CN114739482A - 一种智能水利工程水深测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水深测量技术领域，具体的说是一种智能水利工程水深测量装置，包括：无人机，无人机用于在需要测量的水面上进行航行；回声测深仪，回声测深仪用于测量水的深度；还包括：测量机构，回声测深仪安装在测量机构内，且测量机构安装在无人机下方，测量机构用于对水深进行测量；安装机构，安装机构设置在无人机下方，用于无人机连接测量机构；本发明主要用于解决无人机牵引回声测深仪移动的速度过快时，回声测深仪在移动时受到水的阻力会增大，从而导致回声测深仪发生倾斜，当回声测深仪发生倾斜时会导致回声测深仪测量的数据不准确的问题。
Description
技术领域
本发明属于水深测量技术领域，具体的说是一种智能水利工程水深测量装置。
背景技术
水深测量，是测定水底至水面的高度。是海道测量和海底地形测量的中心环节，目的是为船舶航行提供航道深度和确定航行障碍物的位置、深度和性质；江河湖泊也需要进行水深测量，主要用于探测水底的地貌以及水中存在的障碍物，最后绘制出水深图；
现有技术中水深测量的主要方法有测深杆、测深锤(水铊)、单波束回声测深、多波束回声测深、机载激光测深等，在测量一些湖泊、水库的过程中，往往采用无人机悬挂回声测深仪在湖泊水库中以缓慢且规律移动的方式对湖泊和水库进行测量；
然而，在利用无人机悬挂回声测深仪对水深进行测量时，由于回声测深仪是通过绳子进行悬挂牵引的方式，使回声测深仪浸入水中，并采用无人机牵引回声测深仪移动的方式进行测量的，采用此种方式测量时虽然可以测量出数据，但是测量的数据容易出现误差，导致测量的深度与实际的深度存在差异，具体原因如下：
在无人机牵引回声测深仪测量的过程中速度缓慢测量时间长，若无人机牵引回声测深仪移动的速度过快时，回声测深仪在移动时受到水的阻力会增大，从而导致回声测深仪发生倾斜，当回声测深仪发生倾斜时会导致回声测深仪测量的数据不准确，同时由于回声测深仪是通过绳子悬挂牵引的，无人机飞行的高度也会直接影响回声测深仪测量的准确性，因为无人机在飞行时，无法一直保持同一高度飞行，当无人机在飞行过程中飞行的高度出现变化时，回声测深仪的移动轨迹以及高度同样会发生变化，从而导致回声测深仪测量的数据不准确。
鉴于此，为了缓解上述缺陷带来的问题，本发明设计研发了一种智能水利工程水深测量装置。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种智能水利工程水深测量装置，包括：
无人机，无人机用于在需要测量的水面上进行航行；
回声测深仪，回声测深仪用于测量水的深度；
还包括：
测量机构，回声测深仪安装在测量机构内，且测量机构安装在无人机下方，测量机构用于对水深进行测量；
安装机构，安装机构设置在无人机下方，用于无人机连接测量机构；
安装机构包括：
螺母，螺母数量为二并固连在无人机底部位于无人机下表面；
安装杆，安装杆数量为二，安装杆顶部位置位于安装杆外表面开设有螺纹，安装杆底部位置位于安装杆下表面固连有挡板，安装杆顶部开设的螺纹与螺母相互啮合；
测量机构包括：
安装板，安装板中开设有通孔，且通孔数量为二，并贯穿安装板上下表面；
固定管，固定管固连在通孔内，且两个安装杆均穿过固定管与固定管滑动连接，且安装杆上的挡板用于防止安装杆脱离固定管；
浮块，浮块安装在安装板下表面，并位于固定管相对一侧的空腔内，
防护仓，防护仓固连在浮块下方；
回声测深仪，回声测深仪安装在防护仓上表面位置。
优选的，防护仓外围位置均转动连接有均匀布置的转杆，且部分转杆与电机转动轴固连，电机安装在安装板上表面位置，靠近固定管的转杆位于固定管两侧位置且不贴合，每个转杆底部位于转杆外表面均固连有挡环，以两固定管圆心的连接为分界线，分界线两侧的转杆上均缠绕首尾相连的转动带，挡环用于对转动带进行限位，防止转动带脱离转杆；
转动带与浮块相对一侧位于安装板下表面转动连接有转辊；
转动带外表面固连有均匀布置的拨动块，且拨动块为硅胶材料制成；
一侧的固定管两侧位置固连有圆杆，且圆杆与相邻的转动带相互靠近。
优选的，安装杆为伸缩杆。
优选的，安装板、浮块、防护仓以及转动带均为流线型设计。
优选的，未固连圆杆的一侧的固定管外表面固连有承接杆，且承接杆朝向安装板周向一侧，承接杆远离固定管的一侧安装有推板，且推板俯视图方向为三角形；
推板包括左板和右板，左板和右板转动连接，承接杆顶部位置转动连接有两个支撑杆，且支撑杆另一侧与左板和右板转动连接，两支撑杆之间通过弹簧连接。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，在无人机移动的过程中由于直接通过安装杆带动回声测深仪移动，且回声测深仪通过浮块漂浮在水面上，在回声测深仪移动的过程中，虽然回声测深仪会受到水的阻力，但是由于安装杆为竖直状态，在带动回声测深仪移动的过程中，可以减小回声测深仪受到水的阻力时发生倾斜的角度，从而更精准的对水域进行测量，相较于现有技术中采用拉绳牵引的方式，可以减少回声测深仪的倾斜程度同时速度更快，可以节约测量时间。
2.本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，在无人机带动回声测深仪测量的过程中，当无人机飞行的高度发生改变时，仅会带动安装杆在固定管内滑动，并不会带动回声测深仪移动，从而使回声测深仪在测量时，回声测深仪的测量位置处于相对统一的高度，相较于现有技术中的通过无人机牵引拉绳拉动回声测深仪以及通过无人机直接连接探测雷达进行测量时，需要一直控制无人机，使无人机保持恒定的飞行高度。
3.本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，当在测量流动的活水水库时，回声测深仪不仅会受到回声测深仪移动时水对回声测深仪带来的阻力，当水流动的方向与回声测深仪移动的方向相对时，会进一步增大回声测深仪所承受的阻力，使回声测深仪发生倾斜，本申请通过采用安装杆连接回声测深仪，可以使无人机在与水面平行飞行时，通过安装杆带动回声测深仪移动，可以减小回声测深仪倾斜的程度，提高测量的精准度。
4.本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，通过在安装板下表面上固连浮块，以及在浮块下方固连防护仓，最终将回声测深仪设置在防护仓的空腔内，当利用无人机带动回声测深仪测量时，会同时带动浮块以及防护仓移动，在浮块、防护仓以及回声测深仪移动的过程中，水的阻力会直接作用在浮块和防护仓上，因此会减小水直接对回声测深仪造成的阻力，虽然说采用这种方式同样会使回声测深仪发生倾斜，但由于水的阻力并未全部作用在回声测深仪上，从而会减小回声测深仪的倾斜程度，提高测量精度，
5.本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，由于浮块的存在，可以使该装置浮块上方的结构置于水面上，同时使浮块下方的防护仓以及回声测深仪置于水中，由于浮块受到水的浮力漂浮在水面上，当无人机带动浮块和回声测深仪移动时，浮块受到水的浮力会使浮块与水面趋于相对平行的状态，从而使回声测深仪在水中与水底趋于相对垂直的状态，从而可以减小回声测深仪的倾斜角度，提高测量效果，又由于安装板、浮块、防护仓以及转动带均为流线型设计，在无人机带动安装板、浮块、防护仓以及转动带移动的时候，可以减小水对安装板、浮块、防护仓以及转动带的阻力，从而进一步减小本装置发生倾斜的程度，进而减小回声测深仪发生倾斜的程度，进一步提高测量效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的安装机构和测量机构的俯视方向立体图；
图3是本发明的安装机构和测量机构的仰视方向立体图；
图4是本发明的测量机构无转动带的立体图；
图5是本发明的安装机构和测量机构的仰视图；
图6是本发明图5中A处局部放大图；
图中：1、无人机；11、回声测深仪；2、安装机构；21、安装杆；22、挡板；3、测量机构；31、安装板；32、固定管；33、浮块；34、防护仓；35、转杆；36、挡环；37、转动带；38、转辊；39、拨动块；4、推板；41、承接杆；42、左板；43、右板；44、支撑杆；45、圆杆；46、电机一；47、电机二。
具体实施方式
如图1-图6所示，本发明所述的一种智能水利工程水深测量装置，
总体实施方式如下，包括：
无人机1，无人机1用于在需要测量的水面上进行航行；
回声测深仪11，回声测深仪11用于测量水的深度；
还包括：
测量机构3，回声测深仪11安装在测量机构3内，且测量机构3安装在无人机1下方，测量机构3用于对水深进行测量；
安装机构2，安装机构2设置在无人机1下方，用于无人机1连接测量机构3；
安装机构2包括：
螺母，螺母数量为二并固连在无人机1底部位于无人机1下表面；
安装杆21，安装杆21数量为二，安装杆21顶部位置位于安装杆21外表面开设有螺纹，安装杆21底部位置位于安装杆21下表面固连有挡板22，安装杆21顶部开设的螺纹与螺母相互啮合；
测量机构3包括：
安装板31，安装板31中开设有通孔，且通孔数量为二，并贯穿安装板31上下表面；
固定管32，固定管32固连在通孔内，且两个安装杆21均穿过固定管32与固定管32滑动连接，且安装杆21上的挡板22用于防止安装杆21脱离固定管32；
浮块33，浮块33安装在安装板31下表面，并位于固定管32相对一侧的空腔内，
防护仓34，防护仓34固连在浮块33下方；
回声测深仪11，回声测深仪11安装在防护仓34上表面位置；
现有技术中，在无人机1牵引回声测深仪11测量的过程中速度缓慢测量时间长，若无人机1牵引回声测深仪11移动的速度过快时，回声测深仪11在移动时受到水的阻力会增大，从而导致回声测深仪11发生倾斜，当回声测深仪11发生倾斜时会导致回声测深仪11测量的数据不准确，同时由于回声测深仪11是通过绳子悬挂牵引的，无人机1飞行的高度也会直接影响回声测深仪11测量的准确性，因为无人机1在飞行时，无法一直保持同一高度飞行，当无人机1在飞行过程中飞行的高度出现变化时，回声测深仪11的移动轨迹以及高度同样会发生变化，从而导致回声测深仪11测量的数据不准确；
在使用本发明时；
使用安装：当需要对湖泊的深度进行测量时，首先将无人机1、安装机构2以及测量机构3取出，随后将安装杆21带螺纹的一端通过固定管32下端穿进固定管32内，由于安装杆21底部固连有挡板22，从而防止安装杆21脱离固定杆，当安装杆21穿过固定管32后，将安装杆21带有螺纹的一端与无人机1下表面固连的螺母螺纹连接，最后工作人员启动无人机1，带动测量机构3升空移动至需测量的水面上；
开始测量：当无人机1带动测量机构3移动至水面上时，此时控制无人机1降低飞行高度，随后测量机构3落在水中，由于浮块33的存在可以使测量机构3漂浮在水面上，回声测深仪11位于水中，随后驱动无人机1对水域进行测量，在无人机1移动的过程中可以通过安装杆21带动回声测深仪11移动并进行测量，在无人机1移动的过程中由于直接通过安装杆21带动回声测深仪11移动，且回声测深仪11通过浮块33漂浮在水面上，在回声测深仪11移动的过程中，虽然回声测深仪11会受到水的阻力，但是由于安装杆21为竖直状态，在带动回声测深仪11移动的过程中，可以减小回声测深仪11受到水的阻力时发生倾斜的角度，从而更精准的对水域进行测量，相较于现有技术中采用拉绳牵引的方式，可以减少回声测深仪11的倾斜程度同时速度更快，可以节约测量时间，同时当回声测深仪11通过浮块33漂浮在水面后，无人机1继续向下移动一段距离，在此时无人机1继续向下移动的过程中，不会带动回声测深仪11向下移动，无人机1会带动安装杆21在固定管32内向下滑动，在无人机1带动回声测深仪11测量的过程中，当无人机1飞行的高度发生改变时，仅会带动安装杆21在固定管32内滑动，并不会带动回声测深仪11移动，从而使回声测深仪11在测量时，回声测深仪的测量位置处于相对统一的高度，相较于现有技术中的通过无人机牵引拉绳拉动回声测深仪以及通过无人机直接连接探测雷达进行测量时，需要一直控制无人机1，使无人机1保持恒定的飞行高度，同时无人机1的飞行速度同样会对回声测深仪11造成影响，当无人机1速度过快时，回声测深仪11受到水的阻力会增大，从而增大回声测深仪11的倾斜程度，当在测量流动的活水水库时，回声测深仪11不仅会受到回声测深仪11移动时水对回声测深仪11带来的阻力，当水流动的方向与回声测深仪11移动的方向相对时，会进一步增大回声测深仪11所承受的阻力，使回声测深仪11发生倾斜，本申请通过采用安装杆21连接回声测深仪11，可以使无人机1在与水面平行飞行时，通过安装杆21带动回声测深仪11移动，可以减小回声测深仪11倾斜的程度，提高测量的精准度；
测量完毕：当测量完毕后工作人员控制无人机1飞到地面上，随后工作人员将安装杆21从螺母上拧下，并将安装杆21从固定管32中取出，随后进行收集即可。
作为总体实施方式的另一种实施方式，针对一些沿海地区，当地渔民会把一大片海围起来用于养鱼，然而在围海养鱼时渔民会勘测所要围住的海域的深度以及礁石分布情况，现有的海洋测量方式大多为通过船在海面上航行进行测量，然而由于围海养鱼所需要的区域面积有限深度较低，利用船航行测量时会增大测量成本，同时还有触礁的风险，此时便可采用本发明这种利用无人机1航行测量的方式进行测量，从而可以规避上述记载的增大测量成本以及触礁的风险。
在总体实施方式的基础上，防护仓34外围位置均转动连接有均匀布置的转杆35，且部分转杆35与电机转动轴固连，电机安装在安装板31上表面位置，靠近固定管32的转杆35位于固定管32两侧位置且不贴合，每个转杆35底部位于转杆35外表面均固连有挡环36，以两固定管32圆心的连接为分界线，分界线两侧的转杆35上均缠绕首尾相连的转动带37，挡环36用于对转动带37进行限位，防止转动带37脱离转杆35；
转动带37与浮块33相对一侧位于安装板31下表面转动连接有转辊38；
转动带37外表面固连有均匀布置的拨动块39，且拨动块39为硅胶材料制成；
一侧的固定管32两侧位置固连有圆杆45，且圆杆45与相邻的转动带37相互靠近；
工作时，将两个固定管32上的圆心点的连接作为分界线，分界线两侧的转杆35上均缠绕首尾相连的转动带37，在测量时控制电机转动，由于电机数量为二，且包括电机一46和电机二47，在电机一46和电机二47转动的过程中，电机一46和电机二47均会带动与电机一46和电机二47对应的转动带37转动，在电机一46转动的过程中，从俯视方向向下看电机一46带动转动带37逆时针转动，如图2所示，在电机二47转动的过程中，从俯视方向向下看电机二47带动转动带37顺时针转动，且两个转动带37转动方向相反，在两转动带37向相反方向转动的过程中，可以带动均匀布置的拨动块39转动，在拨动块39转动的过程中可以拨动水流，从而为回声测深仪11向前移动提供一定的动力，在此过程中可以减轻无人机1带动回声测深仪11移动时所承受的阻力，从而减小回声测深仪11倾斜的幅度，提高监测精度，同时在无人机1带动转动带37移动且转动带37在自转时，若水面存在树枝、垃圾等漂浮物时，且转动带37与树枝、垃圾等漂浮物接触时，转动带37可以将漂浮物拨开，从而防止漂浮物阻碍回声测深仪11移动，同时还会使回声测深仪11发生倾斜，相较于现有技术中通过拉绳牵引回声测深仪11测量时，当通过拉绳牵引的回声测深仪11遇到漂浮物时，漂浮物会阻挡回声测深仪11继续向前移动，或减缓回声测深仪11向前移动的速度，然而此时无人机1为继续飞行的状态，在此过程中会增大对回声测深仪11的拉力，从而使回声测深仪11的倾斜角度增大，导致测量精度存在误差，由于转动带37与浮块33相对一侧位于安装板31下表面转动连接有转辊38，在转动带37转动的过程中，转辊38可以对转动带37进行限位并发生转动，从而防止转动带37直接与浮块33接触，增大转动带37转动时的摩擦力，同时由于拨动块39为硅胶材料制成，硅胶质软，当拨动块39移动至圆杆45一侧时，拨动块39会与圆杆45接触，此时拨动块39受到圆杆45的挤压会发生形变，随后拨动块39会经过圆杆45，在此过程中圆杆45可以将拨动块39上沾附的杂物挂落，当拨动块39进入转动带37与浮块33相对一侧空间时，拨动块39会被挤压，同时不影响转动带37的转动。
在总体实施方式的基础上，安装杆21为伸缩杆；
工作时，由于安装杆21为伸缩杆，在无人机1航行的过程中，伸缩杆可以增大无人机1航行时的飞行高度改变的范围，从而无需时刻使无人机1保持同一高度飞行，同时当无人机1在不同高度飞行时仍不会影响回声测深仪11移动的高度，使回声测深仪11高度发生变化，影响监测精度。
在总体实施方式的基础上，安装板31、浮块33、防护仓34以及转动带37均为流线型设计；
工作时，由于安装板31、浮块33、防护仓34以及转动带37均为流线型设计，当安装板31、浮块33、防护仓34以及转动带37在水中移动的过程中，流线型的设计可以减小安装板31、浮块33、防护仓34以及转动带37承受的阻力，防止阻力过大影响测量机构3的移动。
在总体实施方式的基础上，未固连圆杆45的一侧的固定管32外表面固连有承接杆41，且承接杆41朝向安装板31周向一侧，承接杆41远离固定管32的一侧安装有推板4，且推板4俯视图方向为三角形；
推板4包括左板42和右板43，左板42和右板43转动连接，承接杆41顶部位置转动连接有两个支撑杆44，且支撑杆44另一侧与左板42和右板43转动连接，两支撑杆44之间通过弹簧连接；
工作时，由于未固连圆杆45一侧的固定管32通过承接杆41、转动的支撑杆44与左板42右板43转动连接，在移动测量的过程中，推板4尖头处位于测量机构3的最前方位置，当推板4在移动的过程中遇到漂浮物时，推板4尖头会推动漂浮物发生转动偏移，同时推板4受到漂浮物的反作用力会向承接杆41一侧发生移动，此时由于支撑杆44的存在，左板42和右板43会以转动点向两侧发生转动，从而与转动带37贴合，同时转动后漂浮物在左板42和右板43的外轮廓的作用下会导向至转动带37位置，随后转动的转动带37可以将漂浮物拨开，在此过程中可以防止测量机构3一直推动漂浮物移动，增大测量机构3的阻力，影响测量精度。
上述实施例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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种智能水利工程水深测量装置，包括：
无人机，无人机用于在需要测量的水面上进行航行；
回声测深仪，回声测深仪用于测量水的深度；
其特征在于，还包括：
测量机构，回声测深仪安装在测量机构内，且测量机构安装在无人机下方，测量机构用于对水深进行测量；
安装机构，安装机构设置在无人机下方，用于无人机连接测量机构；
安装机构包括：
螺母，螺母数量为二并固连在无人机底部位于无人机下表面；
安装杆，安装杆数量为二，安装杆顶部位置位于安装杆外表面开设有螺纹，安装杆底部位置位于安装杆下表面固连有挡板，安装杆顶部开设的螺纹与螺母相互啮合；
测量机构包括：
安装板，安装板中开设有通孔，且通孔数量为二，并贯穿安装板上下表面；
固定管，固定管固连在通孔内，且两个安装杆均穿过固定管与固定管滑动连接，且安装杆上的挡板用于防止安装杆脱离固定管；
浮块，浮块安装在安装板下表面，并位于固定管相对一侧的空腔内，
防护仓，防护仓固连在浮块下方；
回声测深仪，回声测深仪安装在防护仓上表面位置。
2.根据权利要求1所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：防护仓外围位置均转动连接有均匀布置的转杆，且部分转杆与电机转动轴固连，电机安装在安装板上表面位置，靠近固定管的转杆位于固定管两侧位置且不贴合，每个转杆底部位于转杆外表面均固连有挡环，以两固定管圆心的连接为分界线，分界线两侧的转杆上均缠绕首尾相连的转动带，挡环用于对转动带进行限位，防止转动带脱离转杆。
3.根据权利要求2所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：转动带与浮块相对一侧位于安装板下表面转动连接有转辊。
4.根据权利要求2所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：转动带外表面固连有均匀布置的拨动块，且拨动块为硅胶材料制成；
一侧的固定管两侧位置固连有圆杆，且圆杆与相邻的转动带相互靠近。
5.根据权利要求1所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：安装杆为伸缩杆。
6.根据权利要求1所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：安装板、浮块、防护仓以及转动带均为流线型设计。
7.根据权利要求1所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：未固连圆杆的一侧的固定管外表面固连有承接杆，且承接杆朝向安装板周向一侧，承接杆远离固定管的一侧安装有推板，且推板俯视图方向为三角形。
8.根据权利要求7所述的一种智能水利工程水深测量装置，其特征在于：推板包括左板和右板，左板和右板转动连接，承接杆顶部位置转动连接有两个支撑杆，且支撑杆另一侧与左板和右板转动连接，两支撑杆之间通过弹簧连接。
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