CN117629159A - 一种潮间带滩面水文自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潮间带滩面水文自动测量装置，属于水文监测技术领域，包括支架和安装于支架表面的安装盘，安装盘的侧壁连接有测量仪，还包括用于对测量仪提供防护的径向保护机构和轴向保护机构；轴向保护机构包括与安装盘转动连接的外转环和内转环，径向保护机构包括与外转环相连的弧形缓冲板。本发明，可以有效对不同方向的冲击进行吸收和缓冲，降低直接作用于外转环和测量仪的冲击力，受到轴向方向的高速水流冲击时，通过外转环的转动带动封堵叶片旋转封堵，自动发出高速水流警报，不仅可以降低水流对探头的冲击损伤，而且可以提升整体续航效果，有效保证了对潮间带水文数据的长期稳定监测。

Description

一种潮间带滩面水文自动测量装置

技术领域

本发明涉及水文监测技术领域，具体而言，涉及一种潮间带滩面水文自动测量装置。

背景技术

潮间带是陆地与海洋之间的过渡区域，是一个独特的生态环境，监测潮间带的水文数据可以提供有关水温、盐度、溶解氧、pH值等关键参数的信息，帮助科学家和研究人员了解潮间带生态系统的状态和变化，并推动生态保护和管理措施的制定，同时，通过潮间带水文数据的监测对于海洋资源和淡水资源的管理也可以提供非常重要的依据，通过这些数据可以用于预测潮汐和洋流的变化，指导海洋交通、海岸工程、港口管理等领域的规划和决策，同时，它们还为沿海地区的淡水资源管理提供重要的参考，可以帮助合理分配和利用水资源。

目前潮间带区域的水文监测主要通过设置在滩面或者滩面之上的装置进行水流实时监测，由于潮汐存在周期性，一个周期一般为半个月或者一个月，因此，装置需要在指定位置持续工作较长时间，一旦潮汐带因海上风暴或者台风等出现高流速极端洋流天气时，高速水流很容易对测量装置产生较大冲击，冲击不仅容易导致测量装置受到震动冲击摩擦，损坏内部传感器，造成装置检测精准度下降甚至失效，而且高流速洋流还会裹挟杂物如贝类、海洋垃圾等对装置产生冲击，加速装置的损伤，影响装置的后续的检测工作，因此，设计一种可以有效抗击极端天气洋流干扰并能长期稳定运行的水文测量装置对于检测工作是很有必要的。

如何发明一种潮间带滩面水文自动测量装置来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种潮间带滩面水文自动测量装置，旨在改善现有技术监测装置容易受高速洋流冲击损伤的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种潮间带滩面水文自动测量装置，包括支架和安装于支架表面的安装盘，安装盘的侧壁连接有测量仪，还包括用于对测量仪提供防护的径向保护机构和轴向保护机构；

轴向保护机构包括与安装盘转动连接的外转环和内转环，径向保护机构包括与外转环相连的弧形缓冲板，弧形缓冲板和外转环之间连接有连接轴，弧形缓冲板的外侧设置有驱动叶片，轴向保护机构包括与内转环外侧壁限位滑动连接的连通滑块，连通滑块与内转环之间连接有压缩弹簧，内转环的侧壁设置有定位磁块，外转环的内侧设置有与连通滑块相匹配的驱动块，内转环的表面开设有检测孔，外转环贴近检测孔的一侧转动连接有阻尼转环，内转环开设有检测孔的一侧转动连接有多组封堵叶片，封堵叶片的表面通过转轴和连杆与阻尼转环的内侧相连接，内转环的侧面设置有多组与封堵叶片相匹配的按压开关，内转环朝向安装盘一侧端面设置有复位弹簧，安装盘的表面设置有与复位弹簧相匹配的复位块，复位块与内转环滑动连接，内转环的外部还设置有冲洗机构。

优选地，弧形缓冲板沿环形分布有多组，外转环和弧形缓冲板之间连接有缓冲弹簧，连接轴的内部为中空设计，缓冲弹簧位于连接轴的内腔，连接轴与弧形缓冲板限位滑动连接。

优选地，冲洗机构包括内转环外侧开设的密封腔，密封腔的内部滑动连接有压缩块，外转环的内侧壁设置有与压缩块相配合的凸块，内转环的内部开设有与密封腔底部相连通的排液管路，外转环的侧面设置有滤块，内转环的内部开设有与排液管路相连通的连通管路，内转环的外侧滑动连接有一组封堵滑块，封堵滑块的中段设置有与连通滑块相配合的连通磁块，连通滑块和连通磁块的内部开设有大于连通管路直径的通孔。

优选地，压缩块的内部开设有进液管，密封腔通过进液管与外转环和内转环的间隙相连通，进液管和排液管路的内部设置有单向阀。

优选地，内转环的内部与外转环连接处开设有环形空腔，连通管路与环形空腔相连通，检测孔的内侧开设有多组朝向测量仪检测探头的喷嘴，环形空腔和喷嘴之间通过带单向阀的管路相连通。

优选地，驱动块为与连通滑块相适配的永磁体材质构建，驱动块朝向连通滑块方向的一侧开设有与连通滑块侧壁相适配的凹槽，凹槽的边缘部分做倒圆角设计。

优选地，测量仪通过一组固定架与安装盘固定连接，安装盘和支架的表面开设有用于外转环内部导流的通孔。

优选地，按压开关与测量仪电性连接。

综上，本发明的有益效果是：

1、受到径向方向的水流冲击时，通过缓冲弹簧的压缩，可以有效对不同方向的冲击进行吸收和缓冲，降低直接作用于外转环和测量仪的冲击力，受到轴向方向的高速水流冲击时，通过外转环的转动带动封堵叶片旋转封堵，可以自动发出高速水流警报，将测量仪与水流隔离并自动断电关闭，不仅可以同时抵抗多角度的洋流冲击，在流速过快的冲击作用下还可以实现自动隔离断电警报，不仅可以降低水流对探头的冲击损伤，而且可以提升整体续航效果，有效保证了对潮间带水文数据的长期稳定监测。

2、在高速轴向水流冲击装置时，封堵叶片对测量仪进行隔离封闭后，还可以通过外转环的继续转动，带动压缩块将过滤后的海水泵入喷嘴形成液流喷出对断电后的测量仪的探头部位进行多角度冲击清洗，实现了对测量仪探头部位的自动清洁，保证了测量仪信号发射接收的精准度，保证对潮间带水文数据的精准稳定采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的装置整体示意图。

图2是本发明实施方式提供的装置整体拆分示意图。

图3是本发明实施方式提供的装置整体剖视示意图。

图4是本发明实施方式图3的A处放大示意图。

图5是本发明实施方式提供的缓冲弹簧分布的示意图。

图6是本发明实施方式提供的外转环与内转环和安装盘连接处示意图。

图7是本发明实施方式提供的外转环和内转环截面示意图。

图8是本发明实施方式图7的B处放大示意图。

图9是本发明实施方式提供的连通滑块的示意图。

图10是本发明实施方式提供的压缩弹簧被压缩时的示意图。

图11是本发明实施方式提供的驱动块的轮廓示意图。

图12是本发明实施方式提供的封堵滑块的分布位置示意图。

图13是本发明实施方式提供的封堵叶片开启时示意图。

图14是本发明实施方式提供的封堵叶片封闭时示意图。

图例说明：

100、支架；101、安装盘；102、测量仪；200、外转环；201、弧形缓冲板；202、驱动叶片；203、连接轴；204、缓冲弹簧；205、滤块；206、凸块；207、驱动块；208、阻尼转环；300、内转环；301、复位块；302、复位弹簧；303、压缩块；304、密封腔；305、排液管路；306、连通滑块；307、定位磁块；308、连通管路；309、封堵滑块；310、连通磁块；311、封堵叶片；312、环形空腔；313、喷嘴；314、压缩弹簧；315、检测孔；316、按压开关；317、进液管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参照图1-14，一种潮间带滩面水文自动测量装置，包括支架100和安装于支架100表面的安装盘101，安装盘101的侧壁连接有测量仪102，还包括用于对测量仪102提供防护的径向保护机构和轴向保护机构；轴向保护机构包括与安装盘101转动连接的外转环200和内转环300，径向保护机构包括与外转环200相连的弧形缓冲板201，弧形缓冲板201和外转环200之间通过连接轴203相连，弧形缓冲板201的外侧设置有驱动叶片202，轴向保护机构包括与内转环300外侧壁限位滑动连接的连通滑块306，连通滑块306与内转环300之间连接有压缩弹簧314，内转环300的侧壁设置有定位磁块307，外转环200的内侧设置有与连通滑块306相匹配的驱动块207，驱动块207与外转环200之间设置有弹簧，内转环300的表面开设有检测孔315，外转环200贴近检测孔315的一侧转动连接有阻尼转环208，内转环300开设有检测孔315的一侧转动连接有多组封堵叶片311，封堵叶片311互相配合，可以通过旋转对检测孔315进行遮挡封堵和解除遮挡封堵使测量仪102与外部连通，通过测量仪102对外部水文数据进行检测，封堵叶片311的表面通过转轴和连杆与阻尼转环208的内侧相连接，内转环300的侧面设置有多组与封堵叶片311相匹配的按压开关316，内转环300朝向安装盘101一侧端面设置有复位弹簧302，安装盘101的表面设置有与复位弹簧302相匹配的复位块301，复位块301与内转环300滑动连接，内转环300的外部还设置有冲洗机构。

进一步地，弧形缓冲板201沿环形分布有多组，外转环200和弧形缓冲板201之间连接有缓冲弹簧204，连接轴203的内部为中空设计，缓冲弹簧204位于连接轴203的内腔，连接轴203与弧形缓冲板201限位滑动连接。

参照图3至图12，冲洗机构包括内转环300外侧开设的密封腔304，密封腔304的内部滑动连接有压缩块303，压缩块303和内转环300之间连接有弹簧，外转环200的内侧壁设置有与压缩块303相配合的凸块206，内转环300的内部开设有与密封腔304底部相连通的排液管路305，外转环200的侧面设置有滤块205，通过滤块205可以将外部水流过滤后进入外转环200和内转环300间隙，进一步泵入喷嘴313对测量仪102进行冲洗，避免海水中的杂质进入，避免堵塞，同时可以避免冲洗时小颗粒杂质对测量仪102信号发射和接受探头造成冲击和磨损，通过过滤保证了冲洗水流的洁净度，有效保证了对测量仪102探头部位冲洗的质量，避免附着物对信号发射和接收的影响，实现了对测量仪102的自动清洁效果，有效保证了测量仪102长时间运行仍能保证测量仪102探头的信号传输效率，有效保证了对潮间带滩面水文数据检测的精准度，内转环300的内部开设有与排液管路305相连通的连通管路308，内转环300的外侧滑动连接有一组封堵滑块309，封堵滑块309的中段设置有与连通滑块306相配合的连通磁块310，连通滑块306和连通磁块310的内部开设有大于连通管路308直径的通孔。

进一步地，压缩块303的内部开设有进液管317，密封腔304通过进液管317与外转环200和内转环300的间隙相连通，进液管317和排液管路305的内部设置有单向阀。

需要说明的是，内转环300的内部与外转环200连接处开设有环形空腔312，连通管路308与环形空腔312相连通，检测孔315的内侧开设有多组朝向测量仪102检测探头的喷嘴313，环形空腔312和喷嘴313之间通过带单向阀的管路相连通。

参照图11，驱动块207为与连通滑块306相适配的永磁体材质构建，驱动块207朝向连通滑块306方向的一侧开设有与连通滑块306侧壁相适配的凹槽，凹槽的边缘部分做倒圆角设计。

需要说明的是，测量仪102通过一组固定架与安装盘101固定连接，可以防止测量仪102随装置同步转动，保证测量仪102检测的稳定性，安装盘101和支架100的表面开设有用于外转环200内部导流的通孔。

需要说明的是，按压开关316与测量仪102电性连接。

该一种潮间带滩面水文自动测量装置的工作流程如下：

测量仪102通过检测孔315可以对外部水流发射和接受信号，可以对潮间带水流的流速、水体浊度等水文参数进行实时监测，在涨落潮时，水流涌动导致装置受到径向方向的水流冲击时，径向方向的水流冲击至弧形缓冲板201表面时，弧形缓冲板201朝外转环200方向移动，在此过程中，通过缓冲弹簧204的压缩，可以有效对冲击进行吸收和缓冲，避免冲击直接作用于外转环200和测量仪102，而且通过多组环形分布的弧形缓冲板201，可以对涨落潮时产生的不同方向的水流冲击进行吸收缓冲，有效避免水下水流直接对装置造成冲击，有效保证了装置的长期稳定运行，保证了对潮间带水文数据的长期稳定监测。

当装置受到内转环300轴向方向的水流冲击时，由于测量仪102监测水流流速有限，在极端天气时产生的流速过快、冲击较大的水流对内转环300产生轴向冲击时，水流冲击可以通过倾斜的驱动叶片202设计，带动驱动叶片202和弧形缓冲板201转动，进一步带动外转环200转动，外转环200转动时，参照图9至图11，驱动块207转动经过连通滑块306时，可以通过驱动块207的磁力对连通滑块306产生吸引力带动连通滑块306同步转动，同时通过驱动块207的凹槽设计可以增加与连通滑块306的接触面积，可以提升对连通滑块306的驱动效果，进一步可以带动内转环300旋转，参照图6、图13和图14，外转环200转动时，首先通过阻尼转环208转动通过连杆进一步带动封堵叶片311转动对检测孔315实现封堵，隔绝外部水流对测量仪102的冲击，同时按压开关316脱离封堵叶片311的按压时，可以控制测量仪102关闭，并对外部接收装置发出水流高流速预警信号，不仅可以对测量仪102提供密封保护效果，隔离高流速水流对测量仪102的冲击，而且可以在高流速水流冲击时自动发出信号并断电关闭，不仅可以降低水流对探头的冲击损伤，而且可以提升整体续航效果，在此过程中，外转环200转动，通过固定设置的复位块301，使得复位弹簧302被压缩，驱动叶片202停止受力后即可自动复位。

需要说明的是，由于阻尼转环208与外转环200连接部位的转轴设置有阻尼，因此阻尼转环208与外转环200保持阻尼转动，在外转环200带动阻尼转环208转动初期，阻尼转环208可以和外转环200保持同步转动并通过阻尼转环208带动封堵叶片311转动，当封堵叶片311转动至极限使得封堵叶片311呈图14状态对检测孔315进行彻底封堵后，由于复位弹簧302压缩至极限并伴随复位块301对复位弹簧302的限制使得内转环300无法继续转动，此时内转环300与阻尼转环208均难以继续转动，此时外转环200继续转动时，外转环200和阻尼转环208保持相对转动。

当连通滑块306移动至定位磁块307所处区域时，压缩弹簧314被压缩，驱动块207带动连通滑块306继续移动的阻力显著增加，可以通过连通滑块306凹槽的倒圆角设计便于使驱动块207朝外转环200方向被推入，从而解除对连通滑块306的继续推动，实现了驱动块207经过时即可对连通滑块306施加推力和驱动力，而且通过倒圆角设计不会影响驱动块207的通行，且由于定位磁块307整体长度较长且内转环300的表面具有一定的粗糙度，此时连通滑块306在压缩弹簧314的弹力作用下滑动克服定位磁块307的磁力和摩擦力缓慢复位，若水流持续冲击带动外转环200持续转动，则后续驱动块207持续经过连通滑块306，都会对连通滑块306产生推力，使连通滑块306的通孔持续保持与连通管路308相连通，同时在连通滑块306的磁力作用下，连通磁块310也滑动至使连通管路308、连通滑块306内部通孔与连通磁块310内部通孔保持持续连通状态，进一步地，参照图3至图13，在封堵叶片311对检测孔315封堵后，外转环200继续转动时，每当外转环200内侧的凸块206经过内转环300外侧的压缩块303时，都可以将压缩块303推入，将密封腔304内部的液流泵入排液管路305，压缩块303复位时又可以通过进液管317将经过滤块205过滤后的水流吸入密封腔304内部以供后续循环泵压，液流通过排液管路305进入连通管路308，进一步通过连通管路308与连通滑块306和连通磁块310的通孔进入环形空腔312，使得外转环200可以在转动的同时对环形空腔312持续供液，液体通过管路进入喷嘴313形成液流喷出，对测量仪102的探头实现多角度冲击清洗，有效去除在洋流和潮汐作用下浮动黏附在测量仪102表面检测探头部位的海藻如浮游生物、藻类及藻类残骸、腐殖质等浮游物，亦可以通过水流冲击清洗去除测量仪102检测探头缝隙和凸起部位的泥沙、粉末，而且可以除去在洋流作用下被带到测量仪102表面的寄生生物如藤壶贝类等，实现了对测量仪102探头部位的自动清洁，保证了测量仪102信号发射接收的精准度，保证对潮间带水文数据的精准稳定采集。

需要说明的是，在洋流恢复正常时，驱动叶片202受冲击力减小，外转环200停止转动，内转环300在复位弹簧302的弹力作用下复位，由于外转环200与安装盘101之间连接处采用阻尼转轴，存在一定的转动阻力，而阻尼转环208与外转环200之间也通过阻尼连接存在一定转动阻力因此可以视为一组整体，在外转环200复位转动时，通过内转环300和阻尼转环208的相对转动，通过连杆拉动封堵叶片311转动，参照图13，可以使封堵叶片311脱离对检测孔315的封堵，此时封堵叶片311与按压开关316相接触，使得测量仪102通电启动，继续对潮间带水流进行检测。

需要说明的是，测量仪102优选采用声学多普勒流速剖面仪ADCP，可以通过向水体中发射声波脉冲信号时，这些声波脉冲信号碰到散射体后产生反射，ADCP再对回波信号进行接收和处理，根据多普勒原理，发射声波与散射回波频率之间就存在多普勒频率，这种频率的变化取决于反射体的运动速度，通过测量多普勒频移就能解算出ADCP和散射体的相对速度，进一步还可以检测水体浊度和流向，本装置可以通过设定外转环200与安装盘101之间连接处的阻尼系数大小，在洋流流速冲击较大时带动驱动叶片202和外转环200转动，此时洋流流速到达流速阈值，可以直接通过按压开关316的信号输出提醒监测人员达到流速预警阈值，从而可以在极端条件下对测量仪102实现保护，避免测量仪102受高流速水流和裹挟物的冲击，对测量仪102实现保护，从而确保潮间带水文数据检测的稳定持续进行。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种潮间带滩面水文自动测量装置，包括支架（100）和安装于支架（100）表面的安装盘（101），所述安装盘（101）的侧壁连接有测量仪（102），其特征在于，还包括用于对测量仪（102）提供防护的径向保护机构和轴向保护机构；

所述轴向保护机构包括与安装盘（101）转动连接的外转环（200）和内转环（300），所述径向保护机构包括与外转环（200）相连的弧形缓冲板（201），所述弧形缓冲板（201）和外转环（200）之间通过连接轴（203）连接，所述弧形缓冲板（201）的外侧设置有驱动叶片（202），所述轴向保护机构包括与内转环（300）外侧壁限位滑动连接的连通滑块（306），所述连通滑块（306）与内转环（300）之间连接有压缩弹簧（314），所述内转环（300）的侧壁设置有定位磁块（307），所述外转环（200）的内侧设置有与连通滑块（306）相匹配的驱动块（207），所述内转环（300）的表面开设有检测孔（315），所述外转环（200）贴近检测孔（315）的一侧转动连接有阻尼转环（208），所述内转环（300）开设有检测孔（315）的一侧转动连接有多组封堵叶片（311），所述封堵叶片（311）的表面通过转轴和连杆与阻尼转环（208）的内侧相连接，所述内转环（300）的侧面设置有多组与封堵叶片（311）相匹配的按压开关（316），所述内转环（300）朝向安装盘（101）一侧端面设置有复位弹簧（302），所述安装盘（101）的表面设置有与复位弹簧（302）相匹配的复位块（301），所述复位块（301）与内转环（300）滑动连接，所述内转环（300）的外部还设置有冲洗机构。

2.根据权利要求1所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述弧形缓冲板（201）沿环形分布有多组，所述外转环（200）和弧形缓冲板（201）之间连接有缓冲弹簧（204），所述连接轴（203）的内部为中空设计，所述缓冲弹簧（204）位于连接轴（203）的内腔，所述连接轴（203）和弧形缓冲板（201）限位滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述冲洗机构包括内转环（300）外侧开设的密封腔（304），所述密封腔（304）的内部滑动连接有压缩块（303），所述外转环（200）的内侧壁设置有与压缩块（303）相配合的凸块（206），所述内转环（300）的内部开设有与密封腔（304）底部相连通的排液管路（305），所述外转环（200）的侧面设置有滤块（205），所述内转环（300）的内部开设有与排液管路（305）相连通的连通管路（308），所述内转环（300）的外侧滑动连接有一组封堵滑块（309），所述封堵滑块（309）的中段设置有与连通滑块（306）相配合的连通磁块（310），所述连通滑块（306）和连通磁块（310）的内部开设有大于连通管路（308）直径的通孔。

4.根据权利要求3所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述压缩块（303）的内部开设有进液管（317），所述密封腔（304）通过进液管（317）与外转环（200）和内转环（300）的间隙相连通，所述进液管（317）和排液管路（305）的内部设置有单向阀。

5.根据权利要求3所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述内转环（300）的内部与外转环（200）连接处开设有环形空腔（312），所述连通管路（308）与环形空腔（312）相连通，所述检测孔（315）的内侧开设有多组朝向测量仪（102）检测探头的喷嘴（313），所述环形空腔（312）和喷嘴（313）之间通过带单向阀的管路相连通。

6.根据权利要求1所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述驱动块（207）为与连通滑块（306）相适配的永磁体材质构建，所述驱动块（207）朝向连通滑块（306）方向的一侧开设有与连通滑块（306）侧壁相适配的凹槽，所述凹槽的边缘部分做倒圆角设计。

7.根据权利要求1所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述测量仪（102）通过一组固定架与安装盘（101）固定连接，所述安装盘（101）和支架（100）的表面开设有用于外转环（200）内部导流的通孔。

8.根据权利要求1所述的一种潮间带滩面水文自动测量装置，其特征在于，所述按压开关（316）与测量仪（102）电性连接。