的转动，来测量水的流速，该流速可以通过设置相应传感器的方式来获得，洪水的水面高度可以由洪痕板4来辅助获得，洪痕板4可以采用液位传感器来辅助测量，但在本实施例中，为降低成本以及减小信息采集端口、提高装置的集成性、耐用性，提供一种新的信息采集方式，通过视频采集组件7来实现洪痕高度的监测以及洪水流速的监测（具体使用中，可以基于实际情况来选择使用；本实施例中的视频采集组件7的设置方式，参考如下）。

还需要说明的是，“机动箱2与安装支架1可拆卸连接”中的可拆卸连接，可以是基于现有技术中的任一可拆卸连接方式，最佳的，还是采用螺栓的方式，便于给机动箱2提供更好的稳定性，同时，便于维护更换相应配件、电器件时，拆装使用；机动箱2的箱门一般设置于侧箱壁面位置；机动箱2的内腔与试洪痕箱3的内部连通。

进一步说明的是，洪痕管34为透明管，数据采集腔33内设置有可沿数据采集腔33上下移动的视频采集组件7，洪痕板4漂浮于洪痕管34内的液体表面，洪痕管34的表面设置有高度刻度线，视频采集组件7包括采集端头76，采集端头76的中心位置处设置有横线标识，视频采集组件7采集洪痕板4位于洪痕管34内的位置图像，基于通讯模组61发送至后台计算机。

在本实施例中，透明的洪痕管34的表面设置有高度刻度线，当水从底部进入洪痕箱3后，使洪痕板4漂浮于水面上上移，采用线性组件结构，驱动视频采集组件7在数据采集腔33内上下移动，来获得洪痕板4的位置图像，视频采集组件7最佳的采用微型高清摄像头即可，并且，可以采用三点一线的方式，通过视频采集组件7的采集端头76的横线标识、洪痕管34表面的横线标识以及洪痕板4的位置，三点一线，可以准确获得该洪水的即时洪痕；在实际的使用中，可以通过计算机训练，采用图像识别系统，来获得洪痕的高度数据，以此通过通讯模组61发送相应数据至后台计算机，通讯模组61在此时可以选择中兴AD38123G模块，该模块无线连接能力较强。

一般的，在实际的使用中，洪痕板4可以采用红色等醒目的颜色，并且在机动箱2的箱顶可以设置相应的小型照明灯体，但为了防止洪水的水质太过混杂，尤其是靠近山区坡地地方的小镇村落，为了使洪痕板4更加醒目，可以在洪痕板4的表面设置标志灯41。进一步的，可以在洪痕板4的内部设置电池，来给标志灯41提供电能，或者，在洪痕板4的表面配合连接电线，通过连接电线，来给标志灯41提供电能，需要说明的是，连接电线一般松散设置，不会对洪痕板4的漂浮造成过多的影响，连接电线的一端与电源连接。该连接电线可以通过如下方式获得电能，在机动箱2的内部设置电池组件62，一般为蓄电池，连接电线与该电池组件62连接，获得电能，该种方式一般为远离总线路接口位置采用；

对于一些靠近总线路接口的机动箱2来说，将该连接电线与机动箱2的其他线路连接汇总，通过在机动箱2的表面开设连接线口22的方式，通过连接线口22与外界的总线路接口（该总线路接口可以指电源接口、信号接口，为代称，并非指单个接口）连接。

转速采集装置同样为视频采集组件7，视频采集组件7的采集端头76的中心位置处设置有竖线标识，数据采集腔33内设置有透明的内置管35，内置管35隔离转管件32的内壁与视频采集组件7，转管件32的内表面设置有竖线标识，视频采集组件7基于两组竖线标识的位置获得转管件32的转速。

具体的，视频采集组件7可以识别视频图像中转管件32的竖线标识的位置来获得转管件32的转速，最佳的，视频采集组件7识别多帧图像中的转管件32的竖线标识，基于帧数图像，来获得相应的时间周期，以此来获得转管件32的转动速度（以最小帧数内，获得最接近采集端头76的竖线标识的两帧图像，以此获得转管件32的转动一圈的时间）。

进一步的，机动箱2的内部还设置有驱动组件63，驱动组件63驱动视频采集组件7从机动箱2内向数据采集腔33的底部移动或从数据采集腔33向机动箱2内移动，采集转速数据或洪痕高度数据。

其中，驱动组件63包括驱动电机，驱动电机的驱动端固定连接有连接齿轮64，驱动电机通过连接齿轮64连接转杆件65，转杆件65的表面转动缠绕有成卷的第一连接绳66，第一连接绳66的一端通过引导轮5与视频采集组件7的下端固定连接。

具体的，该驱动组件63包括如下两种形式：

一，视频采集组件7的上端连接有第二连接绳67，第二连接绳67的一端收卷于收卷弹簧的表面，收卷弹簧的一端与转轴件连接，转轴件的一端与机动箱2的内壁固定连接；在该方案中，通过驱动电机驱动转杆件65转动，从而使第一连接绳66收卷，拉拽视频采集组件7下移，使第二连接绳67被动伸长，在实际的使用中，可以在视频采集组件7的内部多增设一部驱动电机，驱动电机的驱动端连接刀具结构，并可在洪痕箱3的底部设置检测渗水、积水的传感器组件，当该洪痕箱3出现渗水、积水问题时，上述驱动电机驱动刀具截断第一连接绳66，此时整个视频采集组件7受收卷弹簧的弹力作用，上移至机动箱2内（转轴件位于机动箱2内），便于保护视频采集组件7，应对洪痕采集时的突发情况，降低损失。

二，视频采集组件7的上端连接有第二连接绳67，第二连接绳67的一端反向收卷于转杆件65的表面，视频采集组件7包括外壳件71，外壳件71的内部设置有滑动腔体72，滑动腔体72内设置有可沿滑动腔体72上下移动并转动的采集单元75，采集端头76设置于采集单元75的一侧，外壳件71的外表面开设有采集窗口73，采集端头76位于采集窗口73的范围内上下移动，采集单元75的表面固定连接有滑块件77，滑动腔体72内设置有滑槽件74，滑块件77位于滑槽件74内滑动；如图8与图9所示，在该方案中，第一连接绳66与第二连接绳67均设置于转杆件65的表面，当驱动电机驱动该转杆件65转动时，第一连接绳66收卷，第二连接绳67放出；当驱动电机反转时，第一连接绳66放出，第二连接绳67收卷，整个绳体较为紧绷；该方案，采集端头76先采集靠近外部的转管件32的图像，待外壳件71触底后，随着第二连接绳67继续收紧，带动采集单元75下移，从而使采集单元75表面的滑块件77沿滑槽件74滑动，从而使采集单元75转动180°，使得采集端头76可采集洪痕管34的图像，此时驱动电机反转，即可带动整个视频采集组件7上移，从而获得洪痕板4更加精确的位置图像。

需要说明的是，该适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，在使用时，该监测装置便于监控洪水发生时，该地区的水流速度，以及洪水高度，通过视频图像采集的方式，减小数据接头的使用，提高装置的集成性，便于提高整个装置的寿命；该装置中的数据采集腔33通过透明的洪痕管34与透明的内置管35，即提高了测量精度，又提高了装置对视频采集组件7的防护性能；整个装置结构简单，操作方便，使用灵活，便于洪痕监测推广使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于，包括安装支架（1），所述安装支架（1）包括安装板（11）以及若干组竖直排列的连接臂（12），所述连接臂（12）的一端与安装板（11）固定连接，所述连接臂（12）的表面固定连接有洪痕箱（3），所述洪痕箱（3）包括间隔架（31），若干组所述连接臂（12）与所述间隔架（31）固定连接，所述间隔架（31）之间活动连接有转管件（32），所述转管件（32）的表面设置有引导板件，水流流动，带动所述转管件（32）转动，所述洪痕箱（3）的中心处设置有洪痕管（34），所述洪痕管（34）的上下端贯通，水从洪痕管（34）的底部进入洪痕管（34），所述洪痕管（34）的内部设置有洪痕板（4），所述洪痕板（4）监测洪痕高度，所述洪痕箱（3）内设置有数据采集腔（33），所述数据采集腔（33）内设置有转速采集装置，所述转速采集装置采集所述转管件（32）的转速，所述洪痕箱（3）的上端覆盖有机动箱（2），所述机动箱（2）与安装支架（1）可拆卸连接，所述机动箱（2）与转速采集装置连接，所述机动箱（2）的表面设置有通讯天线（21），所述机动箱（2）的内部设置有通讯模组（61），所述通讯模组（61）将洪痕高度数据以及转速数据通过通讯天线（21）传递至后台计算机；

所述洪痕管（34）为透明管，所述数据采集腔（33）内设置有可沿数据采集腔（33）上下移动的视频采集组件（7），所述洪痕板（4）漂浮于所述洪痕管（34）内的液体表面，所述洪痕管（34）的表面设置有高度刻度线，所述视频采集组件（7）包括采集端头（76），所述采集端头（76）的中心位置处设置有横线标识，所述视频采集组件（7）采集洪痕板（4）位于洪痕管（34）内的位置图像，基于通讯模组（61）发送至后台计算机；

所述洪痕板（4）的表面设置有标志灯（41）；

所述洪痕板（4）的内部设置有电池，或所述洪痕板（4）的表面连接有连接电线，所述连接电线松散设置，所述连接电线的一端与电源连接；

所述转管件（32）设置了多组，且转管件（32）呈上下排列阵式；

所述转速采集装置同样为视频采集组件（7），所述视频采集组件（7）的采集端头（76）的中心位置处设置有竖线标识，所述数据采集腔（33）内设置有透明的内置管（35），所述内置管（35）隔离所述转管件（32）的内壁与视频采集组件（7），所述转管件（32）的内表面设置有竖线标识，所述视频采集组件（7）基于两组竖线标识的位置获得所述转管件（32）的转速。

2.根据权利要求1所述的一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于：所述机动箱（2）的内部设置有电池组件（62），或/和所述机动箱（2）的表面开设有连接线口（22），所述机动箱（2）内的电线通过连接线口（22）与外界连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于：所述机动箱（2）的内部还设置有驱动组件（63），所述驱动组件（63）驱动所述视频采集组件（7）从机动箱（2）内向数据采集腔（33）的底部移动或从数据采集腔（33）向机动箱（2）内移动，采集转速数据或洪痕高度数据。

4.根据权利要求3所述的一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于：所述驱动组件（63）包括驱动电机，所述驱动电机的驱动端固定连接有连接齿轮（64），所述驱动电机通过连接齿轮（64）连接转杆件（65），所述转杆件（65）的表面转动缠绕有成卷的第一连接绳（66），所述第一连接绳（66）的一端通过引导轮（5）与视频采集组件（7）的下端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于：所述视频采集组件（7）的上端连接有第二连接绳（67），所述第二连接绳（67）的一端收卷于收卷弹簧的表面，所述收卷弹簧的一端与转轴件连接，所述转轴件的一端与机动箱（2）的内壁固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种适用于洪灾多发地区的自动化水文洪痕监测装置，其特征在于：所述视频采集组件（7）的上端连接有第二连接绳（67），所述第二连接绳（67）的一端反向收卷于转杆件（65）的表面，所述视频采集组件（7）包括外壳件（71），所述外壳件（71）的内部设置有滑动腔体（72），所述滑动腔体（72）内设置有可沿滑动腔体（72）上下移动并转动的采集单元（75），所述采集端头（76）设置于采集单元（75）的一侧，所述外壳件（71）的外表面开设有采集窗口（73），所述采集端头（76）位于采集窗口（73）的范围内上下移动，所述采集单元（75）的表面固定连接有滑块件（77），所述滑动腔体（72）内设置有滑槽件（74），所述滑块件（77）位于滑槽件（74）内滑动。

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