CN207675172U - 一种自然水体流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自然水体流量测量装置，属于水位测量技术领域，包括固定支架、测量流速部件和测量水位部件，测量流速部件和测量水位部件与固定支架相连接；测量水位部件包括压力式水位传感器和水位传感器线缆；测量流速部件包括锥形帽，叶片，干簧管开关和测量流速部件线缆。本实用新型的自然水体流量测量装置针对不规则断面的溪沟、河流，可以同时测量水位和流速，通过在水流断面多点安装提高测量精度，与目前常用的超声波非接触式测流传感器相比，总体上可大幅降低成本。

Description

一种自然水体流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种自然水体流量测量装置，特别涉及一种适用于测量不规则断面自然水体流量测量装置，属于水位测量技术领域。

背景技术

水文部门常年对河道的水文要素进行测验，其中水位水深、流速流量的测量是水文测验工作的重中之重。利用悬杆测流法对河流进行测速、测深是一种广泛应用的测流方法，目前所采用的大部分悬杆主要用于承载流速仪沉入水面对河流进行流速的测量，而在水文站广泛应用的测流悬杆中，在测流过程中存在着各式各样的问题。一方面，目前采用的多数测流悬杆只能承载流速仪进行河流流速的测量，而不能进行水深的测量；也有部分悬杆中通过在绳索的导向轮上安装编码器，根据绳索收放长度获得悬杆升降高度以测量水深，这种方法不仅给机械结构上带来了很大的复杂性，而且编码器信号到达数据中心的布线也很复杂。另一方面，测流数据传输到吊箱数据中心需要通过传输线，这种有线的传输方法在设计、安装、操作时给设计人员和操作人员都带来很大的不便，而且传输线在运行中容易被挂断。此外，目前所采用的悬杆多为圆管，不利于导向且易受到水流冲击而倾斜。

在水文观测当中，尤其是对于一些断面很不规则、流量变化比较明显的溪沟、小型河流，必须对流量进行远程自动测量时，目前多采用超声波非接触式测流传感器布设于水面上方测量流速，再在水中布设水位计，形成无线远程监控系统。非接触式的传感器优点是不受水流中夹带物的影响，测量精度高，缺点是成本太高，对需要大量监测的区域经济上有局限性。

因此，提供一种针对不规则断面的溪沟、河流流量监测、在降低成本的同时提高测量精度的同时测量水位和流速的装置就成为该技术领域急需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种同时测量水位和流速的测量装置，可以安装于天然溪沟等不规则断面的水体当中，通过多点布设，可测量水体断面的流速和面积，以获得相应的流量。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种自然水体流量测量装置，包括固定支架、测量流速部件和测量水位部件，所述测量流速部件和所述测量水位部件与所述固定支架相连接；

所述固定支架为倒U型结构，包括两侧的竖杆、横梁、垂直支架摆动链接轴和流速部件安装支架；横梁的中部通过垂直支架摆动链接轴与流速部件安装支架相连接；

所述测量水位部件包括水位传感器和水位传感器线缆，所述水位传感器安装在所述固定支架一侧竖杆的下端，所述水位传感器与所述水位传感器线缆通过金属防水圆筒密闭连接，并与外部的采集模块相连接；

所述测量流速部件包括锥形帽、叶片、干簧管开关、流速部件安装支架和测量流速部件线缆；所述锥形帽与所述叶片固接为一体，形成锥形螺旋桨结构；所述锥形螺旋桨结构通过横向支架与所述流速部件安装支架相连接，所述干簧管开关安装在所述横向支架的内部，并通过测量流速部件线缆与外部的寄存器相连接。

优选地，所述水位传感器安装有扩散硅测压芯片，扩散硅测压芯片通过水压测量可换算得到水位，输出的模拟信号由外部的采集模块进行采集。

优选地，所述叶片有4瓣。

优选地，所述叶片的规格尺寸为直径30-50mm。

优选地，所述固定支架和流速部件安装支架采用30mm×30mm不锈钢角钢焊接制作，尺寸为宽500mm×高700mm。

优选地，所述水位传感器采用压力式水位传感器，不锈钢外壳，防水电缆，量程0-3m，输出4-20mA模拟量信号；

优选地，所述水位传感器线缆和测量流速部件线缆采用屏蔽线，防水外皮，1.0mm×7芯。

优选地，所述垂直支架摆动链接轴由30mm不锈钢扁钢加工制作。

本实用新型的自然水体流量测量装置，针对不规则断面的溪沟、河流流量监测，采用机械结构测量流速和水位，传感器全部集中布设在水中，通过在水流断面多点安装，提高测量精度，总体上仍可大幅降低成本。

下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

图1为本实用新型自然水体流量测量装置的整体安装结构示意图。

图2为本实用新型自然水体流量测量装置中测量流速部件的侧面结构示意图。

主要附图标记说明：

1固定支架 2压力式水位传感器

3水位传感器线缆 4垂直支架摆动链接轴

5测量流速部件 5-1锥形帽

5-2叶片 5-3干簧管开关

5-4流速部件安装支架 5-5测量流速部件线缆

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为本实用新型自然水体流量测量装置的整体安装结构示意图，其中，1为固定支架，2为水位传感器，3为水位传感器线缆，4为垂直支架摆动链接轴，5为测量流速部件；本实用新型的自然水体流量测量装置包括固定支架1、测量流速部件和测量水位部件，所述测量流速部件和所述测量水位部件与所述固定支架1相连接；

所述固定支架1为倒U型结构，包括两侧的竖杆，横梁和流速部件安装支架；其横梁的中部通过垂直支架摆动链接轴4与流速部件安装支架5-4相连接；所述测量水位部件包括压力式水位传感器2和水位传感器线缆3，所述压力式水位传感器2安装在所述固定支架1一侧竖杆的下端，所述压力式水位传感器2与所述水位传感器线缆3通过金属防水圆筒(图中未显示)密闭连接，并与外部的采集模块相连接，为水位传感器供电并传输模拟、数字信号，所述压力式水位传感器2安装有扩散硅测压芯片，扩散硅测压芯片通过水压测量可换算得到水位，输出的模拟信号可由外部的采集模块进行采集；

如图2所示，为本实用新型自然水体流量测量装置中测量流速部件的侧面结构示意图；其中，5-1为锥形帽，5-2为叶片，5-3为干簧管开关，5-4为流速部件安装支架，5-5为测量流速部件线缆；本实用新型的自然水体流量测量装置中的测量流速部件包括锥形帽5-1，叶片5-2，干簧管开关5-3，流速部件安装支架5-4和测量流速部件线缆5-5；所述锥形帽5-1与所述叶片5-2固接为一体，所述叶片5-2有4瓣，形成锥形螺旋桨结构；所述锥形螺旋桨结构通过横向支架与所述流速部件安装支架5-4相连接，所述干簧管开关5-3安装在所述横向支架的内部，并通过测量流速部件线缆5-5与外部的寄存器相连接。

固定支架1两侧的竖杆和流速部件安装支架5-4均为金属细杆，便于插入水体底部，根据测量要求可采用不同长度标准。

本实用新型的自然水体流量测量装置中的测量流速部件5为锥形螺旋桨，规格尺寸为直径30-50mm，锥形尖部(锥形帽5-1)朝向水流来向，水流冲击螺旋桨叶片5-2后旋转，每转一周，可触发一次干簧管开关5-3，输出的开关量信号通过测量流速部件线缆5-5传至外部的寄存器记录次数，根据旋转次数和叶片直径可获得水流速度；垂直支架摆动链接轴4可以保证在水流变化时，测量流速部件5可以随水位上下浮动。

本实用新型的自然水体流量测量装置中的水位测量部件为压力式水位传感器2和水位传感器线缆3；水位传感器2可以是现有技术中常用的静压式液位传感器，静压式液位传感器中的扩散硅测压芯片通过水压测量可换算得到水位，输出的模拟信号可由外部的GSM采集模块进行采集。

如图1所示，本实用新型的自然水体流量测量装置整体安装于水体底部，可通过固定支架1中两侧的竖杆插入底部土体固定，并在断面的不同位置安装(两侧以及中部必须安装，不同深度处必须安装)。布设的点位越多，则获得的水位、流速数据越多，计算出的断面面积越准确，流量越精确。最后根据传感器间的距离、测量的水深和流速综合计算即可获得断面当前流量。

使用本实用新型可测量各种水体的断面流量，尤其是断面较小、底部不平整、不规则的水体，设置的测点越多，则测量的精度越高。由于本实用新型的自然水体流量测量装置中锥形螺旋桨、扩散硅测压芯片、干簧管开关等材料成本均很低，可大幅降低测流系统的造价。

本实用新型的自然水体流量测量装置的各部件的主要参数如下：

固定支架和流速部件安装支架：采用30mm×30mm不锈钢角钢焊接制作，尺寸为宽500mm×高700mm；

水位传感器：采用压力式水位传感器，不锈钢外壳，防水电缆，量程0-3m，输出4-20mA模拟量信号；

水位传感器线缆和测量流速部件线缆：屏蔽线，防水外皮，1.0mm×7芯；

垂直支架摆动链接轴：由30mm不锈钢扁钢加工制作。

Claims (7)

1.一种自然水体流量测量装置，包括固定支架、测量流速部件和测量水位部件，所述测量流速部件和所述测量水位部件与所述固定支架相连接；

所述固定支架为倒U型结构，包括两侧的竖杆、横梁、垂直支架摆动链接轴和流速部件安装支架；横梁的中部通过垂直支架摆动链接轴与流速部件安装支架相连接；

所述测量水位部件包括水位传感器和水位传感器线缆，所述水位传感器安装在所述固定支架一侧竖杆的下端，所述水位传感器与所述水位传感器线缆通过金属防水圆筒密闭连接，并与外部的采集模块相连接；

所述测量流速部件包括锥形帽、叶片、干簧管开关、流速部件安装支架和测量流速部件线缆；所述锥形帽与所述叶片固接为一体，形成锥形螺旋桨结构；所述锥形螺旋桨结构通过横向支架与所述流速部件安装支架相连接，所述干簧管开关安装在所述横向支架的内部，并通过测量流速部件线缆与外部的寄存器相连接。

2.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述叶片有4瓣。

3.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述叶片的规格尺寸为直径30-50mm。

4.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述固定支架和流速部件安装支架采用30mm×30mm不锈钢角钢焊接制作，尺寸为宽500mm×高700mm。

5.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述水位传感器采用压力式水位传感器，不锈钢外壳，防水电缆，量程0-3m，输出4-20mA模拟量信号。

6.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述水位传感器线缆和测量流速部件线缆采用屏蔽线，防水外皮，1.0mm×7芯。

7.根据权利要求1所述的自然水体流量测量装置，其特征在于：所述垂直支架摆动链接轴由30mm不锈钢扁钢加工制作。