CN115898377B - 一种地下水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下水位监测技术领域，具体为一种地下水位监测装置，包括监测井，监测井的上方设置有收卷机，收卷机上设有电缆，电缆的另一端固定连接有平衡机构；平衡机构包括第一环块，第一环块的内圈固定连接有固定筒，固定筒的内部转动连接有转轴，固定筒的内部固定连接有环圈，转轴位于环圈的内部；第一环块的外圈转动连接有第一半圆环，电缆穿过第一半圆环与第一环块与固定筒连接，固定筒内部设有供转轴转动驱动元件；第一环块上固定连接有固定块，固定块位于固定筒的下方，固定块的底部设有感应件，感应件包括水位传感器与力敏传感器；本发明解决了在向监测井内投放感应触头时，感应触头发生晃动导致测量出地下水位出现偏差的技术问题。

Description

一种地下水位监测装置

技术领域

本发明涉及地下水位监测技术领域，具体为一种地下水位监测装置。

背景技术

地下水位是指地下水的水面到基准水位的高度，地下水位监测主要对地下结构开挖期间或开挖后支护结构的止水状态进行监控，以防支护结构渗漏水引起坑外大量水土向坑内流失，从而导致基坑部分被破坏；在进行地下水位监测时，先在基坑的内部打孔，之后在孔内插入水位管，进而完成地下水位监测井的建设，当需对地下水位进行监测时，利用水位计测量出地下水的液面到地表的距离。

水位计对地下水位的监测需要一天一次，在使用水位计对地下水位进行监测时，需要先将水位计上的感应触头放入监测井中，当感应触头与地下水发生接触后，感应触头内部的水位传感器将信号传递到水位计上的显示屏或者蜂鸣器上，进而判断出地下水位的高度；

现有技术技术中在下放水位计上的感应触头时，基本都是有人工进行操作，下降的速度无法进行精确的掌控，从而在下放感应触头时，与感应触头相连接的牵引电缆线发生摇晃，致使感应触头也发生摇晃，导致测量出地下水位的数值并不精确。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种地下水位监测装置，用于解决在向监测井内投放感应触头时，感应触头发生晃动导致测量出地下水位出现偏差的技术问题；

一种地下水位监测装置，包括监测井，监测井的上方设置有收卷机，收卷机上设有电缆，电缆的另一端固定连接有平衡机构；

平衡机构包括第一环块，第一环块的内圈固定连接有固定筒，固定筒的内部转动连接有转轴，固定筒的内部固定连接有环圈，转轴位于环圈的内部；第一环块的外圈转动连接有第一半圆环，电缆穿过第一半圆环与第一环块与固定筒连接，固定筒内部设有供转轴转动驱动元件；

第一环块上固定连接有固定块，固定块位于固定筒的下方，固定块的底部设有感应件，感应件包括水位传感器与力敏传感器。

优选的，固定块上转动连接有活动轴，活动轴上滑动连接有沿活动轴轴向滑动的活动块，活动轴内部固定连接有第一电磁铁，第一电磁铁与活动块磁性相吸，活动块的底部设有弹性件，转轴靠近固定块一端的中心部位开设有凹槽；

固定块的外壁上设有弹片，弹片远离固定块的一端设有拉绳，拉绳的另一端与活动轴固定连接；活动轴的底部固定连接有卷簧，固定块为空心结构，卷簧的另一端与固定块的内壁相连接。

优选的，第一环块外圈的底部开设有与弹片相适配的收纳槽，第一环块的内部设有与弹片磁性相斥的第二电磁铁，拉绳透过第一环块上的收纳槽与弹片相连接。

优选的，第一环块的外壁上设有第二环块，第二环块的外圈部位转动连接有第二半圆环，第二半圆环位于第一半圆环的下方，第一半圆环与第二半圆环均开设有通槽，电缆穿过通槽与固定筒相连接；

第一环块与第二环块呈十字交错状态，第一半圆环与第二半圆环呈十字交错状态，固定块上的弹片数量为四个，分别与第一环块与第二环块相对应。

优选的，活动轴上开设有沿活动轴轴向分布的线槽，线槽的数量与弹片的数量相一致，拉绳与线槽相连接。

优选的，活动块的顶部为锥型，凹槽与活动块的形状相适配。

优选的，第一电磁铁与第二电磁铁由水位传感器控制。

优选的，弹性件为压簧。

本发明的有益效果如下：

1、本发明所述一种地下水位监测装置，触发件在接受到水位信号后驱动收卷机反转，收卷机反转的过程中电缆带动平衡装置向上抬升，当固定块被抬升到地下水的液面位置时，随着收卷机的继续抬升，使得固定块的底部受地下水的浮力与电缆的拉力两种向上抬升的力，以及地下水液面表面张力所产生向下拉扯的力，进而触发力敏传感器，力敏传感器通过电缆传递到收卷机上的触发件上，触发件在接受到水位信号后使得收卷机停转，此时检测出的数值才是准确的地下水位。

2、本发明所述一种地下水位监测装置，第二电磁铁得电后对弹片远离固定块的一端产生斥力，弹片受到第二电磁铁的斥力与自身弹性势能后在固定块的周向张开，弹片张开后使得固定块与地下水液面的接触面积得到增加，进而使得固定块在向上抬升时受到的地下水液面表面张力所产生向下拉扯的力得到增加，从而能够更好地触发力敏传感器，进而得到的地下水的水位更加精确。

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为本发明的主体结构示意图；

图2为平衡机构的结构示意图；

图3为第二电磁铁的结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为固定筒内部的结构示意图；

图6为活动轴内部的结构示意图；

图7为活动块的另一状态示意图。

图中：1、监测井；2、收卷机；21、电缆；3、平衡机构；31、第一环块；32、固定筒；33、转轴；34、环圈；35、第一半圆环；36、第二环块；37、第二半圆环；38、通槽；4、固定块；41、感应件；42、活动轴；43、活动块；44、凹槽；45、弹片；46、拉绳；47、线槽；48、卷簧；5、收纳槽；51、第一电磁铁；52、第二电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1至图3所示，

一种地下水位监测装置，包括监测井1，监测井1的上方设置有收卷机2，收卷机2上设有电缆21，电缆21的另一端固定连接有平衡机构3；

平衡机构3包括第一环块31，第一环块31的内圈固定连接有固定筒32，固定筒32的内部转动连接有转轴33，固定筒32的内部固定连接有环圈34，转轴33位于环圈34的内部；第一环块31的外圈转动连接有第一半圆环35，电缆21穿过第一半圆环35与第一环块31与固定筒32连接，固定筒32内部设有供转轴33转动驱动元件；

第一环块31上固定连接有固定块4，固定块4位于固定筒32的下方，固定块4的底部设有感应件41，感应件41包括水位传感器与力敏传感器。

其中：

A、第一环块31的外壁上设有第二环块36，第二环块36的外圈部位转动连接有第二半圆环37，第二半圆环37位于第一半圆环35的下方，第一半圆环35与第二半圆环37均开设有通槽38，电缆21穿过通槽38与固定筒32相连接；

B、第一环块31与第二环块36呈十字交错状态，第一半圆环35与第二半圆环37呈十字交错状态。

工作时，在对监测井1内部的地下水位进行监测时，工作人员先将将收卷机2设置在监测井1的上方，把平衡装置投放进监测井1中，之后启动收卷机2，收卷机2将平衡装置匀速地下放到监测井1的底部，当第一环块31上的固定块4接触到监测井1中的地下水后水位传感器触发，收卷机2上安装触发件，触发件包括蜂鸣器或者信号灯，水位传感器将信号通过电缆21传递到收卷机2上的触发件上，进而得到初步的水位数值；

触发件在接受到水位信号后驱动收卷机2反转，收卷机2反转的过程中电缆21带动平衡装置向上抬升，平衡装置在向上抬升的过程中，固定块4逐渐与监测井1内部的地下水相脱离，当固定块4被抬升到地下水的液面位置时，固定块4的底部与地下水的液面处于相互重合的状态，随着收卷机2的继续抬升，使得固定块4的底部受地下水的浮力与电缆21的拉力两种向上抬升的力，同时由于固定块4的底部与地下水的液面处于相互重合的状态，从而使得固定块4在向上抬升时受到地下水液面表面张力所产生向下拉扯的力，进而触发力敏传感器，力敏传感器通过电缆21传递到收卷机2上的触发件上，触发件在接受到水位信号后使得收卷机2停转，此时检测出的数值才是准确的地下水位；

电缆21上设有刻度线，工作人员只需读取电缆21上的刻度便可得到准确的数值；

在启动收卷机2下放平衡装置时，电缆21驱动转轴33转动，转轴33飞速转动的过程中始终与电缆21在一条垂线上，转轴33转动的过程中第一环块31与第二环块36不发生转动，转轴33转动时有一个垂直的力，当电缆21发生晃动或者偏斜时，如电缆21向X轴方向偏移时，电缆21带动平衡装置X轴方向偏移，此时第一半圆环35对电缆21产生阻挡作用，同时转轴33转动时所产生的垂直力使得平衡装置恢复到垂直的状态；

同时第一环块31与第二环块36，第一半圆环35与第二半圆环37共同组成一个球体，在与监测井1内壁发生碰撞时球体对感应件41起到保护作用，避免感应件41收到碰撞后发生损坏。

实施例二：

如图4至图7所示，

固定块4上转动连接有活动轴42，活动轴42上滑动连接有沿活动轴42轴向滑动的活动块43，活动轴42内部固定连接有第一电磁铁51，第一电磁铁51与活动块43磁性相吸，活动块43的底部设有弹性件，转轴33靠近固定块4一端的中心部位开设有凹槽44；

固定块4的外壁上设有弹片45，弹片45远离固定块4的一端设有拉绳46，拉绳46的另一端与活动轴42固定连接；活动轴42的底部固定连接有卷簧48，固定块4为空心结构，卷簧48的另一端与固定块4的内壁相连接。

第一环块31外圈的底部开设有与弹片45相适配的收纳槽5，第一环块31的内部设有与弹片45磁性相斥的第二电磁铁52，拉绳46透过第一环块31上的收纳槽5与弹片45相连接。

其中：

A、第一环块31的外壁上设有第二环块36，第二环块36的外圈部位转动连接有第二半圆环37，第二半圆环37位于第一半圆环35的下方，第一半圆环35与第二半圆环37均开设有通槽38，电缆21穿过通槽38与固定筒32相连接；

B、第一环块31与第二环块36呈十字交错状态，第一半圆环35与第二半圆环37呈十字交错状态，固定块4上的弹片45数量为四个，分别与第一环块31与第二环块36相对应。

C、活动轴42上开设有沿活动轴42轴向分布的线槽47，线槽47的数量与弹片45的数量相一致，拉绳46与线槽47相连接。

D、活动块43的顶部为锥型，凹槽44与活动块43的形状相适配。

E、第一电磁铁51与第二电磁铁52由水位传感器控制。

F、弹性件为压簧。

工作时，在平衡机构3与地下水接触后，水位传感器控制第一电磁铁51与第二电磁铁52通电，第一电磁铁51对活动块43进行吸附，活动块43向下挤压弹性件并与转轴33上的凹槽44脱离(即图6中活动块43的状态)，活动块43与凹槽44脱离后卷簧48释放能量使得活动轴42发生逆时针转动，活动轴42转动的过程中对活动轴42上的拉绳46进行释放；

第二电磁铁52得电后对弹片45远离固定块4的一端产生斥力，弹片45受到第二电磁铁52的斥力与自身弹性势能后在固定块4的周向张开，弹片45在张开的同时带动拉绳46向收纳槽5的外部移动，弹片45张开后使得固定块4与地下水液面的接触面积得到增加，进而使得固定块4在向上抬升时受到的地下水液面表面张力所产生向下拉扯的力得到增加，从而能够更好地触发力敏传感器，进而得到的地下水的水位更加精确；

在感应件41完全脱离与地下水的接触后，第一电磁铁51与第二电磁铁52失电；由于弹性件为压簧，第二电磁铁52在失电后失去对活动块43的吸附，弹性件推动活动块43向上移动(即图7中活动块43的状态)，活动块43的顶部逐渐与凹槽44相接触，此时转轴33仍然处于转动的状态，在活动块43的顶部与凹槽44接触后，活动块43与凹槽44产生静摩擦，随着转轴33的转动，转轴33带动活动轴42发生顺时针转动，或活动轴42转动的过程中，活动轴42的底部对卷簧48进行收卷，活动轴42上的线槽47对拉绳46进行收卷，拉绳46的另一端带动弹片45向收纳槽5的方向移动，在弹片45完全进入到收纳槽5后，活动块43与凹槽44产生静摩擦无法再时活动块43带动活动轴42转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地下水位监测装置，包括监测井（1），监测井（1）的上方设置有收卷机（2），收卷机（2）上设有电缆（21），电缆（21）的另一端固定连接有平衡机构（3）；

其特征在于：

平衡机构（3）包括第一环块（31），第一环块（31）的内圈固定连接有固定筒（32），固定筒（32）的内部转动连接有转轴（33），固定筒（32）的内部固定连接有环圈（34），转轴（33）位于环圈（34）的内部；第一环块（31）的外圈转动连接有第一半圆环（35），电缆（21）穿过第一半圆环（35）与第一环块（31）与固定筒（32）连接，固定筒（32）内部设有供转轴（33）转动驱动元件；

第一环块（31）上固定连接有固定块（4），固定块（4）位于固定筒（32）的下方，固定块（4）的底部设有感应件（41），感应件（41）包括水位传感器与力敏传感器，固定块（4）上转动连接有活动轴（42），活动轴（42）上滑动连接有沿活动轴（42）轴向滑动的活动块（43），活动轴（42）内部固定连接有第一电磁铁（51），第一电磁铁（51）与活动块（43）磁性相吸，活动块（43）的底部设有弹性件，转轴（33）靠近固定块（4）一端的中心部位开设有凹槽（44）；

固定块（4）的外壁上设有弹片（45），弹片（45）远离固定块（4）的一端设有拉绳（46），拉绳（46）的另一端与活动轴（42）固定连接；活动轴（42）的底部固定连接有卷簧（48），固定块（4）为空心结构，卷簧（48）的另一端与固定块（4）的内壁相连接。

2.根据权利要求1所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：第一环块（31）外圈的底部开设有与弹片（45）相适配的收纳槽（5），第一环块（31）的内部设有与弹片（45）磁性相斥的第二电磁铁（52），拉绳（46）透过第一环块（31）上的收纳槽（5）与弹片（45）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：第一环块（31）的外壁上设有第二环块（36），第二环块（36）的外圈部位转动连接有第二半圆环（37），第二半圆环（37）位于第一半圆环（35）的下方，第一半圆环（35）与第二半圆环（37）均开设有通槽（38），电缆（21）穿过通槽（38）与固定筒（32）相连接；

第一环块（31）与第二环块（36）呈十字交错状态，第一半圆环（35）与第二半圆环（37）呈十字交错状态，固定块（4）上的弹片（45）数量为四个，分别与第一环块（31）与第二环块（36）相对应。

4.根据权利要求1所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：活动轴（42）上开设有沿活动轴（42）轴向分布的线槽（47），线槽（47）的数量与弹片（45）的数量相一致，拉绳（46）与线槽（47）相连接。

5.根据权利要求1所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：活动块（43）的顶部为锥型，凹槽（44）与活动块（43）的形状相适配。

6.根据权利要求2所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：第一电磁铁（51）与第二电磁铁（52）由水位传感器控制。

7.根据权利要求1所述的一种地下水位监测装置，其特征在于：弹性件为压簧。