CN117191159A - 一种水文地质勘探地下水位观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水文地质勘探技术领域，公开了一种水文地质勘探地下水位观测装置，包括：第一支撑架，第一支撑架上设置有能够沿周侧伸缩的支撑组件，第一支撑架的下方转动设置多个激光测距仪；以及位于第一支撑架下方的第二支撑架，第二支撑架的周侧设置有行走组件，第二支撑架上沿竖直方向滑动连接有多个漂浮块，多个激光测距仪与多个漂浮块一一对应设置。本发明可实时对水位高度进行监测，适用于静态水体和流动水体的水位观测过程，且使用过程中无需标尺等操作过程，避免了人工操作过程中产生的人工误差，提高了水位监测精度，具有适用范围广，使用过程简便等优点。

Description

一种水文地质勘探地下水位观测装置

技术领域

本发明涉及水文地质勘探技术领域，特别是涉及一种水文地质勘探地下水位观测装置。

背景技术

地下水位是水文地质研究中的重要参数之一，它反映了地下水的丰富度和分布状况。准确地测量地下水位的变化对于水资源管理、地下水开发利用以及环境保护都具有重要意义。

传统的地下水位观测方法是将探测头深入地下后，通过观测标尺上的刻度来确认深度，此种监测方式无法实现对流动的地下水的水位进行实时监测。

公告号为CN219064616U的专利公开了一种地下水位观测装置，该专利使用时，需要人员移动探测头带动标尺伸入地下，到达水位探测位置后，停止移动探测头，随后通过观测标尺上的刻度实现对地下水的观测过程。然而该专利存在以下缺点：首先，测定过程中需要人工利用标尺调整探测头的位置，需要耗费人力进行控制，人为控制过程中容易产生测量误差，存在使用繁琐和精确度低的问题；其次，当对流动的地下水进行测量时，当水位调整后，此类装置的探测头无法实时识别，无法对流动的地下水的水位进行监测。

因此，如何改变现有技术中地下水位观测装置使用繁琐，精确度低，以及无法对流动的地下水的水位进行实时监测的现状，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种水文地质勘探地下水位观测装置，以克服上述情况不足，提供一种使用简便、精确度高、能够对静态地下水体和流动地下水体进行实时观测的水文地质勘探地下水位观测装置。

为了能够达到上述目的，本发明的技术方案是：一种水文地质勘探地下水位观测装置，包括：

第一支撑架，所述第一支撑架上设置有能够沿周侧伸缩的支撑组件，所述第一支撑架的下方转动设置多个激光测距仪；以及

位于所述第一支撑架下方的第二支撑架，所述第二支撑架的周侧设置有行走组件，所述第二支撑架上沿竖直方向滑动连接有多个漂浮块，多个所述激光测距仪与多个所述漂浮块一一对应设置。

进一步地，所述第一支撑架的下方转动滑动连接有激光器，所述激光器用于发射沿竖直向下方向的激光束，所述激光束有选择地与所述第一支撑架的轴心共线重合，多个所述激光测距仪沿所述第一支撑架的轴心成圆周阵列分布，且所述第一支撑架上安装有第一倾角测量件；

所述第二支撑架的上方沿竖直方向滑动连接有漂浮组件，所述漂浮组件的密度小于水体的密度，所述漂浮组件包括：漂浮筒，布设在所述漂浮筒内底面的CCD感光元件，固定连接在所述漂浮筒内侧壁上的镜框，以及嵌设安装在所述镜框上的凸透镜，所述凸透镜的主光轴与所述CCD感光元件垂直设置，所述CCD感光元件位于所述凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，且所述凸透镜的主光轴与所述第二支撑架的轴心共线设置，多个所述漂浮块沿所述第二支撑架的轴心成圆周阵列分布，所述第二支撑架上安装有第二倾角测量件；

优选地，所述第一倾角测量件和第二倾角测量件为陀螺仪传感器。

进一步地，所述漂浮组件还包括：

安装在所述漂浮筒顶端的端盖，所述端盖为透明材质；以及

与所述漂浮筒的外侧壁固定连接的连接耳，所述第二支撑架的上表面沿竖直方向固定连接有第一滑杆，所述连接耳和第一滑杆滑动连接。

进一步地，所述行走组件设置有若干组，若干组所述行走组件沿所述凸透镜的主光轴成圆周阵列分布，所述行走组件包括：与所述第二支撑架垂直固定连接的支撑杆，以及设置在所述支撑杆远离所述第二支撑架的一侧设置有行走机构；

优选地，所述行走机构为履带行走机构，所述履带行走机构包括：架体、履带，位于所述履带内部与所述履带啮合传动的主动轮和多个从动轮，所述主动轮和多个所述从动轮分别与所述架体转动连接，以及与所述主动轮键连接的第一电机；

更为优选地，所述第一电机为步进电机或伺服电机。

进一步地，所述行走机构还包括：滑动连接所述支撑杆上的滑块；两端分别与所述滑块和架体铰接的第一驱动杆；两端分别与所述支撑杆和架体铰接的连接杆，所述连接杆的数量为多个，多个所述连接杆平行设置，且所述连接杆和第一驱动杆之间设置有夹角；固定安装在所述支撑杆上的固定块，所述固定块与滑块间隔设置；以及两端分别与所述固定块和滑块固定连接的第二动力伸缩件；

优选地，所述第一驱动杆包括第一连接套筒、第二连接套筒、驱动连杆、压缩弹簧和滑动杆，所述第一连接套筒的一端与所述滑块铰接，所述第二连接套筒的一端与所述架体铰接，所述第二连接套筒的侧壁上布设有第一滑槽，所述驱动连杆的一端固定嵌设在所述第一连接套筒的另一端内，所述驱动连杆的另一端滑动连接在所述第二连接套筒的另一端内，所述压缩弹簧套设在所述驱动连杆的周侧，所述压缩弹簧的两端分别与所述第一连接套筒和第二连接套筒连接，所述滑动杆与第一滑槽滑动连接，所述滑动杆与所述驱动连杆的另一端垂直固定连接。

进一步地，还包括回转轴承、第三支撑架和第二电机，所述回转轴承的内框和回转轴承的外框分别与所述第一支撑架和第三支撑架固定连接，所述第三支撑架位于所述第一支撑架的下方，所述第三支撑架的下表面安装有所述激光测距仪和激光器，所述第一支撑架上表面安装有所述第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿所述第一支撑架键连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述回转轴承的外框啮合传动；

优选地，所述第二电机为步进电机或伺服电机。

进一步地，所述支撑组件包括：其固定端与所述第一支撑架固定连接的第三动力伸缩件，所述第三动力伸缩件沿竖直方向设置，所述第三动力伸缩件的延长线与所述第一支撑架的轴心共线；与所述第三动力伸缩件的活动端连接的行程板；其上端与所述行程板铰接的第二驱动杆；固定在所述第一支撑架上表面且沿水平方向设置的固定套管，所述固定套管沿所述第三动力伸缩件径向方向设置，所述固定套管远离所述第三动力伸缩件的一端布设有开口，且所述固定套管的侧壁布设有第二滑槽；以及贯穿所述开口且滑动连接在所述固定套管的活动杆，靠近所述第三动力伸缩件的所述活动杆一端通过滑杆贯穿所述第二滑槽且与所述第二驱动杆的下端铰接；

优选地，远离所述第三动力伸缩件的所述活动杆一端固定连接有抵接板，所述抵接板为弧形，所述弧形的内弧面朝向所述第三动力伸缩件设置。

进一步地，还包括第一动力伸缩件、第二滑杆和两个支撑板，所述第一动力伸缩件和第二滑杆均沿水平方向设置，所述第一动力伸缩件的固定端与其中一个支撑板固定连接，所述第一动力伸缩件的活动端与激光器的中部固定连接，所述第二滑杆垂直固定连接在两所述支撑板之间，所述激光器的上端与所述第二滑杆滑动连接，两所述支撑板分别与第三支撑架的下表面固定连接；

所述第二支撑架的下表面和所述第二支撑架的顶端分别安装有第一液位传感器和第二液位传感器。

进一步地，还包括控制器和电源，所述控制器包括分别与所述电源电性连接的采集模块、处理模块和控制模块，所述采集模块分别与CCD感光元件、第一倾角测量件、第二倾角测量件、第一液位传感器和第二液位传感器信号连接，所述处理模块用于获取采集模块采集的数据，并根据获取的数据输出对第一动力伸缩件、第二动力伸缩件、第三动力伸缩件、第一电机、第二电机、激光测距仪和激光器运行状态的控制指令，所述控制模块分别与第一动力伸缩件、第二动力伸缩件、第三动力伸缩件、第一电机、第二电机、激光测距仪和激光器信号连接，所述控制模块用于接收所述控制指令并控制第一动力伸缩件、第二动力伸缩件、第三动力伸缩件、第一电机、第二电机、激光测距仪和激光器的运行状态。

进一步地，所述水位计算公式为：

H＝h-(l+l2+…ln)/n，

式中：H为水位深度，ln为第n个漂浮块与激光测距仪之间的距离，n为漂浮块的数量，h为激光测距仪的标高。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点：

本发明利用第一倾角测量件监测第一支撑架的多方向的角度位移量，通过调整支撑组件与监测井内壁的抵接位置，能够实现将第一支撑架调整至水平方向。同理，利用第二倾角测量件监测第二支撑架的多方向的角度位移量，通过调整行走组件与监测井内壁的接触位置，能够实现将第二支撑架调整至水平方向，同时应保证水位观测过程中，漂浮块实时与水体相接触，漂浮块在水体浮力的作用下漂浮在水体表面，通过多个激光测距仪分别测量出漂浮块与激光测距仪的距离，再利用其它仪器测量出激光测距仪的标高，即可测算出漂浮块的标高，从而得知地下水位的标高，进而实现对地下水位的监测过程。由于漂浮块始终漂浮在水体表面，使得本发明可实时对水位高度进行监测，从而使本发明适用于静态水体和流动水体的水位观测过程，且使用过程中无需标尺等操作过程，避免了人工操作过程中形成的人工误差，提高了水位监测精度，具有适用范围广，使用过程简便等优点。

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为本发明水文地质勘探地下水位观测装置的整体结构示意图；

图2为本发明第一支撑架、第三支撑架、回转轴承、支撑组件、激光测距仪和激光器的装配示意图；

图3为本发明第一支撑架、第三支撑架、回转轴承、支撑组件、激光测距仪和激光器的另一装配示意图；

图4为本发明图3中A区域的局部放大图；

图5为本发明第二支撑架、漂浮块、行走组件和漂浮组件的装配示意图；

图6为本发明图5中B区域的局部放大图；

图7为本发明图5中C区域的局部放大图；

图8为激光束与凸透镜的主光轴重合时的投影效果图；

图9为激光束与凸透镜的主光轴未重合时的投影效果图；

图10为本发明中控制器与各元器件之间的连接结构示意图。

附图标记：1、监测井；2、第一支撑架；3、激光测距仪；4、第二支撑架；5、漂浮块；6、激光器；7、激光束；8、第一倾角测量件；9、漂浮筒；10、CCD感光元件；11、镜框；12、凸透镜；13、第二倾角测量件；14、端盖；15、第一滑杆；16、连接耳；17、支撑杆；18、履带；19、主动轮；20、从动轮；21、第一电机；22、滑块；23、第一连接套筒；24、第二连接套筒；25、驱动连杆；26、压缩弹簧；27、滑动杆；28、连接杆；29、固定块；30、第二动力伸缩件；31、回转轴承；32、第三支撑架；33、第二电机；34、驱动齿轮；35、第三动力伸缩件；36、行程板；37、第二驱动杆；38、固定套管；39、活动杆；40、抵接板；41、第一动力伸缩件；42、第二滑杆；43、支撑板；44、第一液位传感器；45、第二液位传感器；46、照射光斑。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，本发明提供了一种水文地质勘探地下水位观测装置，应用于监测井1内，并对监测井1内的地下水体水位进行观测。具体包括第一支撑架2和第二支撑架4。其中，第一支撑架2上设置有能够沿周侧伸缩的若干个支撑组件，若干个支撑组件能够抵接在监测井1的内侧壁上，以实现将第一支撑架2固定在监测井1内侧壁位置，第一支撑架2的下方转动设置有多个激光测距仪3；第二支撑架4位于第一支撑架2下方，第二支撑架4的周侧设置有行走组件，第二支撑架4通过行走组件能够沿监测井1的内侧壁实现对位置进行调整，且第二支撑架4能够通过行走组件固定在监测井1的内侧壁的某一具体位置处，第二支撑架4上沿竖直方向滑动连接有多个漂浮块5，漂浮块5的密度小于水体的密度，能够在水体的浮力的作用下实现漂浮，多个激光测距仪3与多个漂浮块5一一对应设置，激光测距仪3能够测量激光测距仪3与漂浮块5之间的距离。

本发明使用过程中，利用支撑组件将第一支撑架2抵接在监测井1的内侧壁，利用行走组件将第二支撑架4设置在第一支撑架2的下方，且保证漂浮块5与水体相接触，漂浮块5在水体浮力的作用下实现漂浮，通过多个激光测距仪3分别测量与多个漂浮块5之间的距离，从而得知监测井1内的水位信息，进而实现对地下水位的监测过程。此外，当监测井1内的水体处于流动状态时，多个漂浮块5的高度将出现不一致的情形，此时可实现对地下水体的水位平均值和最高值的测定过程。综上所述，本发明水文地质勘探地下水位观测装置适用于静态水体和流动水体的水位观测过程，且使用过程中无需标尺等操作过程，减少了人工操作的误差，具有适用范围广，使用过程简便等优点。

优选地，结合参照图2-7所示，第一支撑架2的下方转动滑动连接有激光器6，激光器6用于发射沿竖直向下方向的激光束7，激光束7有选择地与第一支撑架2的轴线共线重合，即激光器6沿第一支撑架2的下方滑动过程中，激光束7能够与第一支撑架2的轴心重合，也存在激光束7与第一支撑架2的轴心错开的情况，多个激光测距仪3沿第一支撑架2的轴心成圆周阵列分布，且第一支撑架2上安装有第一倾角测量件8，第一倾角测量件8用于检测第一支撑架2沿多方向的角度偏移量，第一倾角测量件8优选为陀螺仪传感器，也可选用水平气泡仪代替。第二支撑架4的上方滑动连接有漂浮组件，漂浮组件沿竖直方向进行滑动，漂浮组件的密度小于水体的密度。漂浮组件包括漂浮筒9、CCD感光元件10、镜框11和凸透镜12，漂浮筒9沿竖直方向滑动连接在第二支撑架4的上方，漂浮筒9内底面安装有CCD感光元件10，镜框11位于CCD感光元件10的上方，镜框11与漂浮筒9内侧壁固定连接，凸透镜12嵌设安装在镜框11上，凸透镜12的主光轴与CCD感光元件10垂直设置，且CCD感光元件10与凸透镜12的一倍焦距不重合。可选地，CCD感光元件10位于凸透镜12的一倍焦距和二倍焦距之间，激光束7能够贯穿凸透镜12并投射在CCD感光元件10上并形成照射光斑46，CCD感光元件10上预设有虚拟的第一光斑位和第二光斑位，具体参照图8，当激光束7与凸透镜12的主光轴共线时，此时照射光斑46与第一光斑位重合，利用激光束7与第一支撑架2的轴心重合时，通过调整照射光斑46与第一光斑位重合，可实现第一支撑架2的轴心和第二支撑架4的轴心共线；具体参照图9，再次调整激光器6滑动一定预设距离后，通过同步转动激光器6和激光测距仪3同时绕第一支撑架2轴心转动时，当照射光斑46与第二光斑位重合时，此时可保证激光测距仪3和漂浮块5一一对应设置，从而实现将激光测距仪3和漂浮块5相对设置，第二支撑架4上安装有第二倾角测量件13，第二倾角测量件13用于检测第二支撑架4沿多方向的角度偏移量，第二倾角测量件13优选为陀螺仪传感器。将漂浮组件的密度设置为小于水体的密度，可实现漂浮筒9始终漂浮在水体面上方，从而可以避免激光束7贯穿水体面后发生折射，避免由于经过水体折射造成无法对准的情况。

使用时，通过第一倾角测量件8检测第一支撑架2的多方向的角度偏移量，通过人工调整支撑组件与监测井1内壁的结合位置，能够将第一支撑架2调整至水平方向，并通过第一倾角测量件8对第一支撑架2的倾斜角度进行校准，调整激光器6发射激光束7与第一支撑架2的轴心重合。利用激光器6发射激光束7透过凸透镜12并投射在CCD感光元件10上，利用行走组件进行调整使得第二支撑架4处于水平方向，并保证激光束7投射在CCD感光元件10的照射光斑46与第一光斑位重合，此时可保证第一支撑架2和第二支撑架4均位于水平状态，激光束7与凸透镜12的主光轴重合，实现了利用激光束7和凸透镜12将第一支撑架2和第二支撑架4的对中过程，即此时第一支撑架2和第二支撑架4的轴心重合。通过激光器6调整预设距离后，使得激光束7照射凸透镜12后形成折射，此时激光束7与第一支撑架2的轴心不再重合，通过同步转动激光器6和激光测距仪3并绕第一支撑架2轴心进行转动，当照射光斑46与第二光斑位重合时，此时可保证激光测距仪3与漂浮块5相对，由此可保证激光测距仪3一一对应测定漂浮块5与激光测距仪3之间间距。

应当说明的是，第二光斑位可设置有多个，第二光斑位的数量与激光测距仪3的数量相同，且多个第二光斑位围绕第二支撑架4的轴心成圆周阵列分布，当照射光斑46与其中一个第二光斑位重合时，此时激光测距仪3与漂浮块5相对，设置有多个第二光斑位可以减少激光测距仪3和激光器6的旋转角度，以实现快速对准过程。

优选地，参照图5和图6，漂浮组件还包括端盖14和连接耳16，端盖14安装在漂浮筒9顶端，对漂浮筒9起到密封作用，且端盖14为透明材质，能够实现激光束7的透射过程；连接耳16与漂浮筒9的外侧壁固定连接，第二支撑架4的上表面固定连接第一滑杆15，第一滑杆15沿竖直方向设置，连接耳16和第一滑杆15滑动连接。

优选地，参照图5和图7，行走组件设置有若干组，若干组行走组件沿第二支撑架4的轴心成圆周阵列分布。行走组件包括一一对应设置的支撑杆17和行走机构，支撑杆17与第二支撑架4垂直固定连接，行走机构设置在支撑杆17远离第二支撑架4一侧。

具体地，行走机构为履带行走机构，履带行走机构包括一一对应设置的架体、履带18、主动轮19、从动轮20和第一电机21。其中：主动轮19和多个从动轮20转动连接在架体上，主动轮19和多个从动轮20均位于履带18内部，且主动轮19和多个从动轮20分别与履带18啮合传动，第一电机21与主动轮19键连接，可选地，第一电机21为步进电机或伺服电机。

此外，行走机构还包括滑块22、第一驱动杆、连接杆28、固定块29和第二动力伸缩件30。其中：滑块22滑动连接在支撑杆17上；第一驱动杆的两端分别与滑块22和架体铰接；连接杆28的数量为多个，多个连接杆28平行设置，连接杆28的两端分别与支撑杆17和架体铰接，且连接杆28和第一驱动杆之间设置有夹角；固定块29固定安装在支撑杆17上，固定块29与滑块22间隔设置；第二动力伸缩件30的两端分别与固定块29和滑块22固定连接。

以固定块29位于滑块22上方为例进行说明，第二动力伸缩件30伸长时，第一驱动杆将带动行走机构朝远离第二支撑架4轴心的一侧移动。第二动力伸缩件30缩短时，第一驱动杆将带动行走机构朝靠近第二支撑架4轴心的一侧移动。由此可实现第二支撑架4在不同直径的监测井1内移动的过程，从而进一步提高装置的适用范围。

优选地，为了实现将履带18与监测井1的内侧壁更好的贴合，第一驱动杆包括第一连接套筒23、第二连接套筒24、驱动连杆25、压缩弹簧26和滑动杆27，第一连接套筒23的一端与滑块22铰接，第二连接套筒24的一端与架体铰接，第二连接套筒24的侧壁上布设有第一滑槽，驱动连杆25的一端固定嵌设在第一连接套筒23另一端内，驱动连杆25的另一端滑动连接第二连接套筒24的另一端内，压缩弹簧26套设在驱动连杆25的周侧，压缩弹簧26的两端分别与第一连接套筒23和第二连接套筒24连接，滑动杆27与第一滑槽滑动连接，滑动杆27与驱动连杆25的另一端垂直固定连接。

优选地，为了实现激光测距仪3和激光器6的转动过程，本发明还包括回转轴承31、第三支撑架32和第二电机33，回转轴承31的内框和回转轴承31的外框分别与第一支撑架2和第三支撑架32固定连接，第三支撑架32位于第一支撑架2的下方，第三支撑架32的下表面安装有激光测距仪3和激光器6，第一支撑架2上表面安装有第二电机33，第二电机33的输出轴贯穿第一支撑架2连接有驱动齿轮34，驱动齿轮34与回转轴承31的外框啮合传动。可选地，第二电机33为步进电机或伺服电机。

优选地，支撑组件包括第三动力伸缩件35、行程板36、第二驱动杆37、固定套管38和活动杆39。其中：第三动力伸缩件35固定端与第一支撑架2固定连接，第三动力伸缩件35沿竖直方向设置，第三动力伸缩件35的延长线与第一支撑架2的轴心共线；行程板36与第三动力伸缩件35的活动端连接，且行程板36位于第三动力伸缩件35的上方，第二驱动杆37的上端与行程板36铰接设置；固定套管38沿水平方向固定设置在第一支撑架2上，固定套管38位于第三动力伸缩件35径向方向上，固定套管38远离第三动力伸缩件35的一端布设有开口，且固定套管38的侧壁布设有第二滑槽；以及贯穿开口且滑动连接在固定套管38的活动杆39，靠近第三动力伸缩件35的活动杆39一端通过滑杆贯穿第二滑槽且与第二驱动杆37的下端铰接。

具体地，远离第三动力伸缩件35的活动杆39一端固定连接有抵接板40，抵接板40为弧形，弧形的内弧面朝向第三动力伸缩件35设置。

优选地，本发明还包括第一动力伸缩件41、第二滑杆42和两个支撑板43，第一动力伸缩件41和第二滑杆42均沿水平方向设置，第一动力伸缩件41的固定端与其中一个支撑板43固定连接，第一动力伸缩件41的活动端与激光器6的中部固定连接，第二滑杆42垂直固定连接在两支撑板43之间，激光器6的上端与第二滑杆42滑动连接，两个支撑板43分别与第三支撑架32的下表面固定连接；

优选地，第二支撑架4的下表面和第二支撑架4的顶端分别安装有第一液位传感器44和第二液位传感器45。

优选地，参照图10，本发明还设置有控制器和电源，控制器与电源电性连接，控制器分别与CCD感光元件10、第一倾角测量件8、第二倾角测量件13、激光测距仪3、激光器6、第一动力伸缩件41、第二动力伸缩件30、第三动力伸缩件35、第一电机21、第二电机33、第一液位传感器44和第二液位传感器45电性连接，控制器用于控制CCD感光元件10、第一倾角测量件8、第二倾角测量件13、激光测距仪3、激光器6、第一动力伸缩件41、第二动力伸缩件30、第三动力伸缩件35、第一电机21、第二电机33、第一液位传感器44和第二液位传感器45的启动状态，电源采用蓄电池(图中未示出)，且第一支撑架2和第二支撑架4上分别安装有蓄电池。

具体地，控制器包括采集模块、处理模块和控制模块，采集模块分别与CCD感光元件10、第一倾角测量件8、第二倾角测量件13、第一液位传感器44和第二液位传感器45信号连接，控制模块分别与第一动力伸缩件41、第二动力伸缩件30、第三动力伸缩件35、第一电机21、第二电机33、激光测距仪3和激光器6信号连接，处理模块用于处理模块用于获取采集模块采集的数据，并根据获取的数据输出对第一动力伸缩件41、第二动力伸缩件30、第三动力伸缩件35、第一电机21、第二电机33、激光测距仪3和激光器6运行状态的控制指令，控制模块用于接收控制指令并控制第一动力伸缩件41、第二动力伸缩件30、第三动力伸缩件35、第一电机21、第二电机33、激光测距仪3和激光器6运行状态。

此外，本发明还设置有传输模块和上位机，处理模块通过传输模块与上位机信号连接，同时，电源为传输模块和上位机提供电力，处理模块将采集数据经传输模块发送至上位机，上位机通过传输模块将人工操作指令发送至处理模块，并传送至控制模块，以实现人工控制过程。

优选地，水位计算公式为：

H＝h-(l1+l2+…ln)/n，

式中：H为水位深度，ln为第n个漂浮块5与激光测距仪3之间的距离，n为漂浮块5的数量，h为激光测距仪3的标高。

本发明的工作原理：

使用时，CCD感光元件10、第一倾角测量件8、第二倾角测量件13、第一液位传感器44和第二液位传感器45处于实时开启状态，采集模块实时收集CCD感光元件10、第一倾角测量件8、第二倾角测量件13、第一液位传感器44和第二液位传感器45的采集的数据。

首先，处理模块实时收集采集模块采集的数据，通过人工调整并辅助控制模块控制支撑组件与监测井1内侧壁的接触位置，将第一支撑架2调整至水平位置，利用第一倾角测量件8对第一支撑架2的倾角进行校准。其次，利用控制模块实现第二动力伸缩件30伸缩使得履带始终与监测井1内侧壁抵接；利用控制模块实现第一电机21转动，使得第二支撑架4沿监测井1内侧壁进行活动，依据采集模块采集的第一液位传感器44和第二液位传感器45的液位信息，当漂浮块5与水体接触后，停止第一电机21的移动。再次，利用采集模块采集的第二倾角测量件13的倾角信息，得知第二支撑架4的倾角，通过控制模块启动激光器6发射激光束7，且通过控制第一动力伸缩件41使得激光束7与第一支撑架2的轴心相重合，处理模块通过照射光斑46的位置以及第二倾角测量件13的测定的倾角信息，计算得出第一电机21和第二动力伸缩件30的调整量并发送至控制模块，控制模块接收控制指令并控制第一电机21和第二动力伸缩件30进行微调整，使得第二支撑架4位于水平状态，同时实现照射光斑46与第一光斑位重合，此时第一支撑架2和第二支撑架4均位于水平状态，且第一支撑架2的轴心和第二支撑架4的轴心重合。进一步地，通过控制模块调整再次调整激光器6滑动一定预设距离后，通过驱动第二电机33转动，当照射光斑46与第二光斑位重合时，控制模块控制第二电机33停止转动，此时可保证激光测距仪3和漂浮块5一一对应设置，从而实现将激光测距仪3和漂浮块5相对设置。最后，通过多个激光测距仪3分别测量出漂浮块5与激光测距仪3的距离，再利用其它仪器测量出激光测距仪的标高，即可测算出漂浮块的标高，从而得知地下水位的标高，进而实现对地下水位的监测过程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，包括：

第一支撑架(2)，所述第一支撑架(2)上设置有能够沿周侧伸缩的支撑组件，所述第一支撑架(2)的下方转动设置多个激光测距仪(3)；以及

位于所述第一支撑架(2)下方的第二支撑架(4)，所述第二支撑架(4)的周侧设置有行走组件，所述第二支撑架(4)上沿竖直方向滑动连接有多个漂浮块(5)，多个所述激光测距仪(3)与多个所述漂浮块(5)一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述第一支撑架(2)的下方转动滑动连接有激光器(6)，所述激光器(6)用于发射沿竖直向下方向的激光束(7)，所述激光束(7)有选择地与所述第一支撑架(2)的轴心共线重合，多个所述激光测距仪(3)沿所述第一支撑架(2)的轴心成圆周阵列分布，且所述第一支撑架(2)上安装有第一倾角测量件(8)；

所述第二支撑架(4)的上方沿竖直方向滑动连接有漂浮组件，所述漂浮组件的密度小于水体的密度，所述漂浮组件包括：漂浮筒(9)，布设在所述漂浮筒(9)内底面的CCD感光元件(10)，固定连接在所述漂浮筒(9)内侧壁上的镜框(11)，以及嵌设安装在所述镜框(11)上的凸透镜(12)，所述凸透镜(12)的主光轴与所述CCD感光元件(10)垂直设置，所述CCD感光元件(10)位于所述凸透镜(12)的一倍焦距和二倍焦距之间，且所述凸透镜(12)的主光轴与所述第二支撑架(4)的轴心共线设置，多个所述漂浮块(5)沿所述第二支撑架(4)的轴心成圆周阵列分布，所述第二支撑架(4)上安装有第二倾角测量件(13)；

优选地，所述第一倾角测量件(8)和第二倾角测量件(13)为陀螺仪传感器。

3.根据权利要求2所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述漂浮组件还包括：

安装在所述漂浮筒(9)顶端的端盖(14)，所述端盖(14)为透明材质；以及

与所述漂浮筒(9)的外侧壁固定连接的连接耳(16)，所述第二支撑架(4)的上表面沿竖直方向固定连接有第一滑杆(15)，所述连接耳(16)和第一滑杆(15)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述行走组件设置有若干组，若干组所述行走组件沿所述凸透镜(12)的主光轴成圆周阵列分布，所述行走组件包括：与所述第二支撑架(4)垂直固定连接的支撑杆(17)，以及设置在所述支撑杆(17)远离所述第二支撑架(4)的一侧设置有行走机构；

优选地，所述行走机构为履带行走机构，所述履带行走机构包括：架体、履带(18)，位于所述履带(18)内部与所述履带(18)啮合传动的主动轮(19)和多个从动轮(20)，所述主动轮(19)和多个所述从动轮(20)分别与所述架体转动连接，以及与所述主动轮(19)键连接的第一电机(21)；

更为优选地，所述第一电机(21)为步进电机或伺服电机。

5.根据权利要求4所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述行走机构还包括：滑动连接所述支撑杆(17)上的滑块(22)；两端分别与所述滑块(22)和架体铰接的第一驱动杆；两端分别与所述支撑杆(17)和架体铰接的连接杆(28)，所述连接杆(28)的数量为多个，多个所述连接杆(28)平行设置，且所述连接杆(28)和第一驱动杆之间设置有夹角；固定安装在所述支撑杆(17)上的固定块(29)，所述固定块(29)与滑块(22)间隔设置；以及两端分别与所述固定块(29)和滑块(22)固定连接的第二动力伸缩件(30)；

优选地，所述第一驱动杆包括第一连接套筒(23)、第二连接套筒(24)、驱动连杆(25)、压缩弹簧(26)和滑动杆(27)，所述第一连接套筒(23)的一端与所述滑块(22)铰接，所述第二连接套筒(24)的一端与所述架体铰接，所述第二连接套筒(24)的侧壁上布设有第一滑槽，所述驱动连杆(25)的一端固定嵌设在所述第一连接套筒(23)的另一端内，所述驱动连杆(25)的另一端滑动连接在所述第二连接套筒(24)的另一端内，所述压缩弹簧(26)套设在所述驱动连杆(25)的周侧，所述压缩弹簧(26)的两端分别与所述第一连接套筒(23)和第二连接套筒(24)连接，所述滑动杆(27)与第一滑槽滑动连接，所述滑动杆(27)与所述驱动连杆(25)的另一端垂直固定连接。

6.根据权利要求5所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，还包括回转轴承(31)、第三支撑架(32)和第二电机(33)，所述回转轴承(31)的内框和回转轴承(31)的外框分别与所述第一支撑架(2)和第三支撑架(32)固定连接，所述第三支撑架(32)位于所述第一支撑架(2)的下方，所述第三支撑架(32)的下表面安装有所述激光测距仪(3)和激光器(6)，所述第一支撑架(2)上表面安装有所述第二电机(33)，所述第二电机(33)的输出轴贯穿所述第一支撑架(2)键连接有驱动齿轮(34)，所述驱动齿轮(34)与所述回转轴承(31)的外框啮合传动；

优选地，所述第二电机(33)为步进电机或伺服电机。

7.根据权利要求6所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述支撑组件包括：其固定端与所述第一支撑架(2)固定连接的第三动力伸缩件(35)，所述第三动力伸缩件(35)沿竖直方向设置，所述第三动力伸缩件(35)的延长线与所述第一支撑架(2)的轴心共线；与所述第三动力伸缩件(35)的活动端连接的行程板(36)；其上端与所述行程板(36)铰接的第二驱动杆(37)；固定在所述第一支撑架(2)上表面且沿水平方向设置的固定套管(38)，所述固定套管(38)沿所述第三动力伸缩件(35)径向方向设置，所述固定套管(38)远离所述第三动力伸缩件(35)的一端布设有开口，且所述固定套管(38)的侧壁布设有第二滑槽；以及贯穿所述开口且滑动连接在所述固定套管(38)的活动杆(39)，靠近所述第三动力伸缩件(35)的所述活动杆(39)一端通过滑杆贯穿所述第二滑槽且与所述第二驱动杆(37)的下端铰接；

优选地，远离所述第三动力伸缩件(35)的所述活动杆(39)一端固定连接有抵接板(40)，所述抵接板(40)为弧形，所述弧形的内弧面朝向所述第三动力伸缩件(35)设置。

8.根据权利要求7所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，还包括第一动力伸缩件(41)、第二滑杆(42)和两个支撑板(43)，所述第一动力伸缩件(41)和第二滑杆(42)均沿水平方向设置，所述第一动力伸缩件(41)的固定端与其中一个支撑板(43)固定连接，所述第一动力伸缩件(41)的活动端与激光器(6)的中部固定连接，所述第二滑杆(42)垂直固定连接在两所述支撑板(43)之间，所述激光器(6)的上端与所述第二滑杆(42)滑动连接，两所述支撑板(43)分别与第三支撑架(32)的下表面固定连接；

所述第二支撑架(4)的下表面和所述第二支撑架(4)的顶端分别安装有第一液位传感器(44)和第二液位传感器(45)。

9.根据权利要求8所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，还包括控制器和电源，所述控制器包括分别与所述电源电性连接的采集模块、处理模块和控制模块，所述采集模块分别与CCD感光元件(10)、第一倾角测量件(8)、第二倾角测量件(13)、第一液位传感器(44)和第二液位传感器(45)信号连接，所述处理模块用于获取采集模块采集的数据，并根据获取的数据输出对第一动力伸缩件(41)、第二动力伸缩件(30)、第三动力伸缩件(35)、第一电机(21)、第二电机(33)、激光测距仪(3)和激光器(6)运行状态的控制指令，所述控制模块分别与第一动力伸缩件(41)、第二动力伸缩件(30)、第三动力伸缩件(35)、第一电机(21)、第二电机(33)、激光测距仪(3)和激光器(6)信号连接，所述控制模块用于接收所述控制指令并控制第一动力伸缩件(41)、第二动力伸缩件(30)、第三动力伸缩件(35)、第一电机(21)、第二电机(33)、激光测距仪(3)和激光器(6)的运行状态。

10.根据权利要求1至9任一项所述的水文地质勘探地下水位观测装置，其特征在于，所述水位计算公式为：

式中：H为水位深度，l_n为第n个漂浮块(5)与激光测距仪(3)之间的距离，n为漂浮块(5)的数量，h为激光测距仪(3)的标高。