CN117232616A - 一种水利工程自动化水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水利工程自动化水位监测装置，属于水位监测装置领域，包括底座，所述底座的顶面设置有外支架，且外支架的内部滑动升降连接有内支架，所述内支架的内部设置有内浮板，且内浮板的顶面转动连接有多根转杆。本发明通过设置内支架与外支架，枯水期时，叶轮埋在水里，通过转套带动正多边形柱旋转，带动转速器得知枯水期的水流速，同时可通过闭合的流速检测浮板检测风速，在丰水期时，内浮板上升，使得转杆张开，水流可通过推动流速检测浮板转动检测流速，同时水流对漂浮板的推动会改变转杆的角度可得知波峰与波谷，且漂浮板在检测时在旋转，可检测整个圆形空间，扩大检测范围，极大的降低礁石等对检测结果产生影响的因素。

Description

一种水利工程自动化水位监测装置

技术领域

本发明涉及水位监测装置技术领域，具体涉及一种水利工程自动化水位监测装置。

背景技术

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程，也称为水工程，水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要，只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要，水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道和鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标，现有的水利工程旁大多会安装有水位监测仪用来增强水利工程的安全性。

现有的自动化水位检测装置一般是由立在河岸边的立柱与安装在立柱横杆上的超声波雷达组成，使用时，通过超声波雷达向水面发生超声波，检测反射回的声波检测水面的波峰与波谷等数据，或是立在水中件的测量杆，通过肉眼观察测量杆上的刻度或在测量杆上套设浮漂，通过浮漂得知水位的高度。

但通过超声波雷达来对河流的波峰与波谷进行检测，若水中悬浮杂物时，部分超声波会穿过水面，由水中杂物反射回来，导致对水位高度产生误判，而通过立在水中的测量杆来检测水位时，由于水底情况不得而知，若测量杆的前方水底存在礁石时，水流撞击礁石会使得其上方的水面拨动与其他部分不同，使得测量杆对水位的检测产生误差，检测效果较差，且部分存在雨季和旱季的地区，丰水期与枯水期的水文情况差异较大，上述检测机构难以精准检测。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种水利工程自动化水位监测装置，以解决通过超声波雷达来对河流的波峰与波谷进行检测，若水中悬浮杂物时，部分超声波会穿过水面，由水中杂物反射回来，导致对水位高度产生误判，而通过立在水中的测量杆来检测水位时，由于水底情况不得而知，若测量杆的前方水底存在礁石时，水流撞击礁石会使得其上方的水面拨动与其他部分不同，使得测量杆对水位的检测产生误差，检测效果较差，且部分存在雨季和旱季的地区，丰水期与枯水期的水文情况差异较大，上述检测机构难以精准检测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水利工程自动化水位监测装置，包括底座，所述底座的顶面设置有外支架，且外支架的内部滑动升降连接有内支架，所述内支架的内部设置有内浮板，且内浮板的顶面转动连接有多根转杆，每根所述转杆的顶端皆转动连接有流速检测浮板，所述外支架的内部设置有与内浮板配合的流速检测机构，所述流速检测机构包括正多边形柱、叶轮、锥形齿轮、转套与风速检测轮，所述正多边形柱与内浮板转动连接，且外支架内部设置有与正多边形柱配合的转套，所述底座的顶面转动连接有叶轮，且叶轮的转轴一端连接有与转套啮合的锥形齿轮，所述正多边形柱的顶端位于内浮板的上方连接有风速检测轮。

通过采用上述技术方案，内浮板可检测常态水位高度，转杆配合流速检测浮板可在不同状况下对风速与水的流速进行检测，叶轮可在正多边形柱与转套配合时对水的流速进行检测，风速检测轮可在正多边形柱脱离转套后对风速进行检测。

本发明进一步设置为，所述流速检测机构还包括限制支架与多节连接杆，所述外支架的内部固定设置有限制支架，且转套与限制支架转动连接，所述正多边形柱的底端连接有与底座转动连接的多节连接杆。

通过采用上述技术方案，限制支架可固定转套的位置，多节连接杆可限制内浮板与内支架的升降幅度。

本发明进一步设置为，所述内浮板由浮板环与内转环组成，所述内转环位于浮板环的内部，且内转环与浮板环转动连接，所述转杆皆与内转环转动连接，且正多边形柱与内转环转动连接。

通过采用上述技术方案，内转环可单独转动，以防止内转环带动内支架旋转，正多边形柱与内转环之间的旋转可使得正多边形柱与内转环之间的旋转不会相互影响。

本发明进一步设置为，所述底座的内部设置有蓄电池，且底座的内部集成设置有芯片。

通过采用上述技术方案，蓄电池可为电子元器件进行供电，芯片可将检测数据发现外界。

本发明进一步设置为，所述流速检测浮板由漂浮板与推流碗组成，所有所述流速检测浮板的漂浮板可共同组合成圆管形，且推流碗皆位于漂浮板的外侧。

通过采用上述技术方案，漂浮板可组合成圆管形可防止漂浮板影响流速检测浮板对风速的检测，推流碗位于漂浮板的外侧，以便于风或水推动流速检测浮板。

本发明进一步设置为，所述内支架的外侧连接有与浮板环连接的外浮板，且外支架的顶面设置有与外浮板和浮板环连接的连接杆配合的斜面。

通过采用上述技术方案，外浮板可增大内浮板的浮力，且可增大水与浮板的吸附力，外支架顶面的斜面便于外浮板和浮板环之间的连接杆更好的下降。

本发明进一步设置为，所述多节连接杆的多节杆皆为截面带棱角的管道或杆体。

通过采用上述技术方案，多节杆皆为截面带棱角的管道或杆体，可使得正多边形柱旋转时可带动多节连接杆同步旋转。

本发明进一步设置为，所述底座的底面转动连接有多根固定插脚，且固定插脚的内侧面连接有与底座配合的棘齿轮，所述底座的底面转动连接有与棘齿轮配合的棘爪，且棘爪与底座之间皆连接有复位弹簧，所述固定插脚的底端向外倾斜。

通过采用上述技术方案，固定插脚在通过斜面张开时，棘齿轮、棘爪与复位弹簧配合可防止固定插脚回转。

本发明进一步设置为，所述转杆与内转环之间的转轴处设置有角度传感器，所述浮板环上安装有与外支架配合的水位传感器。

通过采用上述技术方案，角度传感器可通过检测转杆的角度配合水位传感器检测到的水位高度得知此时的波峰与波谷。

本发明进一步设置为，所述外浮板的顶面设置有太阳能发电板，且底座的内部安装有与多节连接杆连接的旋转发电器。

通过采用上述技术方案，太阳能发电板与旋转发电器均可为蓄电池提供电力。

相比于现有技术，本发明主要有如下优点及效果：

本发明通过设置内支架与外支架，枯水期时，叶轮埋在水里，通过转套带动正多边形柱旋转，带动转速器得知枯水期的水流速，同时可通过闭合的流速检测浮板检测风速，在丰水期时，内浮板上升，使得转杆张开，水流可通过推动流速检测浮板转动检测流速，同时水流对漂浮板的推动会改变转杆的角度可得知波峰与波谷，且漂浮板在检测时在旋转，可检测整个圆形空间，扩大检测范围，极大的降低礁石等对检测结果产生影响的因素。

附图说明

图1为本发明闭合状态的结构示意图；

图2为本发明展开状态第一视角的结构示意图；

图3为本发明展开状态第二视角的结构示意图；

图4为本发明展开状态的剖视图；

图5为本发明闭合状态的剖视图；

图6为本发明图2中A的放大图；

图7为本发明图4中B的放大图；

图8为本发明图4中C的放大图；

图9为本发明图5中D的放大图。

图中：1、底座；2、外支架；3、内支架；4、内浮板；401、浮板环；402、内转环；5、转杆；6、流速检测浮板；7、正多边形柱；8、叶轮；9、锥形齿轮；10、转套；11、限制支架；12、多节连接杆；13、风速检测轮；14、斜面环；15、外浮板；16、固定插脚；17、棘齿轮；18、棘爪；19、蓄电池；20、角度传感器；21、水位传感器。

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，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，阐明一种水利工程自动化水位监测装置。

如图1-9所示，一种水利工程自动化水位监测装置，包括底座1，底座1的顶面设置有外支架2，外支架2的内部设置滑动连接的内支架3，安装时，若处于丰水期时，在安装处修筑“围堰”，然后将“围堰”内的水抽净，接着将装置插入围堰清理出的河床内，最后注入水泥等进行加固，若处于枯水期时，可直接将装置插入河床，浇筑水硬性水泥加固，且在浇筑前在装置外围插入围挡，防止水流冲走未凝固的水泥，在内支架3的内部滑动连接浮板环401，且在浮板环401的内部转动连接内转环402，内转环402与浮板环401之间设置转速检测器，且在内转环402的顶面转动连接四根均匀排列的转杆5，在转杆5的另一端皆转动连接流速检测浮板6，转杆5与内转环402的连接处安装有角度传感器20，在内浮板4上安装有与外支架2配合的水位传感器21，且在外支架2的内部设置与内浮板4配合的流速检测机构，枯水期或水位未达到预定高度或水位未达到预定高度时，由于水位较低，使得浮板环401的位置低，因此内支架3限制转杆5无法张开，流速检测浮板6为垂直状态，风可通过吹动流速检测浮板6带动转杆5与内转环402旋转，转速检测器可检测内转环402的转速，内转环402的转速即为当时风速，同时流速检测机构此时可检测水的流速，而枯水期的水流较为平缓，因此波峰与波谷较为平缓，内浮板4可直接检测水位的高度，丰水期时，当水位达到预设高度时，内浮板4会被推动至内支架3的最高点，此时，转杆5伸出内支架3，使得内支架3不再限制转杆5，因流速检测浮板6靠外的重心使得转杆5张开，流速检测浮板6漂浮在水面上，水流即可通过冲击流速检测浮板6带动转杆5进行旋转，此时内转环402的转速即为水的流速，由于水的张力，流速检测浮板6会被水始终吸附在水面上，水流的波浪即会带动流速检测浮板6升降，流速检测浮板6在升降时即会带动转杆5旋转，角度传感器20即可通过检测转杆5的旋转角度配合内浮板4检测的水位高度得知波峰与波谷，且转杆5在检测波峰与波谷时是在旋转的同时进行的，因此可检测以转杆5的长度为半径的圆环部分所有位置的波峰与波谷，通过数据的整合对比，尽可能的降低水底礁石等对检测结果产生的影响，而此时的流速检测机构上升，可检测此时的风速，水位在继续升高时，内浮板4可带动内支架3上升，适应更高的水位。

其中，流速检测浮板6由漂浮板与推流碗组成，且推流碗皆位于漂浮板的外侧，而漂浮板可组合成圆管形，在转杆5直立时，漂浮板组合成圆管形，以防止漂浮板对风产生扰流作用，使得流速检测浮板6对风速的检测不够准确，在转杆5张开，流速检测浮板6漂浮在水面上时，此时推流碗位于水面下，水流通过冲击推流碗的内凹面使得转杆5带动内转环402旋转，而推流碗的外凸面可对水进行导流，极大降低水流与推流碗之间的阻力。

流速检测机构的具体结构如图4、图5、图6、图8和图9所示，内转环402中间转动连接正多边形柱7，且正多边形柱7的底端连接有与底座1转动连接的多节连接杆12，外支架2的内部固定设置有限制支架11，限制支架11内转动连接有与正多边形柱7配合的转套10，底座1的顶面转动连接有叶轮8，且叶轮8的转轴一端连接有与转套10啮合的锥形齿轮9，正多边形柱7的顶端位于内浮板4的上方连接有风速检测轮13，底座1内部安装有与多节连接杆12配合的转速传感器，在枯水期或水位未达到预定高度时，内浮板4的位置较低，正多边形柱7与转套10啮合，水流冲击叶轮8带动叶轮8旋转，即可通过锥形齿轮9带动转套10旋转，进而带动正多边形柱7与多节连接杆12旋转，通过转速传感器检测水流的流速，而在丰水期，水位达到预设高度后，正多边形柱7跟随内浮板4的上升抽出转套10(多节连接杆的作用是限制正多边形柱的升降，防止其在脱离转套后偏斜，因此正多边形柱与多节连接杆始终保持连接)，且风速检测轮13伸出内支架3，风即可吹动风速检测轮13旋转(此时风速是通过风速检测轮13检测，此时的流速检测板浮于水面，通过其底部的流速检测浮板6带动内转环402旋转，转速传感器通过检测内转环402的转速来检测流速)，带动正多边形柱7旋转检测风速，且浪头可能会冲到风速检测轮13上，因此风速检测轮13的速度骤然降低时，此时的转速不做记录，多节连接杆12还可限制内支架3的升降幅度。

其中，多节连接杆12的多节杆皆为截面带棱角的管道或杆体，以便于正多边形柱7带动所有多节连接杆12同步转动，且多节连接杆12的可伸缩部分杆体的外切圆直径皆小于正多边形柱7的内接圆半径，以便于水位高度达到阈值后转套10不会影响正多边形柱7的旋转，正多边形柱7的底面设置有与转套10配合的导向斜面，以便于正多边形柱7脱离转套10后再次下降时可插入转套10内。

在上述结构的基础上，本实施例中，在内支架3的外侧套设与内浮板4连接的外浮板15，且外支架2的顶面设置有与外浮板15和浮板环401连接的连接杆配合的斜面，在内支架3的顶面设置斜面环14，通过外浮板15可增大浮力，且在水位下降时可通过外浮板15增大水对内浮板4张力，更好的拉动内浮板4下降，内浮板4在下降时，可配合斜面环14的导向拉动转杆5收缩闭合。

为了给装置内的电子元件供电，在底座1的内部安装蓄电池19，在外浮板15的顶面设置有太阳能发电板，且底座1的内部安装有与多节连接杆12连接的旋转发电器，即可通过太阳能发电板与旋转发电机为蓄电池19供电，且在底座1内集成芯片，以便于将检测数据传递到外界，使用更加方便。

进一步的，为了方便装置的安装，在底座1的底面转动连接有多根固定插脚16，且在固定插脚16的内侧面连接有与底座1配合的棘齿轮17，底座1的底面转动连接有与棘齿轮17配合的棘爪18，且棘爪18与底座1之间皆连接有复位弹簧，固定插脚16的底端向外倾斜，在将装置插入河床时，固定插脚16的斜面会使得固定插脚16向外张开，而棘齿轮17、棘爪18与复位弹簧配合可防止固定插脚16回转，使得装置暂时固定，在浇筑水泥时无需人工扶正装置，较为方便。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，底座1内连接有导线，使用时通过导线为装置内的电子元器件进行供电，同时通过此导线将检测到的数据传递到外界，装置的供电及信息的传输更加稳定。

安装时，若处于丰水期时，在安装处修筑“围堰”，然后将“围堰”内的水抽净，接着将装置插入围堰清理出的河床内，最后注入水泥等进行加固，若处于枯水期时，可直接将装置插入河床，浇筑水硬性水泥加固，且在浇筑前在装置外围插入围挡，防止水流冲走未凝固的水泥，在将装置插入河床时，固定插脚16的斜面会使得固定插脚16向外张开，而棘齿轮17、棘爪18与复位弹簧配合可防止固定插脚16回转，使得装置暂时固定，同时叶轮8需要朝向水流，使用时，在枯水期或水位未达到预定高度时，内浮板4的位置较低，正多边形柱7与转套10啮合，水流冲击叶轮8带动叶轮8旋转，即可通过锥形齿轮9带动转套10旋转，进而带动正多边形柱7与多节连接杆12旋转，此时内浮板4的位置较低，正多边形柱7与转套10啮合，水流冲击叶轮8带动叶轮8旋转，即可通过锥形齿轮9带动转套10旋转，进而带动正多边形柱7与多节连接杆12旋转，通过转速传感器检测水流的流速，丰水期时，当水位达到预设高度时，内浮板4会被推动至内支架3的最高点，此时，转杆5伸出内支架3，使得内支架3不再限制转杆5，因流速检测浮板6靠外的重心使得转杆5张开，流速检测浮板6漂浮在水面上，水流即可通过冲击流速检测浮板6带动转杆5进行旋转，此时内转环402的转速即为水的流速，由于水的张力，流速检测浮板6会被水始终吸附在水面上，水流的波浪即会带动流速检测浮板6升降，流速检测浮板6在升降时即会带动转杆5旋转，角度传感器20即可通过检测转杆5的旋转角度配合内浮板4检测的水位高度得知波峰与波谷，且转杆5在检测波峰与波谷时是在旋转的同时进行的，因此可检测以转杆5的长度为半径的圆环部分所有位置的波峰与波谷，通过数据的整合对比，尽可能的降低水底礁石等对检测结果产生的影响，且同时，正多边形柱7跟随内浮板4的上升抽出转套10，且风速检测轮13伸出内支架3，风即可吹动风速检测轮13旋转，带动正多边形柱7旋转检测风速，且浪头可能会冲到风速检测轮13上，因此风速检测轮13的速度骤然降低时，此时的转速不做记录，多节连接杆12还可限制内支架3的升降幅度，水位在继续升高时，内浮板4可带动内支架3上升，适应更高的水位。

本发明创造性的根据丰水期与枯水期不同的水文特征来对水位进行检测检测,避免了传统采用相同方法对水位检测，检测的结果不够准确的问题。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种水利工程自动化水位监测装置，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是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和简化描述，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似的方法替代，这些也应视作本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)的顶面设置有外支架(2)，所述外支架(2)的内部滑动升降连接有内支架(3)，所述内支架(3)的内部设置有内浮板(4)，所述内浮板(4)的顶面转动连接有多根转杆(5)，每根所述转杆(5)的顶端皆转动连接有流速检测浮板(6)，所述外支架(2)的内部设置有与内浮板(4)配合的流速检测机构，所述流速检测机构包括正多边形柱(7)、叶轮(8)、锥形齿轮(9)、转套(10)与风速检测轮(13)，所述正多边形柱(7)与内浮板(4)转动连接，所述外支架(2)内部设置有与正多边形柱(7)配合的转套(10)，所述底座(1)的顶面转动连接有叶轮(8)，所述叶轮(8)的转轴一端连接有与转套(10)啮合的锥形齿轮(9)，所述正多边形柱(7)的顶端位于内浮板(4)的上方连接有风速检测轮(13)。

2.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述流速检测机构还包括限制支架(11)与多节连接杆(12)，所述外支架(2)的内部固定设置有限制支架(11)，且转套(10)与限制支架(11)转动连接，所述正多边形柱(7)的底端连接有与底座(1)转动连接的多节连接杆(12)。

3.根据权利要求2所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述多节连接杆(12)皆为截面带棱角的管道或杆体。

4.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述内浮板(4)由浮板环(401)与内转环(402)组成，所述内转环(402)位于浮板环(401)的内部，且内转环(402)与浮板环(401)转动连接，所述转杆(5)皆与内转环(402)转动连接，且正多边形柱(7)与内转环(402)转动连接。

5.根据权利要求4所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述转杆(5)与内转环(402)之间的转轴处设置有角度传感器(20)，所述浮板环(401)上安装有与外支架(2)配合的水位传感器(21)。

6.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述流速检测浮板(6)由漂浮板与推流碗组成，所有所述流速检测浮板(6)的漂浮板可共同组合成圆管形，且推流碗皆位于漂浮板的外侧。

7.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述内支架(3)的外侧连接有与浮板环(401)连接的外浮板(15)，且外支架(2)的顶面设置有与外浮板(15)和浮板环(401)连接的连接杆配合的斜面。

8.根据权利要求7所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述外浮板(15)的顶面设置有太阳能发电板，且底座(1)的内部安装有与多节连接杆(12)连接的旋转发电器。

9.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述底座(1)的底面转动连接有多根固定插脚(16)，且固定插脚(16)的内侧面连接有与底座(1)配合的棘齿轮(17)，所述底座(1)的底面转动连接有与棘齿轮(17)配合的棘爪(18)，且棘爪(18)与底座(1)之间皆连接有复位弹簧，所述固定插脚(16)的底端向外倾斜。

10.根据权利要求1所述的水利工程自动化水位监测装置，其特征在于：所述底座(1)的内部设置有蓄电池(19)，且底座(1)的内部集成设置有芯片。