CN114778889A - 一种水流流向监测仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水流流向检测领域，涉及一种水流流向监测仪，包括固定板、移动板和摄像件，所述固定板固定在检查井井壁上，所述移动板滑动设置在固定板上，所述移动板上转动设置有转动轴，移动板底部固定设置有浮板，所述浮板底部设置有导流板，转动轴的另一端设置有方向指示件，且摄像件位于方向指示件的上侧，所述移动板上设有锁定部件，所述导流板上设有驱动部件，所述浮板上设有发电部件，通过锁定部件对漂浮在水面的浮板进行锁定，当地下水水位升高或下降时，也可以通过驱动部件对其进行检测并实现对锁定部件的解锁，当浮板重新漂浮在地下水水面时，再通过驱动部件驱动锁定部件，锁定移动板，使得对地下水水流流向的检测更为稳定。

Description

一种水流流向监测仪及其控制方法

技术领域

本发明涉及水流流向检测领域，尤其是涉及一种水流流向监测仪及其控制方法。

背景技术

城市的排水管网是一个城市的血管，只有血管健康通畅这个城市才能持续正常的运行。城市排水管网的建设发展是一个不断扩充、修补的过程，所涉及到的时间、空间跨度大。由于各种原因，现有排水管网存在许多问题：资料缺失严重，现状与资料不符现象常见；雨污水管混接、错接、漏接较多；养护不到位，部分管段破损、脱节、淤积严重；部分水系发达地区，存在河水倒灌、截河入管等问题。排水管网的这些问题，既会导致大量污水进入雨水管网造成城市水体黑臭现象严重；同时又会出现污水管网中进入大量雨水或河水、地下水等造成城市污水处理厂处理效率低下。

现有技术中公开号为CN111965386A的中国发明专利公开了一种水流流向监测仪及其控制方法，水流流向监测仪包括将水流流向监测仪固定在检查井井壁上的固定支架，在固定支架上固定安装有固定轨道，在固定轨道上滑动安装有能够相对于固定轨道上下自由滑动的滑动轨道，在固定轨道的下端设置有滑动限位装置，在滑动轨道的下部固定安装有流向传感器，流向传感器引出多股信号电缆，信号电缆通过滑动轨道内部的空腔穿出至水流流向监测仪的顶端；针对城市排水管网的实际情况，该适合排水管网水流流向指示需求的水流流向监测仪，实用可靠、低功耗、结构简单、维护方便，避免了人工调查时耗时不精确的缺陷，以及精确仪表检测时的昂贵成本及维护费用。

但是上述装置还是存在以下问题：1、检测不稳定：上述装置通过浮筒使检测装置漂浮在水面进行检测，但由于检测时水是流动的，这便会导致浮筒会跟随水流不断上下浮动，使得检测装置也会随之移动，影响检测的稳定性，并且上述装置仅能够检测水流是正流或者逆流，无法检测水流方向，检测效果单一，实用性较低；2、利用水流流力的效率较低：当地下水水流湍急时，现有技术通常会将湍急的水流进行发电，但由于水流流向会发生改变，并且装置可能也会随水流上下浮动，进而影响利用水流流力发电的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中检测不稳定和利用水流流力的效率较低，本发明提供了一种水流流向监测仪及其控制方法，通过锁定部件对漂浮在水面的浮板进行锁定，当地下水水位升高或下降时，也可以通过驱动部件对其进行检测并实现对锁定部件的解锁，当浮板重新漂浮在地下水水面时，再通过驱动部件驱动锁定部件，锁定移动板，使得对地下水水流流向的检测更为稳定，并且通过发电部件与转动轴的配合提高水流流力的发电效率。

本发明提供一种水流流向监测仪，包括固定板、移动板和摄像件，所述固定板固定在检查井井壁上，所述移动板滑动设置在固定板上，所述摄像件固定设置在移动板上，所述移动板上转动设置有转动轴，移动板底部固定设置有浮板，所述浮板底部设置有导流板，且转动轴的一端贯穿浮板后与导流板固定连接，转动轴的另一端设置有方向指示件，且摄像件位于方向指示件的上侧，所述导流板上还设有导流槽，所述移动板上设有用于锁定移动板位置的锁定部件，所述导流板上设有控制锁定部件工作的驱动部件，所述浮板上设有发电部件，驱动部件包括框架、转轮、滑动架、缠绕辊和牵引绳，所述框架固定设置在导流板顶部，且框架的底面与导流板的顶面垂直设置，所述滑动架固定设置在框架的一侧，所述浮板上还设有供滑动架滑动的滑道，所述滑动架向上延伸贯穿滑道，所述转轮转动设置在框架上，且转轮的转轴贯穿框架后延伸至滑动架内，所述缠绕辊转动设置在滑动架内且位于浮板的上侧，所述转轮的转轴与缠绕辊的转轴通过皮带传动连接，所述牵引绳的一端固定在缠绕辊上，牵引绳的另一端与锁定部件固定连接。

进一步的，所述滑道设置为半圆形。

进一步的，所述锁定部件包括挤压件、两个锁定件、两个插块和若干配合板，所述挤压件滑动设置在移动板上，且挤压件的底部与牵引绳固定连接，所述挤压件设置为倒梯形，且挤压件与移动板之间还设有两个第一复位弹簧，两个所述锁定件分别设置在挤压件的两侧，每个锁定件与挤压件的接触面均为斜面，所述移动板上设置有滑槽，且每个锁定件均与移动板通过滑槽滑动连接，所述滑槽内还设有供锁定件复位的第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的一端与滑槽内壁固定连接，第二复位弹簧的另一端与锁定件固定连接，两个所述插块分别固定设置在两个锁定件上，若干所述配合板按照等距设置在固定板上且位于移动板的两侧，每个配合板和插块相对的一侧上均设有倒圆。

进一步的，每个所述插块的上下两侧均设有若干减少插块与配合板之间摩擦力的滚轮。

进一步的，所述移动板上还设有牵引牵引绳的牵引轮。

进一步的，所述发电部件包括发电轮、储电件和转动台，所述转动台转动设置在浮板上，所述发电轮转动设置在转动台的底部，所述储电件固定设置在转动台的顶部，且发电轮的转轴与储电件通过皮带传动连接。

进一步的，所述转动台与转动轴通过皮带传动连接。

一种水流流向监测仪的控制方法，包括以下步骤：

S1：将固定板调整角度并固定在检查井的井壁上，在重力作用下，移动板会向下移动，直至浮板与水面接触提供浮力，完成初步固定；

S2：当浮板浮于水面上时，水流会推动浮板底部的导流板，直至导流板与水流流向平行，完成初步水流流向检测；

S3：当导流板与水流流向平行时，转轮的中轴线与水流流向垂直，在水流流力足够时，会带动转轮旋转，转轮通过皮带带动缠绕辊旋转，进而带动牵引绳缠绕至缠绕辊上，在牵引绳的作用力下带动挤压件向下移动，进而推动两个锁定件向两侧移动，直至插块插入相邻两个配合板之间，此时完成对移动板的固定，摄像件通过拍摄方向指示件的角度和水流正流或逆流，检测出水流的流向，并且当转动轴转动时也会带动转动台转动，使得发电轮的中轴线与水流流向垂直，发电轮被水流带动转动实现发电，储电件储存电量；

S4：当地下水水面升高或降低时，都会导致水流流力不足以带动牵引绳持续牵引挤压件，此时挤压件和两个锁定件便会受到第一复位弹簧和第二复位弹簧弹力复位，解除对移动板的锁定，此时移动板继续受重力及浮力重新回到地下水水面，并再次通过上述步骤对移动板进行锁定。

本发明的有益效果在于：

其一，本发明在水流流力足够时，会带动转轮旋转，转轮通过皮带带动缠绕辊旋转，进而带动牵引绳缠绕至缠绕辊上，在牵引绳的作用力下带动锁定部件工作，实现对移动板的锁定，此时摄像件通过拍摄方向指示件的角度和水流正流或逆流，检测出水流的流向，且检测效果稳定，此时发电部件也开始工作，稳定实现发电作业，若地下水水位发生变化时，会导致水流流力不足以带动牵引绳持续带动锁定部件工作，即锁定部件解锁，移动板继续受重力及浮板浮力移动，直至浮板再次接触水面，后续驱动部件和锁定部件再次工作，对移动板进行锁定，不仅保证了水流流向检测的稳定性，并且可以跟随水位变化进行自调节，使得发电部件的工作也更为稳定。

其二，本发明通过半圆形滑道的设置不仅保证了导流板的正常工作，并且避免了水流流向多次变化导致牵引绳缠绕移动板，影响装置正常工作的情况发生。

其三，本发明每个所述插块的上下两侧均设有若干减少插块与配合板之间摩擦力的滚轮，滚轮的设置可以避免插块与配合板之间的摩擦力过大，影响第二复位弹簧带动插块及锁定件复位的情况发生。

其四，本发明可以通过导流板带动发电轮的中轴线与水流流向垂直，实现对水流的最大化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图，

图2为本发明锁定部件的立体结构示意图，

图3为图2中A处放大图，

图4为本发明驱动部件的立体结构示意图，

图5为本发明驱动部件的剖视图，

图6为本发明发电部件的立体结构示意图。

附图标记：1、固定板；2、移动板；3、锁定部件；31、挤压件；32、锁定件；33、插块；34、配合板；35、第一复位弹簧；36、第二复位弹簧；37、滑槽；38、滚轮；39、牵引轮；4、驱动部件；41、框架；42、转轮；43、滑动架；44、缠绕辊；45、牵引绳；5、发电部件；51、发电轮；52、储电件；53、转动台；6、摄像件；7、转动轴；8、浮板；9、导流板；10、导流槽；11、方向指示件；12、滑道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实施方式中，如图1至图6所示，一种水流流向监测仪，包括固定板1、移动板2和摄像件6，所述固定板1固定在检查井井壁上，所述移动板2滑动设置在固定板1上，所述摄像件6固定设置在移动板2上，所述移动板2上转动设置有转动轴7，移动板2底部固定设置有浮板8，所述浮板8底部设置有导流板9，且转动轴7的一端贯穿浮板8后与导流板9固定连接，转动轴7的另一端设置有方向指示件11，且摄像件6位于方向指示件11的上侧，所述导流板9上还设有导流槽10，所述移动板2上设有用于锁定移动板2位置的锁定部件3，所述导流板9上设有控制锁定部件3工作的驱动部件4，所述浮板8上设有发电部件5，驱动部件4包括框架41、转轮42、滑动架43、缠绕辊44和牵引绳45，所述框架41固定设置在导流板9顶部，且框架41的底面与导流板9的顶面垂直设置，所述滑动架43固定设置在框架41的一侧，所述浮板8上还设有供滑动架43滑动的滑道12，所述滑动架43向上延伸贯穿滑道12，所述转轮42转动设置在框架41上，且转轮42的转轴贯穿框架41后延伸至滑动架43内，所述缠绕辊44转动设置在滑动架43内且位于浮板8的上侧，所述转轮42的转轴与缠绕辊44的转轴通过皮带传动连接，所述牵引绳45的一端固定在缠绕辊44上，牵引绳45的另一端与锁定部件3固定连接，工作时，首先将固定板1调整角度并固定在检查井的井壁上，在重力作用下，移动板2会向下移动，直至浮板8与水面接触提供浮力，完成初步固定；当浮板8浮于水面上时，水流会推动浮板8底部的导流板9，直至导流板9与水流流向平行，完成初步水流流向检测；当导流板9与水流流向平行时，转轮42的中轴线与水流流向垂直，在水流流力足够时，会带动转轮42旋转，转轮42通过皮带带动缠绕辊44旋转，进而带动牵引绳45缠绕至缠绕辊44上，在牵引绳45的作用力下带动锁定部件3工作，实现对移动板2的锁定，此时摄像件6通过拍摄方向指示件11的角度和水流正流或逆流，检测出水流的流向，且检测效果稳定，此时发电部件5也开始工作，稳定实现发电作业，若地下水水位发生变化时，会导致水流流力不足以带动牵引绳45持续带动锁定部件3工作，即锁定部件3解锁，移动板2继续受重力及浮板8浮力移动，直至浮板8再次接触水面，后续驱动部件4和锁定部件3再次工作，对移动板2进行锁定，不仅保证了水流流向检测的稳定性，并且可以跟随水位变化进行自调节，使得发电部件5的工作也更为稳定。

优选的，所述滑道12设置为半圆形，半圆形滑道12的设置不仅保证了导流板9的正常工作，并且避免了水流流向多次变化导致牵引绳45缠绕移动板2，影响装置正常工作的情况发生。

优选的，所述锁定部件3包括挤压件31、两个锁定件32、两个插块33和若干配合板34，所述挤压件31滑动设置在移动板2上，且挤压件31的底部与牵引绳45固定连接，所述挤压件31设置为倒梯形，且挤压件31与移动板2之间还设有两个第一复位弹簧35，两个所述锁定件32分别设置在挤压件31的两侧，每个锁定件32与挤压件31的接触面均为斜面，所述移动板2上设置有滑槽37，且每个锁定件32均与移动板2通过滑槽37滑动连接，所述滑槽37内还设有供锁定件32复位的第二复位弹簧36，所述第二复位弹簧36的一端与滑槽37内壁固定连接，第二复位弹簧36的另一端与锁定件32固定连接，两个所述插块33分别固定设置在两个锁定件32上，若干所述配合板34按照等距设置在固定板1上且位于移动板2的两侧，每个配合板34和插块33相对的一侧上均设有倒圆；工作时在牵引绳45的作用力下带动挤压件31向下移动，进而推动两个锁定件32向两侧移动，直至插块33插入相邻两个配合板34之间，此时完成对移动板2的固定，并且通过配合板34和插块33上倒圆的设置，便于插块33插入相邻两个配合板34之间。

优选的，每个所述插块33的上下两侧均设有若干减少插块33与配合板34之间摩擦力的滚轮38，滚轮38的设置可以避免插块33与配合板34之间的摩擦力过大，影响第二复位弹簧36带动插块33及锁定件32复位的情况发生。

优选的，所述移动板2上还设有牵引牵引绳45的牵引轮39。

优选的，所述发电部件5包括发电轮51、储电件52和转动台53，所述转动台53转动设置在浮板8上，所述发电轮51转动设置在转动台53的底部，所述储电件52固定设置在转动台53的顶部，且发电轮51的转轴与储电件52通过皮带传动连接，通过水流带动发电轮51旋转，进而通过皮带传动至储电件52中，实现发电储电。

优选的，所述转动台53与转动轴7通过皮带传动连接，可以通过导流板9带动发电轮51的中轴线与水流流向垂直，实现对水流的最大化利用。

一种水流流向监测仪的控制方法，包括以下步骤：

S1：将固定板1调整角度并固定在检查井的井壁上，在重力作用下，移动板2会向下移动，直至浮板8与水面接触提供浮力，完成初步固定；

S2：当浮板8浮于水面上时，水流会推动浮板8底部的导流板9，直至导流板9与水流流向平行，完成初步水流流向检测；

S3：当导流板9与水流流向平行时，转轮42的中轴线与水流流向垂直，在水流流力足够时，会带动转轮42旋转，转轮42通过皮带带动缠绕辊44旋转，进而带动牵引绳45缠绕至缠绕辊44上，在牵引绳45的作用力下带动挤压件31向下移动，进而推动两个锁定件32向两侧移动，直至插块33插入相邻两个配合板34之间，此时完成对移动板2的固定，摄像件6通过拍摄方向指示件11的角度和水流正流或逆流，检测出水流的流向，并且当转动轴7转动时也会带动转动台53转动，使得发电轮51的中轴线与水流流向垂直，发电轮51被水流带动转动实现发电，储电件52储存电量；

S4：当地下水水面升高或降低时，都会导致水流流力不足以带动牵引绳45持续牵引挤压件31，此时挤压件31和两个锁定件32便会受到第一复位弹簧35和第二复位弹簧36弹力复位，解除对移动板2的锁定，此时移动板2继续受重力及浮力重新回到地下水水面，并再次通过上述步骤对移动板2进行锁定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种水流流向监测仪，包括固定板（1）、移动板（2）和摄像件（6），所述固定板（1）固定在检查井井壁上，所述移动板（2）滑动设置在固定板（1）上，所述摄像件（6）固定设置在移动板（2）上，其特征在于：所述移动板（2）上转动设置有转动轴（7），移动板（2）底部固定设置有浮板（8），所述浮板（8）底部设置有导流板（9），且转动轴（7）的一端贯穿浮板（8）后与导流板（9）固定连接，转动轴（7）的另一端设置有方向指示件（11），且摄像件（6）位于方向指示件（11）的上侧，所述导流板（9）上还设有导流槽（10），所述移动板（2）上设有用于锁定移动板（2）位置的锁定部件（3），所述导流板（9）上设有控制锁定部件（3）工作的驱动部件（4），所述浮板（8）上设有发电部件（5），驱动部件（4）包括框架（41）、转轮（42）、滑动架（43）、缠绕辊（44）和牵引绳（45），所述框架（41）固定设置在导流板（9）顶部，且框架（41）的底面与导流板（9）的顶面垂直设置，所述滑动架（43）固定设置在框架（41）的一侧，所述浮板（8）上还设有供滑动架（43）滑动的滑道（12），所述滑动架（43）向上延伸贯穿滑道（12），所述转轮（42）转动设置在框架（41）上，且转轮（42）的转轴贯穿框架（41）后延伸至滑动架（43）内，所述缠绕辊（44）转动设置在滑动架（43）内且位于浮板（8）的上侧，所述转轮（42）的转轴与缠绕辊（44）的转轴通过皮带传动连接，所述牵引绳（45）的一端固定在缠绕辊（44）上，牵引绳（45）的另一端与锁定部件（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的水流流向监测仪，其特征在于：所述滑道（12）设置为半圆形。

3.根据权利要求1所述的水流流向监测仪，其特征在于：所述锁定部件（3）包括挤压件（31）、两个锁定件（32）、两个插块（33）和若干配合板（34），所述挤压件（31）滑动设置在移动板（2）上，且挤压件（31）的底部与牵引绳（45）固定连接，所述挤压件（31）设置为倒梯形，且挤压件（31）与移动板（2）之间还设有两个第一复位弹簧（35），两个所述锁定件（32）分别设置在挤压件（31）的两侧，每个锁定件（32）与挤压件（31）的接触面均为斜面，所述移动板（2）上设置有滑槽（37），且每个锁定件（32）均与移动板（2）通过滑槽（37）滑动连接，所述滑槽（37）内还设有供锁定件（32）复位的第二复位弹簧（36），所述第二复位弹簧（36）的一端与滑槽（37）内壁固定连接，第二复位弹簧（36）的另一端与锁定件（32）固定连接，两个所述插块（33）分别固定设置在两个锁定件（32）上，若干所述配合板（34）按照等距设置在固定板（1）上且位于移动板（2）的两侧，每个配合板（34）和插块（33）相对的一侧上均设有倒圆。

4.根据权利要求3所述的水流流向监测仪，其特征在于：每个所述插块（33）的上下两侧均设有若干减少插块（33）与配合板（34）之间摩擦力的滚轮（38）。

5.根据权利要求1所述的水流流向监测仪，其特征在于：所述移动板（2）上还设有牵引牵引绳（45）的牵引轮（39）。

6.根据权利要求1所述的水流流向监测仪，其特征在于：所述发电部件（5）包括发电轮（51）、储电件（52）和转动台（53），所述转动台（53）转动设置在浮板（8）上，所述发电轮（51）转动设置在转动台（53）的底部，所述储电件（52）固定设置在转动台（53）的顶部，且发电轮（51）的转轴与储电件（52）通过皮带传动连接。

7.根据权利要求6所述的水流流向监测仪，其特征在于：所述转动台（53）与转动轴（7）通过皮带传动连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的水流流向监测仪的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将固定板（1）调整角度并固定在检查井的井壁上，在重力作用下，移动板（2）会向下移动，直至浮板（8）与水面接触提供浮力，完成初步固定；

S2：当浮板（8）浮于水面上时，水流会推动浮板（8）底部的导流板（9），直至导流板（9）与水流流向平行，完成初步水流流向检测；

S3：当导流板（9）与水流流向平行时，转轮（42）的中轴线与水流流向垂直，在水流流力足够时，会带动转轮（42）旋转，转轮（42）通过皮带带动缠绕辊（44）旋转，进而带动牵引绳（45）缠绕至缠绕辊（44）上，在牵引绳（45）的作用力下带动挤压件（31）向下移动，进而推动两个锁定件（32）向两侧移动，直至插块（33）插入相邻两个配合板（34）之间，此时完成对移动板（2）的固定，摄像件（6）通过拍摄方向指示件（11）的角度和水流正流或逆流，检测出水流的流向，并且当转动轴（7）转动时也会带动转动台（53）转动，使得发电轮（51）的中轴线与水流流向垂直，发电轮（51）被水流带动转动实现发电，储电件（52）储存电量；

S4：当地下水水面升高或降低时，都会导致水流流力不足以带动牵引绳（45）持续牵引挤压件（31），此时挤压件（31）和两个锁定件（32）便会受到第一复位弹簧（35）和第二复位弹簧（36）弹力复位，解除对移动板（2）的锁定，此时移动板（2）继续受重力及浮力重新回到地下水水面，并再次通过上述步骤对移动板（2）进行锁定。

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