CN216013716U - 一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，涉及城市地表径流监测技术领域，解决了现有径流流量监测装置安装困难、测量精度低和分辨率低、连续监测难的技术问题。该装置包括径流收集器、多功能导流口和翻斗计量器；所述径流收集器、多功能导流口固定连接；所述径流收集器将地表径流收集后，通过所述多功能导流口将所述地表径流全部导入所述翻斗计量器中，所述翻斗计量器能够在所述地表径流的力矩作用下进行翻转，通过翻转次数对所述地表径流的流量进行计量并自动输出计量结果。本实用新型通过翻斗计量器中的翻转结构自动对城市地表径流测量，安装方便，成本低，精度高，采样分辨率高，实现长期连续测量。

Description

一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置

技术领域

本实用新型涉及城市地表径流监测技术领域，尤其涉及一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置。

背景技术

城市面源污染是指通过降雨将大气及地面上的污染物进行冲刷、裹挟，所形成的地表径流进入受纳水体后造成的污染现象。由于城市地表径流一般为无组织汇流，流量监测和水质采样困难。目前，城市地表径流过程监测包含流量堰法、流速计法等。流量堰法一般将堰板安置在雨水口内，但由于雨水口狭小，无法形成稳定流动，造成测量精度不高。流速计法的测量精度较高，一般安装在管渠中，但由于城市雨水口内排水管的尺寸较小(<300mm)，难以在排水管中安装普通的流量计。此外，对于人工采样方式，一般采用初期密集，后期疏散间隔采样，数据分辨率、准确度较低且人工采用耗时、耗力、耗资金，同时为了考虑不同降雨条件和不同下垫面类型的面源污染规律，常常需要增加降雨监测次数和代表性汇水区的数量。

因此，掌握不同下垫面面源污染规律及初期冲刷效应对于面源控制具有重要意义，但是现有地表径流流量的监测方式存在局限性，难以开展长期连续的自动监测。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有径流流量监测装置对无组织汇流收集困难，测量精度较低，安装困难，成本高，数据读取困难且样本量少，采样分辨率低，长期连续监测困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，以解决现有技术中存在的径流流量监测装置安装困难，地表径流收集难，测量精度和测量分辨率低，无法实现对地表径流进行长期连续自动检测的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，包括径流收集器、多功能导流口和翻斗计量器；所述径流收集器、多功能导流口固定连接；所述径流收集器将雨水口无组织汇流收集后，通过所述多功能导流口将所述雨水口无组织汇流全部收集导入所述翻斗计量器中，所述翻斗计量器能够在地表径流的力矩作用下进行翻转，通过翻转次数对所述地表径流的流量进行计量并自动输出计量结果。

优选的，所述翻斗计量器能够进行伸缩及调平固定。

优选的，所述流量自动监测装置还包括径流衔接池，所述径流衔接池能够承接所述多功能导流口流出的所述地表径流，并进行缓冲。

优选的，所述翻斗计量器包括本体、翻转结构和数据采集器；所述翻转结构、数据采集器均与所述本体固定连接；所述本体能够支撑所述翻转结构；所述翻转结构能够在所述地表径流的重力作用下产生力矩进行翻转；所述数据采集器能够对所述翻转次数进行数据采集。

优选的，所述本体包括支架、支撑件和缓冲件；所述支撑件用于支撑所述翻斗计量器；所述缓冲件与所述支架固定连接，所述支撑件能够在所述翻斗计量器固定时进行宽度调节，所述缓冲件能够减小在所述翻转结构翻转时的振动。

优选的，所述支架设置有凹槽，所述凹槽能够与所述径流衔接池的凸起结构契合，所述凹槽与所述径流衔接池的凸起结构的宽度相匹配。

优选的，所述翻转结构包括翻斗槽和翻转轴承；所述翻转轴承与所述翻斗槽固定，所述翻转轴承能够使所述翻斗槽在所述地表径流的重力作用下翻转更流畅；所述翻斗槽底部设置有固定件；所述固定件两端与所述翻转轴承活动连接，并对所述翻斗槽进行限位。

优选的，所述翻斗槽中间设置有隔板；所述隔板将所述翻斗槽分隔为第一翻斗槽和第二翻斗槽；所述第一翻斗槽、第二翻斗槽均能够进行双向翻转。

优选的，所述数据采集器与所述翻转结构固定；所述数据采集器能够对所述翻转结构的翻转次数进行计量，并将计量结果输出。

优选的，所述多功能导流口与所述径流收集器连接，所述多功能导流口的上方为格状结构，侧边为孔洞结构，所述格状结构与所述孔洞结构均能够将所述地表径流中的杂物进行隔离，并将所述地表径流全部输出。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本实用新型通过翻斗计量器中翻转结构的翻转对地表径流进行测量，翻斗计量器安装方便，在测量的过程中，无需人工操作，就能自动对无组织的地表径流进行测量，成本低，测量精度和分辨率高，数据读取方便，并且能够实现长期连续性的测量。

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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中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，附图中：

图1是本实用新型基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量的自动监测装置实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例翻斗计量器第一视角立体图；

图3是本实用新型实施例翻斗计量器第二视角立体图；

图4是本实用新型实施例径流收集器与多功能导流口连接示意图；

图5是本实用新型实施例径流衔接池与翻斗计量器连接示意图；

图6是本实用新型实施例翻转装置原理图；

图7是本实用新型实施例径流衔接池前视图；

图8是本实用新型实施例翻斗计量器支架俯视图；

图9是本实用新型实施例多功能导流口侧视图；

图10是本实用新型实施例径流收集器俯视图。

图中：1、径流收集器；2、多功能导流口；3、径流衔接池；31、凸起结构；4、翻斗计量器；41、本体；411、支架；4111、凹槽；412、支撑件； 413、缓冲件；42、翻转结构；421、翻斗槽；4211、第一翻斗槽；4212、第二翻斗槽；4213、隔板；422、翻转轴承；423、固定件；43、数据采集器； 431、干簧管；432、磁铁。

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，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是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和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

实施例：

如图1-3所示，本实用新型提供了一种基于城市下垫面地表径流的自动流量监测装置，包括径流收集器1、多功能导流口2和翻斗计量器4；径流收集器1契在雨水口雨水篦子的边缘上，直接与雨水篦子固定连接(连接方式优选为胶封连接，防止雨水从边缘缝隙进入)，经过雨水篦子的地表径流全部流进径流收集器1中，径流收集器有效的将来自各方向的地表径流进行收集，使收集的所有地表径流全部进入多功能导流口。径流收集器1与多功能导流口2固定连接(固定连接方式为利用不透水胶进行胶封，利用不透水胶进行胶封是为了避免地表径流由于固定安装不到位导致地表径流的流失，影响测量精度)，通过多功能导流口2将地表径流经径流衔接池3全部导入翻斗计量器4。地表径流经过多功能导流口2后，流入至翻斗计量器4，翻斗计量器4中的在翻斗槽421达到翻转条件后，在地表径流的力矩(重心与支点不在同一线上从而产生力矩)作用下进行翻转(无需电源，依据雨水径流的动力进行翻转)，从而实现对地表径流的全自动监测；数据采集器43 对翻转结构42的翻转次数进行计数，在利用本实用新型对地表径流进行监测时，无需考虑降雨不规律等因素，可以实现对整个降雨过程的全周期监测，只要地表径流致使翻转结构42翻转后，数据采集器便会将其数据进行记录，翻转结构42和数据采集器43的结合能实现对地表径流的全自动监测。在本实用新型中，通过翻斗计量器4中翻转结构42的翻转对自动对地表径流进行测量，通过对无组织径流进行汇流，并对其按照翻斗计量器4的体积进行等体积分割，基于翻转次数(第一翻斗槽4211和第二翻斗槽4212的容积相等，可直接对翻转次数进行计量)对地表径流的流量进行计量并输出计量结果，将测量的翻转次数传输至显示装置，实现对地表径流的测量。同时，翻斗计量器4体积可根据需要设置，实现高的监测分辨率，计量输出结果最快可达到1S一次，在测量的过程中，无需人工操作，成本低，使用寿命长，且测量精度较高，数据读取方便，并且实现对地表径流的全周期测量。

作为可选的实施方式，如图9-10所示，多功能导流口2与径流收集器1 连接，多功能导流口2的材质优选为不锈钢，不锈钢有良好的的耐腐蚀性能，能够应对下水道内部潮湿的恶劣环境。多功能导流口2的中部设置有卡托，卡托的设置为了在实际安装过程中便于与径流收集器1安装，多功能导流口 2的上方为格状结构(优选为田字格状)，侧边为孔洞结构(可以为圆孔结构，方孔结构，本实用新型中优选为圆孔结构)。如图4所示当地表径流流量不大时，地表径流经过径流收集器1至多功能导流口2后，地表径流直接从侧边的孔洞向下进行导流，此时因水体流动进入到径流收集器1的树叶等杂物将被隔挡在径流收集器1底部；当地表径流较大时，侧边的孔洞结构导流能力不足，径流就从上方的格状结构进行导流，使地表径流全部进入，上方的格状结构能够对落叶等杂物起到一定隔离作用，防止杂物将多功能导流口2堵塞，导致地表径流无法正常输出至径流衔接池3。多功能导流口2的出水口为完全开口，实现地表径流的快速通过，并且高度较高，能够配合径流衔接池3，防止地表径流溅出。在本实用新型中，格状结构与孔洞结构能够将地表径流中的杂物进行隔离，并将地表径流全部输出，从而实现对地表径流的准确测量。

作为可选的实施方式，自动流量监测装置还包括径流衔接池3，径流衔接池3与多功能导流口2的出水口连接，地表径流通过多功能导流口2流入径流衔接池3，径流衔接池3承接多功能导流口2流出的地表径流的同时，也会对地表径流进行缓冲。如图5所示，在本实用新型中，径流衔接池3有三大作用：配合下方翻斗计量器4的横向凹槽4111进水口，可进行左右移动，保证衔接池中心对准上方多功能导流口2，便于安装；配合上方多功能导流口2(导流口下方高度与衔接池深度契合)，最大程度防止径流发生飞溅、溢流；对上方多功能导流口2流出的地表径流进行缓冲处理(径流衔接池3具有一定体积，能够容纳径流)，保证翻斗计量器4测量精度。

作为可选的实施方式，如图2所示，翻斗计量器4包括本体41、翻转结构42和数据采集器43；翻转结构42、数据采集器43均与本体41固定连接；本体41能够支撑翻转结构42；翻转结构42能在地表径流的重力作用下产生力矩进行翻转；数据采集器43能够对翻转次数进行数据采集。本体41包括支架411、支撑件412和缓冲件413；支撑件412用于支撑翻斗计量器4，支撑件412为可伸缩结构，此伸缩结构的空间安装适应性高，由于使用环境的不同，在安装翻斗计量器4时，支撑件实现将翻斗计量器4调平的目的，将翻斗计量器4调平后再进行固定，避免翻斗计量器4在使用过程中出现侧翻或侧倾的情况发生；支撑件412可根据雨水口的具体尺寸进行调节安装，实现在不同使用条件下保证翻斗计量器4的安装固定，并应对各种尺寸雨水口尺寸，使之完整贴合雨水口。支撑件412利用可伸缩结构另一方面也便于本实用新型的安装、拆卸，后期维修和维护以及设备迁移等，具体而言，如图 2所示，支撑件412包括脚杯和调节杆，调节杆的两端设置有两个脚杯，脚杯可通过胶接、螺钉或真空结构等与下水道的内壁固定连接，从而实现本实用新型的整体固定，避免工作过程中滑落，调节杆可通过螺纹、卡扣等结构调节两端脚杯之间的距离。缓冲件413(优选为四个)固定在支架411上，在翻斗槽421进行翻转时，缓冲件413对翻斗槽421带来的冲击力进行缓冲，避免由于翻斗槽421的冲击过大带来的不利影响，同时减轻翻斗槽421翻转时的振动。

作为可选的实施方式，如图7-8所示，支架411设置有凹槽4111，凹槽 4111能够与径流衔接池3的凸起结构31契合，凹槽4111与径流衔接池3 的凸起结构31的宽度相匹配，凸起结构31的长度比凹槽4111的长度短，凸起结构31能在凹槽4111内进行左右移动，使径流衔接池3的进水口与多功能导流口2对接，使地表径流全部进入径流衔接池3。

作为可选的实施方式，如图3所示，翻转结构42包括翻斗槽421和翻转轴承422；在本实用新型中，翻转轴承422优选为嵌入式翻转轴承，嵌入式翻转轴承能够确保翻斗容积的稳定性(长期有效性性)与高准确性(使翻斗容积更加接近理论翻转容积，减小因翻转中心摩擦等引起的误差，翻转体积不依赖于安装过程的松紧程度)。翻转轴承422与翻斗槽421固定，翻转轴承422能够使翻斗槽421在地表径流的重力作用下使翻转更加流畅。翻斗槽421底部设置有固定件423，固定件423两端与翻转轴承422活动连接，固定件423还对翻斗槽421进行限位。翻斗槽421中间设置有隔板4213，隔板4213将翻斗槽421分隔为第一翻斗槽4211和第二翻斗槽4212，第一翻斗槽4211、第二翻斗槽4212均能够进行双向翻转，当第一翻斗槽4211翻转后，第二翻斗槽4212升高用于承接来自径流衔接池3的地表径流，当第二翻斗槽4212达到翻转条件后，进行翻转，第二翻斗槽4212升高，循环往复。第一翻斗槽4211和第二翻斗槽4212尺寸可根据需要设置，对于不同汇水面积、不同降雨状况的路面径流，可选择相应规格尺寸的第一翻斗槽4211和第二翻斗槽4212，第一翻斗槽4211和第二翻斗槽4212容积较大时，应用于汇水面积大或降雨雨强大的雨水口监测，容积较小时，应用于汇水面积小或降雨雨强小的雨水口监测，同时，本实用新型安装方便，还可以针对不同月份，不同地点的历年降水数据，安装合适的容量的翻斗槽421，进一步提高本实用新型的适用性。

在本实用新型中，翻斗槽421的翻转是由中心位移失去平衡而翻转的原理制成，翻转装置(翻斗槽)原理图如图6所示，当计量翻斗为空斗时，其重心在中心隔板4213的一定高度A处。空斗产生的重力G₁，距支点O垂直距离为L，这时空斗产生的力矩M₁为

M₁＝L×G₁

当计量斗内盛有液体后，其重心在三角形容器的垂直平分面某一点B上，该点对支点O的垂直距离为1。

当斗内液体产生的重力为G₂时，其产生的力矩M₂为

M₂＝l×G₂

当M₂≥M₁+M₀时，计量翻斗即自行翻转。即

l₂×G₂≥L×G₁+M₀

式中M₀摩擦力产生的力矩。

在斗形计量容器两侧端面上设有固定轴，使翻斗始终保持一个斗处于进液位置，另一个斗处于出液位置。当进液斗达到翻转重量时便翻转为出液位置，出液斗立即进入进液位置，如此循环往复实现连续计量。

作为可选的实施方式，数据采集器43与翻转结构42固定；在本实用新型中，数据采集器43选用的是干簧管431，干簧管431的体积小、重量轻，易于安装并且不显眼。由于操作开关体积很小，因而无需复杂的凸轮或曲柄，不会出现金属疲劳现象，保证了几乎无限的使用寿命，实际使用过程中，可以实现千次翻转使用后再进行维护。磁簧开关的开关元器件被密封于惰性气体中，不与外界环境接触，减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化，并防止外界蒸汽和灰尘等杂质对接点的侵蚀，工作寿命长。在本实用新型中，干簧管431与磁铁432配套使用，干簧管431安装在翻斗槽421的隔板4213上，磁铁432安装在本体41的支架411上，在翻斗槽421进行翻转时，干簧管431与磁铁432接近后对翻转次数进行计量，并将计量结果输出至显示装置。

实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，包括径流收集器、多功能导流口和翻斗计量器；所述径流收集器、多功能导流口固定连接；所述径流收集器将雨水口无组织汇流收集后，通过所述多功能导流口将所述雨水口无组织汇流全部收集导入所述翻斗计量器中，所述翻斗计量器能够在地表径流的力矩作用下进行翻转，通过翻转次数对所述地表径流的流量进行计量并自动输出计量结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述翻斗计量器能够进行伸缩及调平固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述流量自动监测装置还包括径流衔接池，所述径流衔接池能够承接所述多功能导流口流出的所述地表径流，并进行缓冲。

4.根据权利要求3所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述翻斗计量器包括本体、翻转结构和数据采集器；所述翻转结构、数据采集器均与所述本体固定连接；所述本体能够支撑所述翻转结构；所述翻转结构能够在所述地表径流的重力作用下产生力矩进行翻转；所述数据采集器能够对所述翻转次数进行数据采集。

5.根据权利要求4所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述本体包括支架、支撑件和缓冲件；所述支撑件用于支撑所述翻斗计量器；所述缓冲件与所述支架固定连接，所述支撑件能够在所述翻斗计量器固定时进行宽度调节，所述缓冲件能够减小在所述翻转结构翻转时的振动。

6.根据权利要求5所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述支架设置有凹槽，所述凹槽能够与所述径流衔接池的凸起结构契合，所述凹槽与所述径流衔接池的凸起结构的宽度相匹配。

7.根据权利要求4所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述翻转结构包括翻斗槽和翻转轴承；所述翻转轴承与所述翻斗槽固定，所述翻转轴承能够使所述翻斗槽在所述地表径流的重力作用下翻转更流畅；所述翻斗槽底部设置有固定件；所述固定件两端与所述翻转轴承活动连接，并对所述翻斗槽进行限位。

8.根据权利要求7所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述翻斗槽中间设置有隔板；所述隔板将所述翻斗槽分隔为第一翻斗槽和第二翻斗槽；所述第一翻斗槽、第二翻斗槽均能够进行双向翻转。

9.根据权利要求4所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述数据采集器与所述翻转结构固定；所述数据采集器能够对所述翻转结构的翻转次数进行计量，并将计量结果输出。

10.根据权利要求1所述的一种基于悬挂式翻斗的城市雨水口流量自动监测装置，其特征在于，所述多功能导流口与所述径流收集器连接，所述多功能导流口的上方为格状结构，侧边为孔洞结构，所述格状结构与所述孔洞结构均能够将所述地表径流中的杂物进行隔离，并将所述地表径流全部输出。

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