CN116007712A - 一种水文工程地质用水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水文工程地质用水位监测装置，涉及水文工程监测领域，包括浮台，还包括牵引机构和固定装置，所述牵引机构安装在浮台顶部，固定装置通过牵引绳连接于牵引机构底部，且牵引机构可对固定装置顶部安装的牵引绳进行收放，所述监测机构安装于牵引机构一侧且与牵引绳相连接，且监测机构可对牵引绳角度进行测量，所述固定装置包括驱动件一、绞龙、展开机构和箱体；该水文工程地质用水位监测装置，通过记录牵引绳在扇形刻度板上的角度值，结合位移传感器记录的牵引绳伸出长度，计算出浮台与水底之间的高度值，避免水体流速较大时，导致浮台偏移使牵引绳发生倾斜，从而使测量的数值与实际值相比偏大的问题。

Description

一种水文工程地质用水位监测装置

技术领域

本发明涉及水文工程监测技术，具体涉及一种水文工程地质用水位监测装置。

背景技术

水位监测在水利工程的规划、设计、施工和管理中具有重要意义，如在桥梁、港口、航道、给排水等工程建设防汛抗旱中，水位资料是水文预报和水文情报的依据，在水位流量关系的研究中和在河流泥沙、水情等的分析中都是重要的基本资料，而水位监测装置是获得水位资料的重要手段。

公开号为CN114111967A的中国发明专利中，公开了水利工程施工用水位报警装置，该水利工程施工用水位报警装置，通过浮板和浮块的设置可以使装置浮于水面，然后可以通过监测机构上的牵引绳将配重机构逐步沉至水底，通过牵引绳的位移量可以间接得出水位高度，且当水位上升时，牵引绳可继续放卷，通过监测机构测量放卷量便可以得出水位上升高度，当水位超过警戒线时，便可以通过报警机构发出警报，该装置可以放置在水体的任一位置处，实现了灵活放置，且后期也方便移动，并且对水位高度的监测量程无任何限制，使用效果更佳，但是当水流流速影响下，浮板与配重机构并不在同一竖直位置，牵引绳会出现倾斜，此时牵引绳的位移量并不是实际的水位高度，其测量的结果往往偏大，此外，由于水底往往存在水草或一些易缠绕的杂物，配重机构在下沉至水底后，绞龙易将水草等易缠绕的杂物搅入，造成无法旋入水底或被水草等易缠绕的杂物拉扯倾倒，进而影响绞龙在水底的固定。

发明内容

本发明的目的是提供一种水文工程地质用水位监测装置，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水文工程地质用水位监测装置，包括浮台，还包括牵引机构和固定装置，所述牵引机构安装在浮台顶部，固定装置通过牵引绳连接于牵引机构底部，且牵引机构可对固定装置顶部安装的牵引绳进行收放，所述监测机构安装于牵引机构一侧且与牵引绳相连接，且监测机构可对牵引绳角度进行测量，所述固定装置包括驱动件一、绞龙、展开机构和箱体，所述驱动件一可驱动绞龙进行转动，所述展开机构包括驱动件二和若干侧板，若干所述侧板呈环形阵列状安装在绞龙周侧，且若干侧板顶部与箱体底部表面转动连接，所述驱动件一配合驱动件二可驱动若干侧板沿其与箱体连接处为轴心进行转动。

进一步地，所述侧板顶部固定安装有支杆，所述支杆表面滑动连接有滑筒，所述滑筒一侧转动连接有L型拉杆。

进一步地，所述驱动件二驱动若干L型拉杆转动以带动若干侧板沿其与箱体连接处为轴心进行转动。

进一步地，所述监测机构包括壳体和扇形刻度板，所述壳体底部与浮台顶部固定连接，所述扇形刻度板顶部与壳体顶部内壁固定连接，所述牵引绳贯穿壳体顶部并与壳体顶部内壁滑动连接，且牵引绳穿过安装在扇形刻度板顶部的两个滑轮中部。

进一步地，所述固定装置还包括四个支撑杆，所述箱体顶部通过四个辅绳与牵引绳端部固定连接，四个所述支撑杆一端均贯穿箱体并与箱体内壁滑动连接，所述支杆表面与箱体底部贯穿开设的滑槽滑动连接。

进一步地，所述驱动件二包括面齿轮一和面齿轮二，所述面齿轮一与面齿轮二啮合连接，若干L型拉杆呈环形阵列状转动安装在面齿轮二底部。

进一步地，所述驱动件一包括电机二，所述电机二一侧固定安装有分隔板，所述分隔板与箱体内壁固定连接，所述电机二输出轴一端安装有锥齿轮一，所述锥齿轮一啮合连接有锥齿轮二，所述锥齿轮二底部固定连接有转轴，所述转轴一端贯穿分隔板并与分隔板内壁转动连接，所述转轴表面与面齿轮一内壁滑动连接，所述转轴表面与面齿轮二内壁转动连接，位于面齿轮一与分隔板之间所述转轴上套设有弹簧一。

进一步地，所述转轴一端通过面齿轮组件与绞龙一端固定连接，所述绞龙呈锥形。

进一步地，所述侧板外侧固定安装有锯齿形刀条。

与现有技术相比，本发明提供的一种水文工程地质用水位监测装置，具有以下有益效果：

1、该水文工程地质用水位监测装置，当固定装置通过绞龙安装在水底后，启动牵引机构使牵引绳收缩至浮台的吃水深度达到指定位置，然后通过摄像装置记录牵引绳在扇形刻度板上的角度值，结合位移传感器记录的牵引绳伸出长度，根据三角函数即可计算出浮台与水底之间的高度值，由于水面波浪或水体流速的影响，为了使结果可靠性更高，可在一定时间内读取多个角度值后取均值，从而得到当前监测位置的深度，避免水体流速较大时，导致浮台偏移使牵引绳发生倾斜，从而使测量的数值与实际值相比偏大的问题。

2、该水文工程地质用水位监测装置，通过面齿轮二使若干L型拉杆拉动支杆，使若干侧板远离绞龙并展开，且侧板完全展开后，其表面还可以支撑在水底，对固定装置整体起到支撑作用，增大固定装置与水底的接触面积，避免固定装置陷入水底污泥较深位置，导致收回较困难，同时避免水底存在水草或其他杂物，影响绞龙正常旋入水底污泥中的问题。

3、该水文工程地质用水位监测装置，当面齿轮二转动受阻的力较大，侧板的转动呈小幅度摆动状态，侧板外侧固定安装的锯齿形刀条随之摆动，从而割开侧板在展开过程中遇到的水草等易缠绕的杂物，避免绞龙在工作过程中将其搅入后，影响绞龙在水底的固定，同时若干侧板可在绞龙进入水底过程中，对绞龙表面进行围栏防护，避免其磕碰岩石。

4、通过电机二转动可同步驱动侧板打开和绞龙进行转动，当侧板打开过程受阻时，侧板受面齿轮一和面齿轮二的错位转动作用，还可以避免侧板上的传动作用的部件被刚性破坏，电机二驱动侧板在完全展开后，面齿轮二转动到最大位置，侧板带动面齿轮二进行限位，并致使其与面齿轮一之间进行错位转动，电机二还可保持对绞龙的驱动，使绞龙继续进行转动以旋入水底污泥中进行固定，同时侧板保持展开对固定装置底部进行支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的固定装置结构立体图；

图3为本发明实施例一提供的固定装置内部结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的固定装置内部结构立体图；

图5为本发明实施例二提供的图4中A的放大图；

图6为本发明实施例二提供的固定装置内部结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的侧板打开状态局部立体图。

附图标记说明：

1、浮台；2、牵引机构；3、固定装置；31、绞龙；32、展开机构；321、侧板；322、支杆；323、滑筒；324、L型拉杆；325、锯齿形刀条；33、箱体；34、支撑杆；35、辅绳；361、面齿轮一；362、面齿轮二；371、电机二；372、分隔板；373、转轴；374、弹簧一；38、面齿轮组件；4、牵引绳；5、监测机构；51、壳体；52、扇形刻度板；53、滑轮；6、电机一；7、转盘。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

实施例一：

请参阅图1-图6，一种水文工程地质用水位监测装置，包括浮台1，浮台1上可安装驱动其在水中移动的推进装置，浮台1上还可安装报警装置，当监测到的数值大于警戒阈值时，发出警报，还包括牵引机构2和固定装置3，所述牵引机构2安装在浮台1顶部，固定装置3通过牵引绳4连接于牵引机构2底部，且牵引机构2可对固定装置3顶部安装的牵引绳4进行收放，浮台1底部设有气垫浮块，气垫浮块的浮力大于浮台1上承载的牵引机构2和监测机构5以及固定装置3重量的总和，浮台1的侧边设有标示其吃水深度的刻度线，牵引机构2包括步进电机和收线轮，步进电机驱动收线轮转动使牵引绳4进行收放，在本实施例中，牵引机构2底部可安装压力传感器，其用于检测牵引绳4受到固定装置3的拉力大小，可用于判断固定装置3是否抵达水底位置；

所述监测机构5安装于牵引机构2一侧且与牵引绳4相连接，且监测机构5可对牵引绳4角度进行测量，监测机构5包括壳体51和扇形刻度板52，壳体51底部与浮台1顶部固定连接，扇形刻度板52顶部与壳体51顶部内壁固定连接，牵引绳4贯穿壳体51顶部并与壳体51顶部内壁滑动连接，且牵引绳穿过安装在扇形刻度板52顶部的两个滑轮53中部，牵引绳4与壳体51内壁上滑动连接部分可安装耐磨材料，优选为高分子三元复合材料，两个滑轮53可为定滑轮，其支撑部安装在扇形刻度板52顶部，且两个定滑轮之间的间隙可供牵引绳4通过，扇形刻度板52上刻有角度值，用于指示牵引绳4与扇形刻度板52中间刻度线方向的夹角大小，监测机构5还包括位移传感器和摄像组件，位移传感器用于检测牵引绳4位移量，摄像组件用于拍摄牵引绳4在扇形刻度板52上的夹角大小，位移传感器和摄像组件为现有技术下的公知常识，且在此作无更改直接应用，因此在该技术方案中不做具体赘述，且基于本领域下不会对该技术方案造成困扰，此外，工作人员还可乘坐船只跟随浮台1进行直接目测；

固定装置3包括驱动件一、绞龙31、展开机构32和箱体33，驱动件一可驱动绞龙31进行转动，绞龙31进入水底后，可被驱动件一驱动旋转以旋入水底的污泥中，展开机构32包括驱动件二和若干侧板321，若干侧板321呈环形阵列状安装在绞龙31周侧，且若干侧板321顶部与箱体33底部表面转动连接，所述驱动件一配合驱动件二可驱动若干侧板321沿其与箱体33连接处为轴心进行转动；

本实施例中，驱动件一可以是伺服电机，伺服电机通过锥齿轮组件带动绞龙31进行转动，同时若干侧板321可在绞龙31进入水底过程中，对绞龙31表面进行防护，避免其磕碰岩石；

侧板321顶部固定安装有支杆322，支杆322表面滑动连接有滑筒323，滑筒323一侧转动连接有L型拉杆324；

在本实施例中，驱动件二可以是电机一6和转盘7，电机一6优选为伺服电机，若干L型拉杆324呈环形阵列状转动安装在转盘7底部，电机一6驱动转盘7转动带动若干L型拉杆324转动以带动若干侧板321转动；

固定装置3还包括四个支撑杆34，箱体33顶部通过四个辅绳35与牵引绳4端部固定连接，通过设置四个辅绳35，使箱体33顶部呈棱锥状被吊起，当固定装置3在通过牵引绳4缓慢放入水底时，保持绞龙31朝下缓慢下降，且在河流中下部有水流流动时，也能保持绞龙31底部朝下下降，四个支撑杆34一端均贯穿箱体33并与箱体33内壁滑动连接，侧板321顶部与箱体33底部表面转动连接，支杆322表面与箱体33底部贯穿开设的滑槽滑动连接，滑槽上滑动安装有可移动密封板，由于转盘7需要与绞龙31同轴心设置，电机一6可通过另一个锥齿轮组件带动转盘7转动，一个锥齿轮组件中的旋转轴套设并转动连接在另一个锥齿轮组件中的旋转轴内，从而使伺服电机和电机一6分别驱动绞龙31和转盘7转动，转盘7与绞龙31同轴心被两个电机驱动的方式为现有技术下的公知常识，且在此作无更改直接应用，因此在该技术方案中不做具体赘述，且基于本领域下不会对该技术方案造成困扰，驱动件一和驱动件二均安装在箱体33内，当固定装置3通过绞龙安装在水底后，启动牵引机构2使牵引绳4收缩至浮台1的吃水深度达到指定位置，然后通过摄像装置记录牵引绳4在扇形刻度板52上的角度值，结合位移传感器记录的牵引绳4伸出长度，根据三角函数即可计算出浮台1与水底之间的高度值，由于水面波浪或水体流速的影响，为了使结果可靠性更高，可在一定时间内读取多个角度值后取均值。

实施例二：

请参阅图3-图7，本实施例在实施例一的基础上提供了一种技术方案：驱动件二还可以是面齿轮一361和面齿轮二362，面齿轮一361与面齿轮二362啮合连接，若干L型拉杆324呈环形阵列状转动安装在面齿轮二362底部，驱动件一包括电机二371，电机二371优选为伺服电机，电机二371一侧固定安装有分隔板372，分隔板372与箱体33内壁固定连接，分隔板372可使电机二371密封，电机二371输出轴一端安装有锥齿轮一，锥齿轮一啮合连接有锥齿轮二，锥齿轮二底部固定连接有转轴373，转轴373一端贯穿分隔板372并与分隔板372内壁转动连接，转轴373表面与面齿轮一361内壁滑动连接，转轴373表面与面齿轮二362内壁转动连接，位于面齿轮一361与分隔板372之间转轴373上套设有弹簧一374，弹簧一374弹力作用于面齿轮一361顶部，使面齿轮一361与面齿轮二362啮合传动，当面齿轮二362转动受阻的力较大时，面齿轮一361反复推压弹簧一374并相对于面齿轮二362进行错位转动，侧板321外侧固定安装有锯齿形刀条325，通过电机二371转动使面齿轮一361转动以带动面齿轮二362进行转动，通过面齿轮二362使若干L型拉杆324拉动支杆322，使若干侧板321远离绞龙31并展开，避免水底存在水草或其他杂物影响绞龙31旋入水底污泥中，在本实施例中，转轴373一端可通过面齿轮组件38与绞龙31一端固定连接，面齿轮组件38包括两个面齿轮三，其中一个面齿轮三与转轴373表面滑动连接，以及其上安装有弹簧二，其用于当绞龙31旋转受到的阻力较大时，两个面齿轮三错位转动，避免电机二371过载受损，本实施例中，绞龙31优选为锥形绞龙，其作用在于当绞龙31旋入水底污泥后，提供较大的接触面积以避免绞龙31被牵引机构2轻易带出污泥，在本实施例中，当面齿轮二362转动受阻的力较大，导致面齿轮一361反复推压弹簧一374并相对于面齿轮二362进行错位转动时，侧板321受重力影响在其错位转动的间隙会向下移动小段距离后，接着被带动向上移动小段距离，即在错位转动的过程中，侧板321的转动呈小幅度摆动状态，此时，侧板321外侧固定安装的锯齿形刀条325随之摆动，从而割开侧板321在展开过程中遇到的水草等易缠绕的杂物，并继续展开至最大位置，避免绞龙31在工作过程中将其搅入后，影响绞龙31在水底的固定，且侧板321完全展开后，其表面还可以支撑在水底，避免固定装置3陷入水底污泥较深位置，导致收回较困难；

通过电机二371转动可同步驱动侧板321打开和绞龙31进行转动，当侧板321打开过程受阻时，侧板321受面齿轮一361和面齿轮二362的错位转动作用，还可以避免侧板321上的传动作用的部件被刚性破坏，电机二371驱动侧板321在完全展开后，面齿轮二362转动到最大位置，侧板321带动面齿轮二362进行限位，并致使其与面齿轮一361之间进行错位转动，电机二371还可保持对绞龙31的驱动，使绞龙继续进行转动以旋入水底污泥中进行固定，同时侧板321保持展开对固定装置3底部进行支撑。

工作原理：使用时，工作人员可将浮台1和其下方的固定装置3放置到监测区域，浮台1浮于水面之上，然后通过牵引机构2缓慢放卷牵引绳4将固定装置3下沉至水底，固定装置3到达水底后，通过四个支撑杆34将箱体33支撑，然后启动电机二371转动带动转轴373转动，转轴373转动使面齿轮一361转动以带动面齿轮二362进行转动，通过面齿轮二362使若干L型拉杆324拉动支杆322，拉动时，滑筒323在L型拉杆324上转动，使若干侧板321沿其与箱体33底部连接处进行转动，若干侧板321远离绞龙31并展开；

当遇到水草等杂物时，侧板321的展开受阻，此时面齿轮二362转动受阻的力较大，导致面齿轮一361反复推压弹簧一374并相对于面齿轮二362进行错位转动时，侧板321受重力影响在其错位转动的间隙会向下移动小段距离后，接着被带动向上移动小段距离，即在错位转动的过程中，侧板321的转动呈小幅度摆动状态，此时，侧板321外侧固定安装的锯齿形刀条325随之摆动，从而割开侧板321在展开过程中遇到的水草等易缠绕的杂物；

同时，转轴373转动还将带动绞龙31进行转动，绞龙31旋入底部的污泥内实现固定，从而使整个固定装置3固定在水底，接着启动牵引机构2使牵引绳4收缩至浮台1的吃水深度达到指定位置，然后通过摄像装置记录牵引绳4在扇形刻度板52上的角度值，结合位移传感器记录的牵引绳4伸出长度，根据三角函数即可计算出浮台1与水底之间的高度值，当水面波浪或水体流速的影响较大时，为了使结果可靠性更高，可在一定时间内读取多个角度值后取均值，当遇到污泥较软无法承受牵引机构2收绳，或污泥较硬导致绞龙31无法轻易旋入时，可重新选择监测点进行监测。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种水文工程地质用水位监测装置，包括浮台（1），其特征在于：

牵引机构（2）和固定装置（3），所述牵引机构（2）安装在浮台（1）顶部，固定装置（3）通过牵引绳（4）连接于牵引机构（2）底部，且牵引机构（2）可对固定装置（3）顶部安装的牵引绳（4）进行收放；

监测机构（5），所述监测机构（5）安装于牵引机构（2）一侧且与牵引绳（4）相连接，且监测机构（5）可对牵引绳（4）角度进行测量；

所述固定装置（3）包括驱动件一、绞龙（31）、展开机构（32）和箱体（33），所述驱动件一可驱动绞龙（31）进行转动，所述展开机构（32）包括驱动件二和若干侧板（321），若干所述侧板（321）呈环形阵列状安装在绞龙（31）周侧，且若干侧板（321）顶部与箱体（33）底部表面转动连接，所述驱动件一配合驱动件二可驱动若干侧板（321）沿其与箱体（33）连接处为轴心进行转动。

2.根据权利要求1所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述侧板（321）顶部固定安装有支杆（322），所述支杆（322）表面滑动连接有滑筒（323），所述滑筒（323）一侧转动连接有L型拉杆（324）。

3.根据权利要求2所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述驱动件二驱动若干L型拉杆（324）转动以带动若干侧板（321）沿其与箱体（33）连接处为轴心进行转动。

4.根据权利要求1所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述监测机构（5）包括壳体（51）和扇形刻度板（52），所述壳体（51）底部与浮台（1）顶部固定连接，所述扇形刻度板（52）顶部与壳体（51）顶部内壁固定连接，所述牵引绳（4）贯穿壳体（51）顶部并与壳体（51）顶部内壁滑动连接，且牵引绳穿过安装在扇形刻度板（52）顶部的两个滑轮（53）中部。

5.根据权利要求2所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述固定装置（3）还包括四个支撑杆（34），所述箱体（33）顶部通过四个辅绳（35）与牵引绳（4）端部固定连接，四个所述支撑杆（34）一端均贯穿箱体（33）并与箱体（33）内壁滑动连接，所述支杆（322）表面与箱体（33）底部贯穿开设的滑槽滑动连接。

6.根据权利要求2所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述驱动件二包括面齿轮一（361）和面齿轮二（362），所述面齿轮一（361）与面齿轮二（362）啮合连接，若干L型拉杆（324）呈环形阵列状转动安装在面齿轮二（362）底部。

7.根据权利要求6所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述驱动件一包括电机二（371），所述电机二（371）一侧固定安装有分隔板（372），所述分隔板（372）与箱体（33）内壁固定连接，所述电机二（371）输出轴一端安装有锥齿轮一，所述锥齿轮一啮合连接有锥齿轮二，所述锥齿轮二底部固定连接有转轴（373），所述转轴（373）一端贯穿分隔板（372）并与分隔板（372）内壁转动连接，所述转轴（373）表面与面齿轮一（361）内壁滑动连接，所述转轴（373）表面与面齿轮二（362）内壁转动连接，位于面齿轮一（361）与分隔板（372）之间所述转轴（373）上套设有弹簧一（374）。

8.根据权利要求7所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述转轴（374）一端通过面齿轮组件（38）与绞龙（31）一端固定连接，所述绞龙（31）呈锥形。

9.根据权利要求1所述的一种水文工程地质用水位监测装置，其特征在于，所述侧板（321）外侧固定安装有锯齿形刀条（325）。

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