CN116729569B - 一种智能化水资源调查评价数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种智能化水资源调查评价数据采集装置包括水面平台,安装在水面平台上的收放装置,以及通过收放装置投放和回收的数据采集装置,其中水面平台中间设置连通水面的投放孔,通过远程遥控的方式将水面平台驶入水面相应位置进行水文资源采集,启动水面平台上的收放装置将数据采集装置投放到相应水域,数据采集装置在自身重力作用下落入河水底部进行数据采集,数据采集装置上安装提升机构。本发明通过提升机构线性提升数据采集装置,从而获取河流水文的线性变化数据,提高数据收集的详实度,帮助工作人员获取更准确全面的水文数据,同时远程遥控操作,减少工作人员水面工作的概率,提高水文数据采集过程中的安全性,提高数据采集的效率。
Description
技术领域
本发明属于水利水资源调查的技术领域,具体涉及一种智能化水资源调查评价数据采集装置。
背景技术
我国水资源相对丰富,但是同时存在水资源分布不均的情况,因此针对水资源的调查保护一直被给与较高的重视。水资源的调查项目包括测量水流速、水量以及水质等多种要素,为了确保调查数据的准确,工作人员不仅需要爬山涉水,实地走访各地的河流湖泊,还需要直接到达河面湖面中央进行取样监测。由工作人员直接下水或是水体取样存在一定安全隐患。
为了降低人员调查过程中的安全隐患,提高调查效率,现在的水资源信息调查更倾向于采用智能化自动设备进行远程调查采样。但是现有的调查采样装置结构不一,大部分进行数据采样不能做到精准细化,采样数据误差较大,为了减小误差需要重复监测以提高精度,导致水文资源数据量大,极大的增加了工作人员的工作量。
现有的数据采集装置不能够对不同水深进行精确采样,采样过程中难以判断采样样本的深度,简单通过不同深度的绳索进行数据采集,导致采样数据智能呈点状数据样本,不能构成线性的数据样本。点状的数据样板导致水文数据的采样精度有限,不能更好的展示相应的水文状况,针对这一问题,需要一种能够远程自动控制,并且能够线性采集水文数据的水资源数据采集装置
发明内容
针对现有水资源数据采集装置安全隐患大,不能提供线性采样数据的问题,本发明提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置。
本发明解决其技术问题所采用的方案是:一种智能化水资源调查评价数据采集装置,包括水面平台、收放装置和数据采集装置,通过远程控制器遥控水面平台,以及安装在水面平台上的收放装置和数据采集装置;
其中水面平台中间设置连通水面的投放孔,收放装置安装在投放孔的上方,收放装置包括夹持装置和滑轮回收装置;
数据采集装置包括导向杆、找平板和定位钉,导向杆的下端安装固定河底找平板,找平板上安装有数据监控设备以及数据测量装置,找平板的底部安装定位钉;
投放孔上固定有导向管,导向杆套装在导向管中,夹持装置安装在导向管的上方,夹持装置夹持导向杆,滑轮回收装置包括多个滑轮、电机和长度解码器,所述滑轮至少包括导向滑轮和提升滑轮,投放孔上固定导向滑轮,提升滑轮固定在数据采集装置的下端;
投放孔上还安装固定销,固定销上连接滑轮绳索,滑轮绳索绕过导向滑轮和提升滑轮连接电机,导向滑轮用于使滑轮绳索平行于导向杆,电机上安装离合器;
长度解码器安装在投放孔中,长度解码器对准导向杆其中一侧的滑轮绳索。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,找平板上还安装水体收集装置,所述水体收集装置包括多组带有电磁阀门的储水罐,电磁阀门安装在罐口,电磁阀门通过远程控制器控制。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,找平板下方设置有多根定位钉,多根定位钉成矩形阵列方式排布。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,找平板上固定挂环,挂环上连接钢索,投放孔中间固定导向管,钢索穿过导向管,水面平台上安装卷扬机,钢索连接在卷扬机上;
投放孔与水面交接的位置还安装有角度测量装置,角度测量装置包括基座,基座上设置弧形滑槽,弧形滑槽内套装滑块,滑块上固定有钢索套管,钢索套装在钢索套管中;
基座安装在投放孔的中心,基座的圆心位置固定有限位孔,钢索穿过限位孔后套装在钢索套管中,通过滑块在滑行滑槽中的位置,判断钢索与竖直方向的偏转角度。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,找平板上安装有水体收集装置,水体收集装置包括外套管和储水腔,储水腔套装在外套管中;
储水腔上下设置有顶板和底板,顶板和底板的尺寸与外套管的内径相同,顶板和底板与外套管密封套装;
储水腔的顶板和底板之间设置有中心轴杆,轴杆上纵向阵列分布有多个挡板,挡板将储水腔分隔为多个弧形的储水单元;
外套管上设置有进水口,旋转储水腔,单个储水单元分别与进水口相对应;
外套管内侧设置波浪滑槽,储水腔的顶板或是底板向外延伸,延伸部位设置与波浪滑槽相匹配的滑键,外套管内侧安装有电磁铁,电磁铁和储水腔之间安装有弹簧,弹簧一端固定在电磁铁上,另一端固定在储水腔上。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,水面平台上设置有水体自动罐装机构,包括注水管、水样储存瓶和输送带,注水管倾斜安装,注水管较高的一端与外套管上的进水口对接,注水管较低的一端对接水样储存瓶,多个水样储存瓶按顺序放置在输送带上,通过输送带依次与注水管对接;还包括压盖器,压盖器安装在输送带的下游,水样储存瓶的瓶口连接有倾斜的封盖,通过压盖器将封盖压封在水样储存瓶的瓶口上。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,夹持装置包括气缸、定夹板和动夹板,其中定夹板固定在气缸的缸体上,动夹板固定在气缸的活动轴上,通过气缸伸缩使动夹板前后移动,从而实现与定夹板配合夹持和放松导向杆。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,定夹板和动夹板上设置有弧形卡槽,弧形卡槽设置在定夹板和动夹板相对的面上,相对的弧形卡槽方便夹持导向杆。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,投放孔的四周设置有卡台,找平板升起卡套在卡台上,通过卡台限制升起后的找平板位置,进而稳定数据采集装置。
本发明进一步提供一种智能化水资源调查评价数据采集装置,找平板上均匀设置有透水孔,透水孔呈网状分布在找平板上,通过透水孔降低找平板受到水的阻力,提高找平板升降效率。
本发明的有益效果:本发明所述的水文采集装置包括水面平台,安装在水面平台上的收放装置,以及通过收放装置投放和回收的数据采集装置,其中水面平台中间设置连通水面的投放孔,通过远程遥控的方式将水面平台驶入水面相应位置进行水文资源采集,启动水面平台上的收放装置将数据采集装置投放到相应水域,数据采集装置在自身重力作用下落入河水底部进行数据采集,数据采集装置上安装提升机构,通过提升机构线性提升数据采集装置,从而获取河流水文的线性变化数据,提高数据收集的详实度,帮助工作人员获取更准确全面的水文数据,同时远程遥控操作,减少工作人员水面工作的概率,提高水文数据采集过程中的安全性,提高数据采集的效率。
通过长度解码器与数据采集装置配合,在数据采集装置提升检测的过程中,同步获取数据采集装置在水中的深度位置信息,从而能够形成线性的采集数据,通过线性的水文数据,提高水资源统计的完整性和可靠性,更多更详实的水资源数据,有利于工作人员绘制更完整详实的水资源数据地图。
本发明通过提升机构线性提升数据采集装置,从而获取河流水文的线性变化数据,提高数据收集的详实度,帮助工作人员获取更准确全面的水文数据,同时远程遥控操作,减少工作人员水面工作的概率,提高水文数据采集过程中的安全性,提高数据采集的效率。
在导向杆的下端安装固定河底找平板,将各种数据监控设备以及数据测量装置安装在找平板的上方,通过找平板增加与河底的接触面,避免采集装置下陷到淤泥等内部,提高检测装置检测数据的准确可靠。
附图说明
图1是本发明投放状态的整体结构示意图。
图2是本发明回收状态的结构示意图。
图3是夹持装置的结构示意图。
图4是找平板上安装相应装置的立体结构示意图。
图5是找平板的侧视结构示意图。
图6是找平板其中一种实施方式的仰视图。
图7是本发明另一种实施方式的结构示意图。
图8是图7所示实施方式中水深变化测量的简要示意图。
图9是角度测量装置的结构示意图。
图10是一种水体收集装置的立体结构示意图。
图11是图10所示水体收集装置平面结构示意图。
图12是波浪滑槽展开状态的结构示意图。
图13是水体自动罐装机构的结构示意图。
图14是水体自动罐装机构的俯视结构示意图。
图中标号:水面平台1,投放孔2,导向杆3、找平板4, 导杆夹持装置5, 电机6, 长度解码器7, 提升滑轮8,导向滑轮9, 水体收集装置10, 注水管21,输送带22, 水样储存瓶23,压盖器24,角度测量装置11,限位孔12,卷扬机13,固定销14,挂环15,基座111,弧形滑槽112,滑块113,钢索套管114,外套管101,储水腔102,进水口103,电磁铁104,弹簧105,上边框106,下边框107,中心轴杆108,挡板109,滑键1011,导向管201,储水罐41,流速检测仪42,定位钉43。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1:如图1所示,本发明公开了一种用于水文资源调查采集的智能遥控采集装置,所述的水文采集装置主要应用于江河湖泊的水文信息采集,方便对相应的水文水资源信息进行调查研究。
基于上述因素,本发明所述的水文采集装置包括水面平台1,安装在水面平台1上的收放装置,以及通过收放装置投放和回收的数据采集装置,其中水面平台1中间设置连通水面的投放孔2,通过远程遥控的方式将水面平台1驶入水面相应位置进行水文资源采集,启动水面平台1上的收放装置将数据采集装置投放到相应水域,数据采集装置在自身重力作用下落入河水底部进行数据采集,数据采集装置上安装提升机构,通过提升机构线性提升数据采集装置,从而获取河流水文的线性变化数据,提高数据收集的详实度,帮助工作人员获取更准确全面的水文数据,同时远程遥控操作,减少工作人员水面工作的概率,提高水文数据采集过程中的安全性,提高数据采集的效率。
如图1所示,所述水面平台1可以采用普通的船体或是采用方形的水面浮体,在船体或附体上安装电机和螺旋桨等驱动装置,同时安装遥控转向机构控制电机和螺旋桨的朝向,从而驱动控制船体或浮体移动转向,其具体结构与现有的舢板或冲锋舟等驱动方式相同。
平台的中心位置设置连通水面的投放孔2,数据采集装置可以通过投放孔2进入水体中,因为投放孔2连接水体,是主要的采集通道,收放装置以及数据采集装置围绕投放孔2进行布置,因此为了方便平台的平衡,将投放孔2设置在平台的中央。
所述数据采集装置包括导向杆3、河底找平板4和定位钉43,导向杆采用直杆,为了减轻重量,可以采用韧性较好的塑料管,导向杆的端部固定河底找平板,河底或是湖底常年沉埋在水下,经过河水或湖水的渗透浸泡,一般会存在大量的淤泥或是河沙等,直接向河底或湖底投入采集装置,采集装置的表面积有限很容易陷入淤泥或是河沙中,导致设备受污损坏,影响采集数据的准确性。
因此在导向杆的下端安装固定河底找平板,将各种数据监控设备以及数据测量装置安装在找平板的上方,通过找平板增加与河底的接触面,避免采集装置下陷到淤泥等内部,提高检测装置检测数据的准确可靠。
水体具有流动性,特别使流动的河水,数据采集装置探入水中的深度较深,不要说一般的塑料管件,即便使用坚硬的金属管,由于入水深度较深,仅靠船体上端进行限制固定,在水流的冲击下很难保持稳定。甚至在水流流速较快的时候,探入水中的深度越长,导致水面平台1受到的杠杆作用越明显,不仅仅是会出现检测数据不准确的问题,还会导致导向杆折断,更甚者出现水面平台1倾覆的危险。
为了避免出现上述情况,进一步的在找平板的底部设置定位钉,通过定位钉插入河床底部进行固定,提高装置的稳定性。在水面平台1的投放孔2上,通过固定连杆等固定有导向管201,导向杆套装在导向管中,导向杆投放和回收均在导向管中滑动,利用导向管定位导向杆在竖直方向移动,同时导向管与下端的定位钉共同固定导向杆,提高数据采集装置的稳定性。
收放装置安装在投放孔2的上方,收放装置主要用于数据采集装置的固定,将数据采集装置向水中投送,以及提拉数据采集装置进行线性回收。
收放装置包括夹持装置5和滑轮回收装置,如图1所示,利用夹持装置固定导向杆,通过夹持装置的开合,固定或投放数据采集装置,当夹持装置松开时,数据采集装置在自身重力的作用下进入水中,并且最下端的定位钉插入河床,找平板平铺在河床上,通过找平板上方固定的检测装置进行流速等相应水文数据的收集;当数据采集装置为投放或是回收后,夹持装置夹持固定导向杆,从而固定数据采集装置,进而便于平台移动。
滑轮回收装置包括多个滑轮、电机6和长度解码器7等,所述滑轮至少包括导向滑轮9和提升滑轮8,在水面平台1的投放孔2上固定导向滑轮,提升滑轮固定在数据采集装置的下端,最好是固定在找平板上。
在投放孔2上安装固定销15,固定销上连接滑轮绳索,将绳索绕过投放孔2上固定的导向滑轮,绳索沿平行于导向杆的方向向下,再绕过导向杆下端安装的提升滑轮,绳索由导向杆另一侧向上,向上的绳索绕过该侧的导向滑轮,然后连接电机,通过电机收卷提升导向杆。
进一步电机上安装离合器,导向杆投放过程中带动绳索拉长,离合器可以避免电机反转,同时避免依靠重力投放导向杆时受到电机影响。
长度解码器7安装在滑轮回收装置的相应位置,通过长度解码器记录绳索伸长和收缩的实时数据,得到数据采集装置在水中的位置和深度信息,将位置和深度信息与数据采集装置得到的数据一一对应形成线性的数据汇总,通过线性数据得到准确详实的水文数据信息。
长度解码器也可以安装在电机上,通过记录电机轴转动的长度判断滑轮绳索收紧的长度。
实施例2:实施例1采用导向杆限制数据采集装置的投放位置,能够有效的确定数据采集装置投放到水面平台1的正下方,能够更为方便的计算测量数据采集装置在水中的位置和深度,不容易受到水流的影响,是一种比较简便可靠的实施方式,但是其存在一定的问题,导向杆长度较长,并且导向杆本身没有办法卷曲收储,这就使得数据采集装置在未进入水中的时候,导向杆整体竖向立在水面平台1的上方,导致水面平台1的重心不稳。
在较浅的水体中,导向杆的长度有限,可以通过有限的扩展水面平台1的面积解决这一问题,但是在深水区域,导向杆长度过长,如果继续扩展水面平台1的面积,就会导致平台过大,使得整个设备体积过大,不方便使用和移动,与初始的设计思路相违背。
为了解决这一问题,发明人进一步提供一种方案,将导向杆更换为能够收卷的钢索等,其具体结构如图1所示,在找平板上固定挂环16,挂环上连接钢索,水面平台1的投放孔2中间固定导向管201,钢索穿过导向管,水面平台1上安装卷扬机13,钢索连接在卷扬机上,通过卷扬机卷放钢索实现找平板的投放和提升。
同时投放孔2与水面交接的位置还安装有角度测量装置11,所述角度测量装置包括圆形或是半圆形的基座111,所述基座111上设置弧形滑槽112,弧形滑槽内套装滑块113,滑块上固定有钢索套管114,钢索套装在钢索套管中,基座111固定在投放孔2的中心,同时基座111的圆心位置固定有限位孔12,钢索穿过限位孔后套装在钢索套管中。
将角度测量仪的基准杆固定在圆形或半圆的竖向中心,活动杆固定在滑块上,角度测量仪的铰接点固定在圆心位置,角度测量仪和限位孔以及钢索套管分别位于圆形或半圆的两侧,滑块沿滑槽移动带动活动杆转动,从而得到钢索的偏转角度,角度测量仪将角度数据发送至控制器,通过控制器计算找平板所处位置及深度。
实施例3:一般水文数据采集装置还需要对不同地点、不同深度的河水进行收集,收集的河水通过密封储存,最终被收集送回实验室进行检测,从而获取水体水质的详细数据。
针对这一问题,本发明进一步的在找平板上安装水体收集装置,所述水体收集装置包括多组带有电磁阀门的储水罐41。
水体收集装置随数据采集装置在水体中进行移动,当到达相应的位置后,通过远程控制指定的瓶口电磁阀启闭,进行灌水储水工作,储水完成后将电磁阀关闭,完成数据采集后,同一将储水罐回收进行检测。
实施例4:储水罐在水底进行罐装,水底杂物较多,容易导致储水罐密封不严,或是罐体损坏等问题。
为了避免上述问题,同时实现水体收集的自动化处理,本实施例提供了另一种水体收集装置。
具体结构如下:找平板上安装有水体收集装置,水体收集装置包括外套管101和储水腔102,储水腔套装在外套管中,储水腔包括中心轴杆108,轴杆上纵向阵列分布有多个挡板109,从而形成多个弧形的储水单元,储水腔上下设置圆形的顶板和底板,顶板和底板的尺寸与外套管的内径相同,储水腔套装在外套管中,顶板和底板与外套管密封套装,顶板和底板之间形成密封腔室,阵列安装在中心轴杆上的挡板外侧边与外套管内部密封贴合,挡板将顶板和底板之间形成的密封腔室分隔成多个独立的储水单元。
外套管上设置有进水口103,通过旋转储水腔,独立的储水单元分别与进水口相对,河水由进水口灌注到储水单元中完成采集。
如图11和图12所示,外套管内侧设置波浪滑槽,储水腔的顶板或是底板向外延伸,延伸部位设置与波浪滑槽相匹配的滑键1011,通过滑键沿滑槽移动,带动储水腔旋转,同时波浪滑槽具有上下起伏,通过上下移动式储水单元与进水口对接和分离,储水单元与进水口对接灌注河水,两者分离储水单元封闭。
外套管的上方安装有电磁铁104,电磁铁和储水腔之间安装有弹簧105,弹簧一端固定在电磁铁上,另一端固定在储水腔上。
储水腔的顶板采用金属材质,电磁铁通电后能够吸引顶板带动储水腔上移,电磁铁断电,弹簧将储水腔弹开下移,从而实现储水腔的上下移动。
如图12所示,波浪滑槽的上边框106和下边框107呈错位结构,即上边框的折角部位与先边框的折角部位相互错开,从而能够使滑键在波浪滑槽中沿单一方向行进。
船体上设置有水体自动罐装机构,包括注水管11、水样储存瓶13和输送带12,水体收集装置提升至船体后与注水管对接,注水管倾斜安装,水样储存瓶放置在注水管的出水口下方,多个水样储存瓶按顺序放置在输送带上,通过输送带移动水样储存瓶与注水管对接。
还包括压盖器14,压盖器安装在输送带的下游,水样储存瓶13的瓶口通过连柄连接有倾斜的封盖,通过压盖器按压密封瓶体。
实施例5:所述找平板下方设置有多根定位钉43,多根定位钉成矩形阵列方式排布,通过多根定位钉提高找平板的稳定性,同时定位钉能够增加找平板的重量,提升数据采集装置投放下落的速度。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内,例如在找平板上根据需要安装流速检测仪42、配重块或在数据采集装置上安装水下摄像头等。
Claims (7)
1.一种智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,包括水面平台、收放装置和数据采集装置,通过远程控制器遥控水面平台,以及安装在水面平台上的收放装置和数据采集装置;其中水面平台中间设置连通水面的投放孔,收放装置安装在投放孔的上方,收放装置包括夹持装置和滑轮回收装置;数据采集装置包括导向杆、找平板和定位钉,导向杆的下端安装固定河底找平板,找平板上安装有数据监控设备以及数据测量装置,找平板的底部安装定位钉;投放孔上固定有导向管,导向杆套装在导向管中,夹持装置安装在导向管的上方,夹持装置夹持导向杆,滑轮回收装置包括多个滑轮、电机和长度解码器,所述滑轮至少包括导向滑轮和提升滑轮,投放孔上固定导向滑轮,提升滑轮固定在数据采集装置的下端;
投放孔上还安装固定销,固定销上连接滑轮绳索,滑轮绳索绕过导向滑轮和提升滑轮连接电机,导向滑轮用于使滑轮绳索平行于导向杆,电机上安装离合器;长度解码器安装在投放孔中,长度解码器对准导向杆其中一侧的滑轮绳索;
找平板上固定挂环,挂环上连接钢索,投放孔中间固定导向管,钢索穿过导向管,水面平台上安装卷扬机,钢索连接在卷扬机上;投放孔与水面交接的位置还安装有角度测量装置,角度测量装置包括基座,基座上设置弧形滑槽,弧形滑槽内套装滑块,滑块上固定有钢索套管,钢索套装在钢索套管中;基座安装在投放孔的中心,基座(111)的圆心位置固定有限位孔,钢索穿过限位孔后套装在钢索套管中,通过滑块在滑行滑槽中的位置,判断钢索与竖直方向的偏转角度,找平板上安装有水体收集装置,水体收集装置包括外套管和储水腔,储水腔套装在外套管中;储水腔上下设置有顶板和底板,顶板和底板的尺寸与外套管的内径相同,顶板和底板与外套管密封套装;储水腔的顶板和底板之间设置有中心轴杆,轴杆上纵向阵列分布有多个挡板,挡板将储水腔分隔为多个弧形的储水单元;外套管上设置有进水口,旋转储水腔,单个储水单元分别与进水口相对应;外套管内侧设置波浪滑槽,储水腔的顶板或是底板向外延伸,延伸部位设置与波浪滑槽相匹配的滑键,外套管内侧安装有电磁铁,电磁铁和储水腔之间安装有弹簧,弹簧一端固定在电磁铁上,另一端固定在储水腔上,水面平台上设置有水体自动罐装机构,包括注水管、水样储存瓶和输送带,注水管倾斜安装,注水管较高的一端与外套管上的进水口对接,注水管较低的一端对接水样储存瓶,多个水样储存瓶按顺序放置在输送带上,通过输送带依次与注水管对接;还包括压盖器,压盖器安装在输送带的下游,水样储存瓶的瓶口连接有倾斜的封盖,通过压盖器将封盖压封在水样储存瓶的瓶口上。
2.根据权利要求1所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,找平板上还安装水体收集装置,所述水体收集装置包括多组带有电磁阀门的储水罐,电磁阀门安装在罐口,电磁阀门通过远程控制器控制。
3.根据权利要求1所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,找平板下方设置有多根定位钉,多根定位钉成矩形阵列方式排布。
4.根据权利要求1所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,夹持装置包括气缸、定夹板和动夹板,其中定夹板固定在气缸的缸体上,动夹板固定在气缸的活动轴上。
5.根据权利要求4所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,定夹板和动夹板上设置有弧形卡槽,弧形卡槽设置在定夹板和动夹板相对的面上。
6.根据权利要求1所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,投放孔的四周设置有卡台,找平板升起卡套在卡台上。
7.根据权利要求1所述的智能化水资源调查评价数据采集装置,其特征在于,找平板上均匀设置有透水孔,透水孔呈网状分布在找平板上。
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