CN211651504U - 一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，包括加长杆、横向连接杆、测量一管、测量二管构成的组合结构，加长杆一端垂直连接于横向连接杆中间位置，测量一管、测量二管各自一端分别垂直连接于横向连接杆轴向两端，测量一管、测量二管管壁分别设有彼此相对的透光窗，测量一管内部安装有由激光运动模块，测量二管内部设有光敏模块；还包括手持显示器，手持显示器与测量一管内部的激光运动模块、测量二管内部的光敏模块无线通讯连接。本实用新型可实现测量的连续化，从而提高了整个测量的精度。

Description

一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置

技术领域

本实用新型涉及淤泥厚度测量装置领域，具体是一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置。

背景技术

河流水库、沟渠、水仓、储罐等由于其长期的运作会使得液体中所携带的杂质颗粒及微生物等沉淀至底部，日积月累，会在其底部形成一定厚度的淤泥层，如果不定期对底部的淤泥层厚度进行测量，久而久之会降低河渠、水库、水仓及储罐等的运作能力，所以，通过便捷的装置或者技术手段对底部淤泥层的厚度进行准确测量，具有较为重要的现实价值。

目前，针对淤泥层厚度的测量问题，现有的装置及技术手段主要包括以下几类：将测量杆直接放入水体中并插入水底淤泥层，然后缓慢取出测量杆，通过肉眼观察附着在测量杆上的淤泥长度，进而推断这一位置水底的淤泥层厚度，该手段较为落后，并且准确性低；随后研究人员在此基础上针对测量杆进行改进，在测量杆上安装托盘等结构，通过观察托盘在测量杆上的移动距离进而判断淤泥层厚度，该方式在测量结果上较为准确，但是每次读取数据均需将测量装置取出水面，工作效率较低；通过各种接触式或非接触式传感器或者仪器对水底淤泥层厚度进行测量，该类方法装置较多，各有优缺点，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其具有测量数据的读取过程无需取出测量装置，并且测量精度高等优点。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：包括加长杆、横向连接杆、测量一管、测量二管，加长杆一端连接于横向连接杆中间位置，且加长杆轴向与横向连接杆轴向垂直，测量一管、测量二管各自一端分别连接于横向连接杆轴向两端，测量一管、测量二管轴向分别垂直于横向连接杆轴向并且平行于加长杆轴向，测量一管、测量二管管壁分别设有透光窗，测量一管、测量二管的透光窗彼此相对，其中测量一管内部安装有由激光运动模块，激光运动模块在测量一管内沿轴向竖直运动，激光运动模块中集成有激光器和测距单元，激光器的出射端垂直朝向测量一管的透光窗，测距单元检测激光运动模块在测量一管内的运动距离；测量二管内部设有光敏模块，光敏模块的接收单元位于测量二管的透光窗位置，测量一管中激光器的出射光经透光窗入射至测量二管内，并由光敏模块接收光信号后转换为数据，还包括手持显示器，手持显示器集成有控制器、无线通讯模块、显示模块、存储模块，控制器通过无线通讯模块分别与测量一管内部的激光运动模块、测量二管内部的光敏模块无线通讯连接，由控制器控制测量一管内部激光运动模块运动，并由控制器接收测量一管内测距单元测量的运动距离数据以及测量二管内光敏模块接收的光信号数据，所述显示模块、存储模块分别与控制器电连接。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述加长杆、横向连接杆、测量一管、测量二管的中心轴线处于同一平面内。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述加长杆有多个，多个加长杆依次同轴通过丝扣结构连接，横向连接杆中间设有连接体，最后一个加长杆杆端通过丝扣结构与横向连接杆的连接体连接。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管、测量二管均为密封防水管，透光窗的长边平行于测量一管、测量二管轴向，透光窗分别对应与测量一管、测量二管结合处密封。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管内部的激光运动模块包括设置于测量一管内部的移动杆，移动杆平行于测量一管轴向，移动杆上滑动安装有移动件，移动件转动安装有抱持接触移动杆的滚轮，至少一个滚轮的轮轴安装有编码器，移动件上集成有第一微控制器、激光驱动器、电机驱动器、微型电机、无线通讯模块，所述激光器安装于移动件上，所述微型电机输出轴与至少一个滚轮的轮轴连接，第一微控制器通过激光驱动器与激光器电连接，第一微控制器通过电机驱动器与微型电机电连接，编码器与第一微控制器电连接，以编码器作为测距单元通过感测滚轮旋转位移进而检测移动件在移动杆上移动距离，无线通讯模块与第一微控制器电连接，第一微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接，由第一微控制器将编码器采集的数据发送至控制器。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量二管内部的光敏模块包括第二微控制器、光敏板、感测单元、无线通讯模块，光敏板作为接收单元设置于测量二管的透光窗位置，光敏板与感测单元电连接，感测单元、无线通讯模块分别与第二微控制器电连接，由光敏板接收激光器出射光并产生电信号，由感测单元采集光敏板电信号后转换为数字量送入第二微控制器，第二微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接，由第二微控制器将光信号数据发送至第二微控制器。

所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管、测量二管的外表面分别环套固定有清洁套环，清洁套环对应于透光窗所在一面设为清洁面，且清洁套环可沿所在测量管滑动。

本实用新型的有益效果是：设计了一种可移动式的激光测量装置，手持显示器无线控制激光运动模块，激光器通过移动件可在移动杆上下移动，利用编码器实现级激光器运动距离的测量，并由第一微控制器将测量数据送入至手持显示器，实现测量的连续化，从而提高了整个测量的精度。

光敏模块中的第二微控制器接收光敏板信号对应的数据，进而将数据反馈给手持显示器，当激光器运动至淤泥层与水体的分界位置时，光敏板接收到的信号不同，由此产生不同的数据反馈给手持显示器，此时表面激光器到达淤泥与水体分界，然后激光器继续运动，操作人员结合编码器的数据，可得到淤泥层的厚度数据。

本实用新型现场的测量过程中无需将该装置移出水面进行读数，仅需通过手持显示器进行采集测量的控制；具有智能化程度高、测量结果准确、操作省力、工作效率高等优点。

附图说明

图1是本实用新型所述的用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述的测量二管结构示意图。

图3是本实用新型所述的移动件部位的结构示意图。

图4是本实用新型控制原理框图。

图中，1-第一加长杆，2-第二加长杆，3-丝扣，4-横向连接杆，5-移动杆，6-滚轮，7-固定件，8-移动件，9-测量一管，10-微型电机，11-激光器，12-第一微控制器、激光驱动器、电机驱动器、无线通讯模块集成的封装模块，13-清洁套环，14-光敏板，15-感测单元，16-测量二管，17-提示模块，18-指示灯，19- 显示模块，20-输入模块，21-透光窗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-图4所示，一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，该装置包括第一加长杆1、第二加长杆2、横向连接杆4、测量一管9、测量二管16、激光器11、手持显示器。具体结构和连接关系为：

加长杆包括第一加长杆1、第二加长杆2，两杆之间通过端部丝扣3相互连接，用于增加置于水中的长度，第一加长杆1前端固定连接在横向连接杆4的中部，且第一加长杆1轴向垂直于横向连接杆4轴向；测量一管9、测量二管16 垂直固定在横向连接杆4的两端，测量一管9、测量二管16、第一加长杆1、第二加长杆2、横向连接杆4的中心轴线在同一平面内，并且测量一管9、测量二管16、加长杆之间相互平行。

测量一管9、测量二管16为密封防水管，其中测量一管9、测量二管16的管壁设有透光窗21；透光窗21为长边沿所在测量管轴向延伸的长条状窗口，透光窗21与所在测量管结合处密封固定良好。测量一管9、测量二管16的的长条状透光窗朝向为相互面对。

其中测量一管9内部安装有由激光运动模块，激光运动模块在测量一管9 内沿轴向竖直运动，激光运动模块中集成有激光器11和测距单元，激光器11的出射端垂直朝向测量一管9的透光窗，测距单元检测激光运动模块在测量一管9 内的运动距离。具体的，测量一管9内部的激光运动模块包括设置于测量一管9 内部的移动杆5，移动杆5平行于测量一管9轴向，移动杆5上滑动安装有移动件8，移动件8转动安装有抱持接触移动杆的滚轮6，至少一个滚轮的轮轴安装有编码器，移动件8上集成有第一微控制器、激光驱动器、电机驱动器、微型电机10、无线通讯模块，其中第一微控制器、激光驱动器、电机驱动器、无线通讯模块封装一体形成封装模块12，激光器11通过固定件7安装于移动件8上，微型电机10输出轴与至少一个滚轮的轮轴连接，第一微控制器通过激光驱动器与激光器11电连接，第一微控制器通过电机驱动器与微型电机10电连接，编码器与第一微控制器电连接，以编码器作为测距单元通过感测滚轮旋转位移进而检测移动件8在移动杆5上移动距离，无线通讯模块与第一微控制器电连接。

测量二管16内部设有光敏模块，光敏模块的接收单元位于测量二管16的透光窗位置，测量一管中激光器的出射光经透光窗入射至测量二管内，并由光敏模块接收光信号后转换为数据。具体的，测量二管16内部的光敏模块包括第二微控制器、光敏板14、感测单元15、无线通讯模块，光敏板14作为接收单元设置于测量二管16的透光窗位置，光敏板14与感测单元15电连接，感测单元15、无线通讯模块分别与第二微控制器电连接，由光敏板14接收激光器出射光并产生电信号，由感测单元15采集光敏板电信号后转换为数字量送入第二微控制器。

还包括手持显示器，手持显示器集成有控制器、无线通讯模块、声音电路构成的提示模块17、指示灯18、显示模块19、按键构成的输入模块20、存储模块，无线通讯模块、提示模块17、指示灯18、显示模块19、输入模块20分别电连接控制器，测量一管9内部第一微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接，测量二管16内部第二微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接。由手持显示器中的控制器通过第一微控制器、电机驱动器、微型电机10控制激光运动模块的移动件8沿移动杆5运动，并由手持显示器中的控制器通过第一微控制器、激光驱动器控制激光器11工作，同时由控制器接收第一微控制器获取的编码器测量的移动件8的移动距离，手持显示器中的控制器还接收第二微控制器获取的光信号数据，光信号数据变化则表明激光器11到达淤泥与水分界处，激光器11继续运动编码器得到相应数据，当第二微控制器获取的光信号数据再次变化，表明再次到达淤泥和水分界处，则根据两次光信号数据变化之间的编码器数据，可实淤泥厚度的测量。各个数据均可由显示模块19显示并存储于存储模块，同时提示模块17、指示灯18可进行提示，输入模块20实现人机交互。

具体的，固定在移动件8上的激光器11此时的高度的测量方式为，移动件 8中的滚轮6通过微型电机10的带动在移动杆5上移动，当移动件8开始移动时，其是通过滚轮6在移动杆5上一圈一圈的转动而移动的，滚轮6的旋转位移可由编码器测得，因此能够基于编码器数据得到在移动杆5上移动高度。

当激光器11随微型电机10驱动的移动件8在移动杆5上移动的过程中，一旦测量二管16中第二微控制器接收到的来自光敏板14、感测单元15的数据从一个值变换为另一个值时，第二微控制器将数据发送给手持显示器的控制器，同时控制器从第一微控制器获取此时激光器11在移动杆5上的位置并进行显示，此时即为淤泥层与水体的分界位置。当激光器11继续运动至光信号数据再次变化时，表明再次到达淤泥层与水体的分界位置，第二微控制器再次将数据发送给手持显示器的控制器，此时控制器从第一微控制器再次获取此时激光器11在移动杆5上的位置并进行显示，并通过测量一管9内的第一微控制器进而对微型电机10施加停止运作的指令，使得激光器11所在的移动件8停止运动。此时两次位置之间对应的间距即为淤泥层的厚度，该厚度数据在手持显示器的显示模块 19上显示。

手持显示器的提示模块17在光信号数据发生变化时将会鸣叫报警，提醒操作人员及时进行数据记录。同时，第二微控制器内预设有电压阀值，只有达到并超过阀值强度的光束射至光敏板14上，第二微控制器才会选择通过无线通讯模块反馈信息至手持显示器，如果光束强度没有达到预设电压阀值，则第二微控制器判断为无效信息，不会反馈给手持显示器。

测量一管、测量二管表面均有一组清洁套环13，清洁套环13对应于透光窗所在一面设为清洁面，且清洁套环13可沿所在测量管滑动。清洁套环13可手动对透光窗进行清洁。

清洁套环13还可受控于手持显示器进行运动，用于对每次测量后的测量管表面的透光窗21进行清洁处理。具体的，在测量管表面设置滑槽，清洁套环13 转动安装滑轮，滑轮装入滑槽中，清洁套环13还安装有驱动滑轮转动的电机，以及控制电机的无线电机控制器。清洁套环中的无线电机控制器接收手持显示器的清洁指令，进而通过电机控制滑轮转动使清洁套环13在测量管上沿轴向滑动。

优选的，测量一管、测量二管分别为长方体样式，长方体测量管的一个面为长条状窗口，测量管长度为2m，横向连接杆为1.5m，各加长杆位3m，其中，相关长度参数并不固定，可以根据实际现场测量需求和条件进行选择，只要满足测量即可。

本实用新型设计的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置的测量工作方法如下：

(1)准备工作

在进行现场测量工作之前，需将该套装置的各部件进行组装连接，首先，将两个测量管分别安装在横向连接杆两端的接口处并固定，其中，需要将两测量管的透光窗面对面，然后，将第一加长杆的前端通过丝扣安装在横向连接杆的中部接口，后期可根据水深，增加第二加长杆、第三加长杆等。待该套装置各部件固定完成后即可进行入水测量工作。

(2)测量工作

将本套装置放入水中，并插入水底的淤泥层内，然后，通过手持显示器上的输入模块对测量一管中的第一微控制器施加指令，第一微控制器接收开始工作指令后，控制微型电机运作，微型电机驱动移动件在从移动杆的最下端起始点处开始匀速向上移动，由于淤泥层对激光器发射的激光有阻挡，造成对应的测量二管内的光敏板无法接收到激光器发射出的激光，激光器随着移动件继续在移动杆上向上移动，一旦其高出淤泥层的位置后，激光就可有效穿透水体至光敏板上，光敏板进而将信息通过感应单元反馈至第二微控制器，第二微控制器判断该光束的强度是否达到预设有效阀值，一旦确定是有效的信息，随即进而反馈给手持显示器的控制器，手持显示器中的提示模块进而鸣叫报警和指示灯亮起，手持显示器将该信息无线反馈至测量一管内的第一微控制器后，第一微控制器后对微型电机发出停止工作指令并将此时移动件在移动杆上所移动的长度信息发送至手持显示器，手持显示器中的显示模块显示此时所测量到的数据，通过输入模块输入该测量位置的相关信息后即可保存，其中显示的数据即是所测量位置处的淤泥层厚度。

(3)清洗工作

待数据测量并保存完成后，将该装置提出淤泥层即可，无需拿出水面，在这一过程中，通过手持显示器控制测量管上的清洗套环在测量管表面对透光窗进行移动清洗作业，同时施加指令让移动件返回至移动杆的最下端起始点位置，等待到下一位置对淤泥厚度进行测量工作。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作出的变化或者修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：包括加长杆、横向连接杆、测量一管、测量二管，加长杆一端连接于横向连接杆中间位置，且加长杆轴向与横向连接杆轴向垂直，测量一管、测量二管各自一端分别连接于横向连接杆轴向两端，测量一管、测量二管轴向分别垂直于横向连接杆轴向并且平行于加长杆轴向，测量一管、测量二管管壁分别设有透光窗，测量一管、测量二管的透光窗彼此相对，其中测量一管内部安装有由激光运动模块，激光运动模块在测量一管内沿轴向竖直运动，激光运动模块中集成有激光器和测距单元，激光器的出射端垂直朝向测量一管的透光窗，测距单元检测激光运动模块在测量一管内的运动距离；测量二管内部设有光敏模块，光敏模块的接收单元位于测量二管的透光窗位置，测量一管中激光器的出射光经透光窗入射至测量二管内，并由光敏模块接收光信号后转换为数据，还包括手持显示器，手持显示器集成有控制器、无线通讯模块、显示模块、存储模块，控制器通过无线通讯模块分别与测量一管内部的激光运动模块、测量二管内部的光敏模块无线通讯连接，由控制器控制测量一管内部激光运动模块运动，并由控制器接收测量一管内测距单元测量的运动距离数据以及测量二管内光敏模块接收的光信号数据，所述显示模块、存储模块分别与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述加长杆、横向连接杆、测量一管、测量二管的中心轴线处于同一平面内。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述加长杆有多个，多个加长杆依次同轴通过丝扣结构连接，横向连接杆中间设有连接体，最后一个加长杆杆端通过丝扣结构与横向连接杆的连接体连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管、测量二管均为密封防水管，透光窗的长边平行于测量一管、测量二管轴向，透光窗分别对应与测量一管、测量二管结合处密封。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管内部的激光运动模块包括设置于测量一管内部的移动杆，移动杆平行于测量一管轴向，移动杆上滑动安装有移动件，移动件转动安装有抱持接触移动杆的滚轮，至少一个滚轮的轮轴安装有编码器，移动件上集成有第一微控制器、激光驱动器、电机驱动器、微型电机、无线通讯模块，所述激光器安装于移动件上，所述微型电机输出轴与至少一个滚轮的轮轴连接，第一微控制器通过激光驱动器与激光器电连接，第一微控制器通过电机驱动器与微型电机电连接，编码器与第一微控制器电连接，以编码器作为测距单元通过感测滚轮旋转位移进而检测移动件在移动杆上移动距离，无线通讯模块与第一微控制器电连接，第一微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接，由第一微控制器将编码器采集的数据发送至控制器。

6.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量二管内部的光敏模块包括第二微控制器、光敏板、感测单元、无线通讯模块，光敏板作为接收单元设置于测量二管的透光窗位置，光敏板与感测单元电连接，感测单元、无线通讯模块分别与第二微控制器电连接，由光敏板接收激光器出射光并产生电信号，由感测单元采集光敏板电信号后转换为数字量送入第二微控制器，第二微控制器通过无线通讯模块与手持显示器内的控制器无线通讯连接，由第二微控制器将光信号数据发送至第二微控制器。

7.根据权利要求1所述的一种用于测量淤泥层厚度的可移动式激光装置，其特征在于：所述测量一管、测量二管的外表面分别环套固定有清洁套环，清洁套环对应于透光窗所在一面设为清洁面，且清洁套环可沿所在测量管滑动。

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