CN214427638U - 一种水务监测杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水务监测杆，其下部设置有控制箱，中部设置有电源系统，上部设置有气象设备、视频设备和通讯设备；所述控制箱作为水务监测杆的控制中枢，连接并监控气象设备、视频设备、通讯设备和电源系统的运行工况；所述电源系统为控制箱、气象设备、视频设备、通讯设备提供工作电源；所述水务监测杆可竖直地设置于水域岸边便于观测环境数据的特征位置；通过所述气象设备监测水域的气象信息；通过所述视频设备监视水域状态，以视频或图片的形式反馈水面情况；通过所述通讯设备与监控中心或用户终端交互信息，既可给监控中心或用户终端上报设备工况和监测数据，也可接收监控中心或用户终端的远程指令。

Description

一种水务监测杆

技术领域

本实用新型涉及水环境监控技术领域，尤其是一种水务监测杆，能满足大型水域或多水域间持续水文信息监测需求。

背景技术

随着我国经济的发展，越来越多的智能设备应用于水环境监测领域，极大地提高了水环境监测的整体能力。但是在大型/复杂水域中，不同地理特征会呈现不同气象特征，例如水域由于四周的山体或中间的小岛形成的当风面或背风面，会使水域形成不同的水动力场，从而形成不同的水质分布场；传统监测方案中，即使是大型/复杂水域，也仅在单个特征点设置单套小型水务监测站监测整个水域的环境信息；当对大型/复杂湖泊分区管理或多水域联合管理时，不同单位/研究团队均存在监测需求，会多点设置水务监测站，导致重复建设，增大了建设资金和维护难度。

设置水务监测站时，通常会在水域岸边固定设置监测柜或监测杆，例如《CN212031773-一种农业气象监测装置》通过延展底座将农业气象监测站深埋入土壤中，固定在一个的安装台上，并通过斜向上安装的太阳能板为整个气象监测装置提供所需电源；缺点在于此气象监测装置位置固定，不能自由改变监测点位置，即不能游走于多个水域之间实地监测不同水域的不同气象信息，也不能根据环境特征修正自身观察特征点，而且其挂载的太阳能板方向固定，充电能力非常有限，不能满足多负载负荷考能需求，更不能支撑监测装置机械运动的能耗需求。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有水务监测杆不能自行改变观测特征点位置，不能满足大型/复杂水域对不同特征点的环境监测需求，供电能力差，不能持续满足监测杆多类型种负荷的能耗需求。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：提供一种水务监测杆，可被设置于水域岸边并搭载电子仪器设备，水务监测杆的竖立主体部件为空心木杆、铁架或铁塔；所述水务监测杆的下部设置有控制箱，控制箱的安装高度应便于人工调试和维护，水务监测杆的中部设置有电源系统，电源系统的安装高度应满足防水、防潮和防人误碰的需求，水务监测杆的上部设置有气象设备、视频设备和通讯设备，气象设备、视频设备和通讯设备间的安装间隔，应满足相互之间无干扰的需求；

所述控制箱作为水务监测杆的控制中枢，连接并监控气象设备、视频设备、通讯设备和电源系统的运行工况；所述电源系统为控制箱、气象设备、视频设备、通讯设备提供工作电源；

所述水务监测杆可竖直地设置于水域岸边便于观测环境数据的特征位置；通过所述气象设备监测水域的气象信息；通过所述视频设备监视水域状态，以视频或图片的形式反馈水面情况；通过所述通讯设备与监控中心或用户终端交互信息，既可给监控中心或用户终端上报设备工况和监测数据，也可接收监控中心或用户终端的远程指令。

进一步的，所述水务监测杆的支撑框架具体包括底座支架、竖杆和横杆；所述底座支架设置于水域岸边，所述竖杆竖直地固定在底座支架上，所述横杆水平的固定在竖杆的上部。

进一步的，所述气象设备包括气温计、气压计、湿度仪、风速仪、风向仪、雨量计和太阳传感器，可同时监测水域的气温、气压、湿度、风速、风向、降雨量和太阳照射方向；

所述控制箱连接气温计、气压计、湿度仪、风速仪、风向仪、雨量计和太阳传感器，并实时读取气温计、气压计、湿度仪、风速仪、风向仪、雨量计和太阳传感器的监测数据；

所述横杆分为第一横杆和第二横杆；所述第一横杆的一端设置有气温计、气压计、湿度计和太阳传感器，另一端设置有通讯设备；所述第二横杆的一端设置有风速仪和风向仪，另一端设置有视频设备；所述雨量计设置于竖杆的顶端。

进一步的，所述电源系统包括太阳能板和电源箱，所述电源箱中设置有蓄电池和转换器；所述太阳能板设置在竖杆的一侧，所述电源箱设置在竖杆的另一侧；所述蓄电池作为水务监测杆的主电源，分别与太阳能板和转换器相连，其中所述太阳能板可吸收太阳能并给蓄电池充电，所述转换器将蓄电池的直流电转换为多路交流电和/或直流电，为水务监测杆上用电设备供电。

进一步的，所述竖杆的中部开设有挂载槽，所述挂载槽上设置有连接器，具体的，所述连接器的一端可旋转地套接于挂载槽中，另一端固定在所述太阳能板的背面，将太阳能板顶起。

进一步的，所述连接器包括连接环、连接杆、传动齿轮和角度电机；其中角度电机为步进电机或伺服电机；

所述连接环可旋转地套接于挂载槽中，所述连接杆一端水平固定在连接环上，另一端固定在太阳能板的背面，为使太阳能板最大化吸收太阳光，在固定太阳能板时，应使太阳能板的吸光面斜向上设置，斜向上的具体角度与被监测的水域的纬度有关，例如中国的太阳能板对应的倾斜角度通常为30度至60度；

所述传动齿轮包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定在角度电机的输出轴上，所述从动齿轮同心地固定在连接环的下端；

具体的，所述控制箱连接并监控角度电机的工况，所述控制箱根据太阳传感器的监测数据确定角度电机的动作幅度，当角度电机动作时，可驱动主动齿轮顺时针或逆时针转动，主动齿轮带动从动齿轮对应逆时针或顺时针转动，从动齿轮进而带动连接环、连接杆和太阳能板同步转动，确保太阳能板实时追踪太阳光，提高发电效率。

进一步的，所述电源系统还包括市电接口和继电器，所述市电接口设置于电源箱的底部，可有效防止雨水浸湿；所述市电接口可将市电引入水务监测杆，并作为水务监测杆的备用电源，所述市电接口经由继电器与转换器相连；所述转换器可将市电转换为多路交流电和/或直流电，其中转换器内还设置有可给蓄电池充电的转换电路；

具体的，所述控制箱连接并监控继电器的运行工况，当控制箱监测到电源系统中蓄电池的电量低于指定阈值20%至30%时，判定太阳能板对蓄电池的充电能力不足，则由控制箱接通市电接口和转换器之间的继电器，启动备用电源给水务监测杆供电，并同时通过转换器给蓄电池充电，直到蓄电池中充电量大于指定阈值90%至100%，则由控制箱断开市电接口和电源转换器之间的继电器。

进一步的，所述底座支架的底部设置有滑行台，所述滑行台的上端面设置有滑行电机和转向电机，所述滑行台的底端面设置有滑行轮；其中滑行电机为直流电机，转向电机为步进电机或伺服电机；

具体的，所述滑行台用于固定底座支架，所述滑行轮可在水域岸边滚动，从而改变水务监测杆的安放位置；

所述控制箱与滑行电机和转向电机相连，并监控滑行电机和转向电机的运行工况；

所述滑行轮分为动力轮和导向轮，所述滑行电机与动力轮成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆前进或后退，所述转向电机与导向轮成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆转向。

进一步的，所述通讯设备包括通讯电台、5G通讯卡和/或微波通讯器；其中5G通讯卡可设置于控制箱内，所述通讯电台和微波通讯器及其对应的天线设备可设置于第一横杆上；控制箱将处理的数据经由通讯设备主动实时上报给云端服务器的数据库，监控中心通过电脑或用户终端通过智能手机能接收云服务中心的水环境监测数据信息。

进一步的，所述视频设备包括主摄像头和副摄像头，主摄像头和副摄像头均具备多角度旋转、夜视和双向语音功能，其中主摄像头用于监视水域环境，并在水务监测杆移动时负责察看路况，副摄像头用于监视水务监测杆自身工况。

本实用新型相比现有技术具有优点为：本实用新型中水务监测杆具备可移动的监测能力，可对特定位置/断面/区域进行精准和长时间水务观察，所述连接器可自动改变太阳能板的迎光角度，提高了充电能力，可更好地支撑水务监测杆的耗能需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中水务监测杆的前视立体图。

图2为实施例中水务监测杆的后视立体图。

图3实施例中底座支架、竖杆和横杆孤立时的立体图。

图4为实施例中第一横杆的一端上气象设备的安装立体图。

图5为实施例中连接器和太阳能板孤立时的立体图。

图6为实施例中电源箱孤立时的立体图。

图中：1-控制箱；3-视频设备；4-通讯设备； 6-底座支架；7-竖杆；8-横杆；201-气温计；202-气压计；203-湿度仪；204-风速仪；205-风向仪；206-雨量计； 207-太阳传感器；501-太阳能板；502-电源箱；503-蓄电池；504-转换器；505-市电接口；601-滑行台；602-滑行电机；603-转向电机；604-动力轮；605-导向轮；701-挂载槽；702-连接器；703-连接环；704-连接杆；705-主动齿轮；706-从动齿轮；707-角度电机；801-第一横杆；802-第二横杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

实施例1，如图1-6所示，提供一种水务监测杆，可被设置于水域岸边并搭载电子仪器设备，水务监测杆的竖立主体部件为高3m的铁架；所述水务监测杆的下部设置有控制箱1，控制箱1的安装高度0.8m，便于人工调试和维护，水务监测杆的中部设置有电源系统，电源系统的安装高度1.2m，满足防水、防潮和防人误碰的需求，水务监测杆的上部设置有气象设备、视频设备3和通讯设备4，气象设备、视频设备3和通讯设备4间的安装间隔，应满足相互之间无干扰的需求；

所述控制箱1的内部安装有工控处理器，作为水务监测杆的控制中枢，连接并监控气象设备、视频设备3、通讯设备4和电源系统的运行工况；

所述电源系统为控制箱1、气象设备、视频设备3、通讯设备4提供工作电源；

所述水务监测杆可竖直地设置于水域岸边便于观测环境数据的特征位置，例如水域岸边最开阔的堤坝公路旁；通过所述气象设备监测水域的气象信息；通过所述视频设备3监视水域状态，以视频或图片的形式反馈水面情况，可对准出闸口水位线拍摄可反馈水位信息；通过所述通讯设备4与监控中心或用户终端交互信息，既要给监控中心或用户终端上报设备工况和监测数据，也要接收监控中心或用户终端的远程指令。

本实施例中，所述水务监测杆的支撑框架具体包括底座支架6、竖杆7和横杆8；所述底座支架6，变长为1m，可被设置于水域岸边，所述竖杆7高度3m、底部直径30cm，可竖直地固定在底座支架6上，所述横杆8长度1m，可水平的固定在竖杆7的上部。

本实施例中，所述气象设备包括气温计201、气压计202、湿度仪203、风速仪204、风向仪205、雨量计206和太阳传感器207，可同时监测水域的气温、气压、湿度、风速、风向、降雨量和太阳照射方向；

所述控制箱1连接气温计201、气压计202、湿度仪203、风速仪204、风向仪205、雨量计206和太阳传感器207，并实时读取气温计201、气压计202、湿度仪203、风速仪204、风向仪205、雨量计206和太阳传感器207的监测数据；

所述横杆8分为第一横杆801和第二横杆802，所述第一横杆801的一端设置有气温计201、气压计202、湿度计和太阳传感器207，另一端设置有通讯设备4；所述第二横杆802的一端设置有风速仪204和风向仪205，另一端设置有视频设备3；所述雨量计206设置于竖杆7的顶端；设置第一横杆801和第二横杆802之间角度和距离时，应以第一横杆801和第二横杆802上挂载的设备不相互影响为准，本实施例中第一横杆801和第二横杆802中心对齐，水平地插在竖杆7上部，其中第一横杆801紧挨着第二横杆802的底边设置，第一横杆801和第二横杆802交叉角度为60度。

本实施例中，所述电源系统包括太阳能板501和电源箱502，所述电源箱502中设置有蓄电池503和转换器504；所述太阳能板501设置在竖杆7的一侧，所述电源箱502设置在竖杆7的另一侧；所述蓄电池503作为水务监测杆的主电源，分别与太阳能板501和转换器504相连，其中所述太阳能板501可吸收太阳能并给蓄电池503充电，所述转换器504将蓄电池503的直流电转换为多路直流电，包括DC3.6V、DC12V、DC24V，为水务监测杆上用电设备供电。

本实施例中，所述竖杆7的中部开设有挂载槽701，所述挂载槽701上设置有连接器702，具体的，所述连接器702的一端可旋转地套接于挂载槽701中，另一端固定在所述太阳能板501的背面，将太阳能板501顶起。

本实施例中，所述连接器702包括连接环703、连接杆704、传动齿轮和角度电机707；其中角度电机707为永兴12GAN20伺服电机；其中挂载槽701直径20cm，连接环703的内径22cm；

所述连接环703可旋转地套接于挂载槽701中，为减小连接环703与挂载槽701之间的摩擦阻力，在连接环703与挂载槽701之间设置一个相适配的轴承；所述连接杆704一端水平固定在连接环703上，另一端固定在太阳能板501的背面，为使太阳能板501最大化吸收太阳光，在固定太阳能板501时，应使太阳能板501的吸光面斜向上设置45度；

所述传动齿轮包括相互啮合的主动齿轮705和从动齿轮706，所述主动齿轮705固定在角度电机707的输出轴上，所述从动齿轮706同心地固定在连接环703的下端；

具体的，所述控制箱1连接并监控角度电机707的工况，所述控制箱1根据太阳传感器207的监测数据确定角度电机707的动作幅度，当角度电机707动作时，可驱动主动齿轮705顺时针或逆时针转动，主动齿轮705带动从动齿轮706对应逆时针或顺时针转动，从动齿轮706进而带动连接环703、连接杆704和太阳能板501同步转动，确保太阳能板501实时追踪太阳光，例如早晨6点，控制箱1驱动角度电机707将太阳能板501对准东方，中午12点，控制箱1驱动角度电机707将太阳能板501对准南方，傍晚18点，控制箱1驱动角度电机707将太阳能板501对准正东方向，确保最大感光能力，提供发电效率。

本实施例中，所述电源系统还包括市电接口505和继电器，所述市电接口505设置于电源箱502的底部，可有效防止雨水浸湿；所述市电接口505可将市电引入水务监测杆，并作为水务监测杆的备用电源，所述市电接口505经由继电器与转换器504相连；所述转换器504可将市电转换为多路交流电和直流电，包括DC3.6V、DC12V、DC24V，其中转换器504内还设置有可给蓄电池503充电的转换电路；

具体的，水务监测杆固定在水域岸边后，由工作人员将市电连入市电接口505，所述控制箱1连接并监控继电器的运行工况，当控制箱1监测到电源系统中蓄电池503的电量低于指定阈值25%时，判定太阳能板501对蓄电池503的充电能力不足，则由控制箱1接通市电接口505和转换器504之间的继电器，启动备用电源给水务监测杆供电，并同时通过转换器504给蓄电池503充电，直到蓄电池503中充电量大于指定阈值95%，则由控制箱1断开市电接口505和电源转换器504之间的继电器。

本实施例中，所述底座支架6的底部设置有滑行台601，滑行台601为直径1.2m的正六边形、厚度20cm，滑行台601重量为50kg，确保整个水务监测杆的重心不超过0.8m；所述滑行台601的上端面设置有滑行电机602和转向电机603，所述滑行台601的底端面设置有滑行轮；其中滑行电机602为24V-600w直流串励电机，转向电机603为台达ASD-B2-0721-B伺服电机；

具体的，所述滑行台601用于固定底座支架6，所述滑行轮可在水域岸边滚动，从而改变水务监测杆的安放位置，尤其是可在平缓公路上移动，移动的最佳速度为2m/s；其中控制箱1的工控处理器中可存储地图并增加定位功能，从而具备自主路径规划和定位的能力；

所述控制箱1与滑行电机602和转向电机603相连，并监控滑行电机602和转向电机603的运行工况；

所述滑行轮分为动力轮604和导向轮605，所述滑行电机602与动力轮604成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆前进或后退，所述转向电机603与导向轮605成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆转向。

本实施例中，所述通讯设备4包括通讯电台、5G通讯卡和/或微波通讯器；其中5G通讯卡可设置于控制箱1内，所述通讯电台和微波通讯器及其对应的天线设备可设置于第一横杆801上；控制箱1将处理的数据经由通讯设备4主动实时上报给云端服务器的数据库，监控中心通过电脑或用户终端通过智能手机能接收云服务中心的水环境监测数据信息。

本实施例中，所述视频设备3包括主摄像头和副摄像头，主摄像头和副摄像头均具备多角度旋转、夜视和双向语音功能，其中主摄像头用于监视水域环境，并在水务监测杆移动时负责察看路况，副摄像头用于监视水务监测杆自身工况；本实施例中主摄像头型号为海尔WSC-570W摄像头，特点是双马达多角度旋转，红外夜视双向语音；副摄像头型号为海康威视DS-2CD3T2(4)6FDWD(A3)-L(8S)GLE。

实施例2，为了提高整个水务监测杆移动稳定性，可将蓄电池503的安装点往下移动，从而降低整个水域监测杆的重心高度；还可以增加更多横杆8以满足用户挂载更多设备的需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水务监测杆，其特征在于，所述水务监测杆的下部设置有控制箱（1），中部设置有电源系统，上部设置有气象设备、视频设备（3）和通讯设备（4）；

所述控制箱（1）作为水务监测杆的控制中枢，连接并监控气象设备、视频设备（3）、通讯设备（4）和电源系统的运行工况；

所述电源系统为控制箱（1）、气象设备、视频设备（3）、通讯设备（4）提供工作电源；

所述水务监测杆可竖直地设置于水域岸边，通过所述气象设备监测水域的气象信息，通过视频设备（3）定点监视水域状态，通过通讯设备（4）与监控中心或用户终端交互信息。

2.根据权利要求1所述的水务监测杆，其特征在于，所述水务监测杆包括底座支架（6）、竖杆（7）和横杆（8）；所述底座支架（6）设置于水域岸边，所述竖杆（7）竖直地固定在底座支架（6）上，所述横杆（8）水平的固定在竖杆（7）的上部。

3.根据权利要求2所述的水务监测杆，其特征在于，所述气象设备包括气温计（201）、气压计（202）、湿度仪（203）、风速仪（204）、风向仪（205）、雨量计（206）和太阳传感器（207），可同时监测水域的气温、气压、湿度、风速、风向、降雨量和太阳照射方向；

所述控制箱（1）连接气温计（201）、气压计（202）、湿度仪（203）、风速仪（204）、风向仪（205）、雨量计（206）和太阳传感器（207），并实时读取气温计（201）、气压计（202）、湿度仪（203）、风速仪（204）、风向仪（205）、雨量计（206）和太阳传感器（207）的监测数据；

所述横杆（8）分为第一横杆（801）和第二横杆（802）；所述第一横杆（801）的一端设置有气温计（201）、气压计（202）、湿度计和太阳传感器（207），另一端设置有通讯设备（4）；所述第二横杆（802）的一端设置有风速仪（204）和风向仪（205），另一端设置有视频设备（3）；所述雨量计（206）设置于竖杆（7）的顶端。

4.根据权利要求3所述的水务监测杆，其特征在于，所述电源系统包括太阳能板（501）和电源箱（502），所述电源箱（502）中设置有蓄电池（503）和转换器（504）；所述太阳能板（501）设置在竖杆（7）的一侧，所述电源箱（502）设置在竖杆（7）的另一侧；所述蓄电池（503）作为水务监测杆的主电源，分别与太阳能板（501）和转换器（504）相连，其中所述太阳能板（501）可吸收太阳能并给蓄电池（503）充电，所述转换器（504）将蓄电池（503）的直流电转换为多路交流电和/或直流电。

5.根据权利要求4所述的水务监测杆，其特征在于，所述竖杆（7）的中部开设有挂载槽（701），所述挂载槽（701）上设置有连接器（702），具体的，所述连接器（702）的一端可旋转地套接于挂载槽（701）中，另一端固定在所述太阳能板（501）的背面。

6.根据权利要求5所述的水务监测杆，其特征在于，

所述连接器（702）包括连接环（703）、连接杆（704）、传动齿轮和角度电机（707）；

所述连接环（703）可旋转地套接于挂载槽（701）中，所述连接杆（704）一端水平固定在连接环（703）上，另一端固定在太阳能板（501）的背面；

所述传动齿轮包括相互啮合的主动齿轮（705）和从动齿轮（706），所述主动齿轮（705）固定在角度电机（707）的输出轴上，所述从动齿轮（706）同心地固定在连接环（703）的下端。

7.根据权利要求4-6中任一所述的水务监测杆，其特征在于，所述电源系统还包括市电接口（505）和继电器，所述市电接口（505）设置于电源箱（502）的底部；所述市电接口（505）可将市电引入水务监测杆，并作为水务监测杆的备用电源，所述市电接口（505）经由继电器与转换器（504）相连；所述转换器（504）可将市电转换为多路交流电和/或直流电，其中转换器（504）内还设置有可给蓄电池（503）充电的转换电路。

8.根据权利要求7中所述的水务监测杆，其特征在于，所述底座支架（6）的底部设置有滑行台（601），所述滑行台（601）的上端面设置有滑行电机（602）和转向电机（603），所述滑行台（601）的底端面设置有滑行轮；

具体的，所述滑行台（601）用于固定底座支架（6），所述滑行轮可在水域岸边滚动，从而改变水务监测杆的安放位置；

所述控制箱（1）与滑行电机（602）和转向电机（603）相连，并监控滑行电机（602）和转向电机（603）的运行工况；

所述滑行轮分为动力轮（604）和导向轮（605），所述滑行电机（602）与动力轮（604）成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆前进或后退，所述转向电机（603）与导向轮（605）成套装配，可配合动作从而驱动水务监测杆转向。

9.根据权利要求8中所述的水务监测杆，其特征在于，所述通讯设备（4）包括通讯电台、5G通讯卡和/或微波通讯器；其中5G通讯卡可设置于控制箱（1）内，所述通讯电台和微波通讯器可设置于第一横杆（801）上。

10.根据权利要求9所述的水务监测杆，其特征在于，所述视频设备（3）包括主摄像头和副摄像头，主摄像头和副摄像头均具备多角度旋转、夜视和双向语音功能，其中主摄像头用于监视水域环境，并在水务监测杆移动时负责察看路况，副摄像头用于监视水务监测杆自身工况。

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