CN220871849U - 一种实时水位测量的多模水位计装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种实时水位测量的多模水位计装置，包括支撑柱，支撑柱上固定有横杆，横杆处于水面上方；横杆上固定有用于监测水位的雷达监测器；支撑柱上连接有拉伸杆，拉伸杆处于水面上方；拉伸杆上固定有第一连接管，第一连接管上套设有用于浮在水面上的浮块，浮块能沿第一连接管的轴线移动；拉伸杆上固定有距离传感器接收端，浮块上固定有用于给距离传感器接收端发出信号的距离传感器发射端。该装置利用距离传感器发射端和距离传感器接收端进一步获得水位，对雷达监测器测得的水位进行验证，提高雷达监测器测得水位的可靠性。

Description

一种实时水位测量的多模水位计装置

技术领域

本实用新型属于水位测量装置领域，具体涉及一种实时水位测量的多模水位计装置。

背景技术

水位是指自由水面相对于某一基面的高程，该基面可以是以某处特征海平面高程作为零点水准基面，称为绝对基面，常用的是黄海基面。也可以用特定点高程作为参证计算水位的零点，称测站基面。

常用地测量水位的方式，是利用雷达监测器。当雷达监测器工作时，发射器会发出雷达波，这些波会经过空气并沿着不同介质的边界反射回来。当雷达波遇到水面时，一部分波会被水吸收，而另一部分波会继续反射回来。接收器会接收到这些反射回来的波，并根据波的时间延迟来计算水面的高度。

但是只采用雷达监测器一种设备，所测量的水位可信度低。

实用新型内容

本实用新型的一种实时水位测量的多模水位计装置，其采用另一个测量组件来辅助证明，雷达监测器测量的水位，让测量的水位可靠性变高。

为了实现上述目的，本实用新型的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，包括支撑柱，支撑柱上固定有横杆，横杆处于水面上方；横杆上固定有用于监测水位的雷达监测器；支撑柱上连接有拉伸杆，拉伸杆处于水面上方；拉伸杆上固定有第一连接管，第一连接管上套设有用于浮在水面上的浮块，浮块能沿第一连接管的轴线移动；拉伸杆上固定有距离传感器接收端，浮块上固定有用于给距离传感器接收端发出信号的距离传感器发射端。

进一步地，所述第一连接管上设有第二连接管，第一连接管套设在第二连接管上，第二连接管能相对于第一连接管移动；第二连接管的上端处于第一连接管中，第二连接管的下端穿出第一连接管，第二连接管的下端固定连接有配重球，第二连接管上设有低水位传感器，第一连接管上设有高水位传感器；所述第一连接管和第二连接管上均设置有刻度线。

第二连接管上的刻度线，可以让人获知配重球到第一连接管下端的距离；也可以让人获知配重球到低水位传感器的距离。第一连接管上的刻度线，可以让人获知高水位传感器到第一连接管下端的距离。低水位传感器在水位下降并漏出水面时，低水位传感器检测的压力信号从有到无，从而通过单片机判断，水位低于低水位传感器。相同的，水没过高水位传感器，低水位传感器检测的压力从无到有，从而通过单片机判断，水位高于高水位传感器。水位在低水位传感器和高水位传感器之间时，通过低水位传感器检测的压力数值，可以获知低水位传感器到水面自由面的深度，再加上之前低水位传感器到配重球的距离，就可以知晓水深。

进一步地，所述拉伸杆活动式卡设在支撑柱上，拉伸杆能沿支撑柱的径向方向滑动。

将拉伸杆设置成能沿支撑柱的径向方向移动，可以在支撑柱的径向方向上，调整拉伸杆的端部与支撑柱之间的距离，从而能确保第二连接管上的配重球能进入到水面中，也保证浮块能浮于水面上。不会出现因为第二连接管不能够着水面，拆卸固定板重新更换位置的情况。

进一步地，所述支撑柱和拉伸杆之间设有斜撑组件，斜撑组件包括第一套管，第一套管套设在支撑柱上，第一套管与支撑柱固定连接，第一套管上设有加强杆，加强杆的一端与第一套管固定连接，加强杆的另一端固定连接有第二套管，第二套管套设在拉伸杆上，第二套管的内壁与拉伸杆的外壁抵接，拉伸杆能相对于第二套管移动。

拉伸杆端部与支撑柱的距离越远，拉伸杆越容易弯折，通过设置斜撑组件，让拉伸杆的受力点靠近其中心，减少拉伸杆折断的情况。

进一步地，所述横杆上固定连接有太阳能板，太阳能板与雷达监测器、距离传感器接收端和距离传感器发射端电性连接。

在有光的情况下，能给各个传感器供电，节约能源。

进一步地，所述横杆上固定有用于监测水面的监控器，支撑柱上固定有用于监测雨量的雨量传感器，支撑柱上固定有用于控制雷达监测器和距离传感器发射端发出监测信号的设备箱。

雨量传感器检测到有雨时，给设备箱中单片机发送信号，单片机就可以控制监控器拍摄水面照片返回给单片机，单片机又可以通过WIFI将图片放送给终端，由人控制，通过终端给单片机发送控制信号，由单片机再给雷达监测器和距离传感器发射端发送控制信号，雷达监测器和距离传感器发射端分别对水位进行监测。

有益效果

1、由雷达监测器对水位进行监测，同时也通过距离传感器发射端和距离传感器接收端对水位进行监测，两者数值在设定阈值内，则雷达监测器的监测效果是可信的，可以认为雷达监测器检测的水位值就是真实地水位值；反之，则雷达监测器监测的数值不可信，对雷达监测器或者距离传感器之一进行检修。

2、可以通过WIFI模块远程控制雷达监测器和距离传感器发射端发送信号.

3、可以通过监控器观察水面情况，由终端处的人判断，是否控制设备箱中的单片机发出测量水位的控制信号。

附图说明

图1是本装置整体的结构示意图；

图2是第一连接管和第二连接管的剖视图；

图3是本装置使用时的原理图。

附图标记：1、固定板；2、螺栓；3、支撑柱；4、横杆；5、雷达监测器；6、拉伸杆；7、第一套管；8、第二套管；9、加强杆；10、安装块；11、第一连接管；12、第二连接管； 13、高水位传感器；14、低水位传感器；15、浮块；16、距离传感器发射端；17、距离传感器接收端；18、雨量传感器；19、监控器；20、设备箱；21、太阳能板；22、配重球。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种实时水位测量的多模水位计装置，包括固定板1，固定板1上开设有多个螺孔，螺孔中一一对应地螺纹连接有螺栓2，螺栓2将固定板1固定在地面上。

固定板1的上表壁固定连接有支撑柱3，支撑柱3的轴线沿竖向设置。支撑柱3上固定有横杆4，横杆4的轴线沿支撑柱3的径向设置。横杆4上固定连接有雷达监测器5，雷达监测器5处于水面上方。雷达监测器5向下发出超声波，超声波遇到水面后会发射，通过计算超声波从发出到被反射回并被接收的时间，乘以声速再除以2，可以计算出雷达监测器5到水面的距离，即为水位。

见图1，支撑柱3上设有拉伸杆6，拉伸杆6沿支撑柱3的径向设置。支撑柱3上设有穿孔，穿孔沿径向贯穿支撑柱3。拉伸杆6活动式卡设在支撑柱3上，且拉伸杆6活动式卡设在穿孔的内壁上，拉伸杆6能沿穿孔的轴线滑动。

拉伸杆6与支撑柱3之间设有斜撑组件，斜撑组件包括：

第一套管7，第一套管7套设在支撑柱3上，第一套管7的内壁与支撑柱3的外壁抵接，第一套管7与支撑柱3固定连接；

第二套管8，第二套管8套设在拉伸杆6上，第二套管8的内壁与拉伸杆6的外壁抵接，拉伸杆6能沿第二套管8的轴线相对于第二套管8移动；

加强杆9，加强杆9的两端分别与第一套管7外壁和第二套管8的外壁固定连接。

拉伸杆6的一端端部固定连接有安装块10，安装块10上固定连接有第一连接管11，第一连接管11的轴线沿竖向设置，安装块10上固定连接有距离传感器接收端17。第一连接管11处于水面上方。

见图1，第一连接管11上设有第二连接管12，第一连接管11套设在第二连接管12上，第二连接管12的轴线沿竖向设置。第二连接管12的下端，穿出第一连接管11。第二连接管12的下端固定连接有配重球22，配重球22沉入水底，第二连接管12的上端处于水面上方。第二连接管12能沿第一连接管11的轴线，相对于第一连接管11滑动。

见图1，第一连接管11上固定有高水位传感器 13。第二连接管2上固定有低水位传感器14。高水位传感器 13位于低水位传感器14的上方。高水位传感器13位于水面上方，低水位传感器14位于水中。高水位传感器 13和低水位传感器14，内设压力监测元件，通过监测水的压力变化，实现监测水位的目的。

第一连接管11上套设有浮块15，浮块15也套设在第二连接管12上。浮块15能在水的浮力下浮于水面上，浮块15能沿第一连接管11和第二连接管12的轴线移动，高水位传感器 13和低水位传感器14设计时外径小于浮块15的内径，不能影响浮块15的上下移动。

浮块15的上表壁固定连接有距离传感器发射端16。距离传感器发射端16位于距离传感器接收端17的下方。

支撑柱3上固定有雨量传感器18，属于现有技术，可以直接购买获得。雨量传感器18通常由一个漏斗状的容器和一个电导性传感器组成。当雨水从漏斗流入容器时，传感器会检测到水的存在并将其转化为电信号。这个电信号的强度与降雨量的多少成正比。雨量传感器18通常由一个漏斗状的容器和一个电导性传感器组成。当雨水从漏斗流入容器时，传感器会检测到水的存在并将其转化为电信号。这个电信号的强度与降雨量的多少成正比。

横杆4上固定连接有监控器19，用于监控水面情况。

支撑柱3上还固定有设备箱20，设备箱20中有用于接收雨量控制器、高水位传感器13、低水位控制器、雷达监测器5、距离传感器、监控器19等信息的单片机，也是就是说，前述传感器均与单片机电性连接，单片机对上述各个传感器统一控制和接收信息，该单片机又搭载WIFI模块，用于将上述检测到的信息在局域网内发送给终端（电脑），由终端对这些信息进行处理。

横杆4上固定连接有太阳能板21，太阳能板21用于和上述的雨量控制器、高水位传感器 13、低水位控制器、雷达监测器5、距离传感器、监控器19和设备箱20中单片机电性连接，给上述设备提供电力。

见图3，使用过程：

S1:将固定板安装在岸边的地面上，雷达监测器5和配重球22均处于水面的上方；配重球22无法到达水面的上方，可以通过拉伸杆6的移动，控制配重球22到支撑柱3的距离，直至配重球能到达水面上方。将雷达监测器5设置在横杆4上，雷达监测器5就处于背景技术提到的测站基面。

S2：终端通过WIFI模块控制设备箱20中的单片机发出控制信号，单片机控制雷达监测器5向下发出一次超声波，超声波经过水面后反射，通过计算发出超声波从发出到被反射回并被接收的时间，乘以声速除以2，可以计算出雷达监测器5到水面的距离，即为水位。假设测量的水位值为P1。

S2：在配重球22的自重下，配重球22沉入到水底，配重球22的下端到低水位传感器14的距离为X1（近似看作低水位传感器14到水底的距离为X1），第一连接管11和第二连接管12上均有刻度线，所以很容易设置好低水位传感器14的位置。低水位传感器14位于水中，配重球22沉在水底。

S3：由于第一连接管11是处于水面上方的，所以很容易根据第一连接管11上的刻度，知晓高水位传感器 13与第一连接管11下端的距离，假设为X3。也很容易根据第二连接管12上端的刻度，获知第一连接管11下端到水底的距离，假设是X2；则不难算出，高水位传感器 13到达水底的距离为X2+X3。

S4：浮块15浮于水面上，终端通过WIFI模块控制设备箱20中的单片机发出控制信号，单片机控制浮块15上的距离传感器发射端16向上发出一次超声波，距离传感器接收端17接收到距离传感器发射端16发出的超声波（由于超声波是以波的形式传播，所以即使浮块15绕第一连接管11的轴线转动，距离传感器接收端17依然接收地到超声波），通过计算超声波发出的时间，以及传感器接收端接收到超声波的时间差，乘以声速，就可以计算出，水面到传感器接收端的距离，假设是P2。

S5：过了一段时间，水面的水位发生变化。

S6：终端通过WIFI模块控制单片机发出控制信号，设备箱20中的单片机再次控制雷达监测器5向下发出一次超声波，测出雷达监测器5到水面的距离，假设为P3。

S7：同理，设备箱20中的单片机再次控制距离传感器发射端16发射一次超声波，距离传感器接收端17接收到超声波，接收到传感器接收端到水面的距离为P4。

S8：完全不考虑传感器的误差，单片机计算的值应该是：

∣P1-P3∣＝∣P2-P4∣，差值的绝对值是相等的。实际情况下，由于传感器有误差，所以设定阈值，在阈值内就可以认为是正确的，如果∣P1-P3∣与∣P2-P4∣的差值小于阈值，如5cm，则认为雷达监测器5监测的水位是正确的，雷达监测器5具有可信度；否则，则认为雷达监测器5和距离传感器两者之一出现了问题，雷达监测器5不具有可信度，及时检修该装置。

S9：低水位传感器14由于在水面下，所以本来会有水的压力信号转化为电信号并传给设备箱20中的单片机，当水位低于低水位传感器14，水的压力信号消失，没有电信号传给单片机，此时单片机则判定，水位低于了低水位传感器14，即水深低于X1。相反的，高水位传感器 13本来在水面上，是没有水的压力转化为电信号传递给单片机，当水位高于高水位传感器 13时，单片机接收到来自高水位传感器 13发出信号，信号从无变有，单片机判定，水位到达了高水位传感器 13所在位置，即水深高于X2+X3。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，包括支撑柱，支撑柱上固定有横杆，横杆处于水面上方；横杆上固定有用于监测水位的雷达监测器；支撑柱上连接有拉伸杆，拉伸杆处于水面上方；拉伸杆上固定有第一连接管，第一连接管上套设有用于浮在水面上的浮块，浮块能沿第一连接管的轴线移动；拉伸杆上固定有距离传感器接收端，浮块上固定有用于给距离传感器接收端发出信号的距离传感器发射端。

2.根据权利要求1所述的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，所述第一连接管上设有第二连接管，第一连接管套设在第二连接管上，第二连接管能相对于第一连接管移动；第二连接管的上端处于第一连接管中，第二连接管的下端穿出第一连接管，第二连接管的下端固定连接有配重球，第二连接管上设有低水位传感器，第一连接管上设有高水位传感器；所述第一连接管和第二连接管上均设置有刻度线。

3.根据权利要求1所述的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，所述拉伸杆活动式卡设在支撑柱上，拉伸杆能沿支撑柱的径向方向滑动。

4.根据权利要求3所述的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，所述支撑柱和拉伸杆之间设有斜撑组件，斜撑组件包括第一套管，第一套管套设在支撑柱上，第一套管与支撑柱固定连接，第一套管上设有加强杆，加强杆的一端与第一套管固定连接，加强杆的另一端固定连接有第二套管，第二套管套设在拉伸杆上，第二套管的内壁与拉伸杆的外壁抵接，拉伸杆能相对于第二套管移动。

5.根据权利要求2所述的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，所述横杆上固定连接有太阳能板，太阳能板与雷达监测器、距离传感器接收端和距离传感器发射端电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种实时水位测量的多模水位计装置，其特征在于，所述横杆上固定有用于监测水面的监控器，支撑柱上固定有用于监测雨量的雨量传感器，支撑柱上固定有用于控制雷达监测器和距离传感器发射端发出监测信号的设备箱。