水文监测支架及装置 |
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| 申请号 | CN201710830916.3 | 申请日 | 2017-09-15 | 公开(公告)号 | CN107444571A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 刘风学; | 发明人 | 刘风学; 扈仕娥; 王景礼; 赵宏欣; 杨青惠; 张明; 郭金星; 董磊; 董韬; 张佳; 陈若楠; 尚华超; 代永辉; 代永磊; 姜苗苗; 李彦帮; 王志强; 孟祥明; 张冬; 冯浩; | ||||
| 摘要 | 本 申请 的 水 文监测 支架 ，包括连接部、夹持部和驱动部。连接部用于将水文监测支架固定在船体上。夹持部和驱动部设于连接部上，夹持部用于夹持悬杆，驱动部用于驱动夹持部动作从而驱动悬杆朝向或背离水面移动。水文监测装置包括水文监测支架和悬杆。水文检测支架主要用于将悬杆固定在冲锋舟的船舷上，变传统的手持悬杆为机构装夹悬杆和电动式的驱动悬杆移动，解决了人员手持悬杆测验时，上下抖动，左右摇摆等不利因素。本申请的水文监测支架及装置能够对悬杆形成稳定地装夹和电动传送，是一种水文测验检测精准、操作省 力 的水文监测支架及装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.水文监测支架，包括用于将所述水文监测支架固定于船体上的连接部，其特征在于，所述水文监测支架还包括夹持部和驱动部，所述驱动部和所述夹持部设于所述连接部上； |
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| 说明书全文 | 水文监测支架及装置技术领域[0001] 本申请涉及水文监测设备领域，具体而言，涉及水文监测支架及装置。 背景技术[0002] 水文监测是指通过科学方法对自然界水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等的一个复杂而全面的系统工程，监测内容包括：水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。 [0003] 黄河花园口到孙口水文站属于游荡型河段，在这段河流有花园口水文站、夹河滩水文站、高村水文站、孙口水文站。这4个水文站的测流断面在枯水期经常会出现夹沟，由于水深较浅，大型测量船舶无法进入测验断面，造成日常测验不能进行。这时，一般只能应用吃水比较浅的冲锋舟来进行流量测验。再有就是在洪水漫滩后，左右两岸滩地上水部分也需要应用冲锋舟进行测验。利用冲锋舟测验的还有口门测验等。目前为止，利用冲锋舟测验大多采用手持式悬杆测量或悬索测验。利用手持式悬杆测验劳动强度大，测验精度低；利用悬索测验容易出现悬索偏角，同样降低测验精度。为了解决这一现状问题，经过调研、考察决定对冲锋舟悬杆测量进行技术更新改造。 [0004] 申请内容 [0006] 本申请的目的由以下技术方案实现： [0007] 本申请提供一种水文监测支架，包括用于将所述水文监测支架固定于船体上的连接部，所述水文监测支架还包括夹持部和驱动部，所述驱动部和所述夹持部设于所述连接部上；所述夹持部用于夹持悬杆，所述驱动部通过驱动所述夹持部驱动所述悬杆朝向或背离水面移动。 [0008] 在示例性实施例中，所述驱动部为旋转动力单元，所述夹持部为由所述驱动部驱动旋转的夹送滚轮。采用夹送滚轮驱动悬杆移动的夹送方式，使得夹持部可以在相对连接部固定的条件下驱动悬杆移动，结构相对简单。 [0009] 在示例性实施例中，所述夹持部包括两排所述夹送滚轮，一排所述夹送滚轮为主动滚轮，另一排所述夹送滚轮为从动滚轮。两排夹送滚轮对悬杆的夹送更加稳定，导向更稳定。 [0010] 在示例性实施例中，所述水文监测支架还包括计米器，所述计米器设于所述从动滚轮上用于监测所述从动滚轮的矢量转动圈数。从动滚轮在悬杆移动时发生滚动，对从动滚轮的矢量转动圈数的计数能够更加精确地测得悬杆的移动距离，从而精准地测得水深。 [0011] 在示例性实施例中，具有夹送作用的两个所述夹送滚轮的间距可调。两个夹送滚轮的间距可调能够调整对悬杆的夹紧力度，以及可以适应性的装夹不同杆径的悬杆。 [0012] 在示例性实施例中，其特征在于，所述连接部为连接于船舷上的F型木工夹。F型木工夹是一种标准化的装夹机构，通过采用F型木工夹能够牢靠地将水文监测支架固定在棱状体上。 [0013] 在示例性实施例中，所述水文监测支架还包括设于所述连接部上的调平部；所述调平部用于调整所述夹持部的夹持角度。通过调平部调节夹持部的夹持角度，使得夹持部夹持的悬杆处理竖直状态或垂直于水面的状态，能够精准的测得水深。 [0014] 作为对上述技术方案的进一步延伸： [0015] 本申请还提供一种水文监测装置，包括悬杆，所述水文监测装置还包括上述的水文监测支架。 [0016] 在示例性实施例中，所述水文监测装置还包括流速仪，所述流速仪设于所述悬杆的底部，所述悬杆的底端设有限位保护部，所述流速仪在所述悬杆的杆长方向上低于所述限位保护部。通过采用流速仪测得水流速度，将流速仪设于悬杆的底部能够更加精准的测得水底水流情况，但在测量水深时，悬杆的底部与水底接触，加设限位保护部对流速仪进行保护。 [0018] 本申请与现有技术相比，具有如下优点： [0019] 本申请的水文监测支架，包括连接部、夹持部和驱动部。连接部用于将水文监测支架固定在船体上。夹持部和驱动部设于连接部上，夹持部用于夹持悬杆，驱动部用于驱动夹持部动作从而驱动悬杆朝向或背离水面移动。水文监测装置包括水文监测支架和悬杆。水文检测支架主要用于将悬杆固定在冲锋舟的船舷上，变传统的手持悬杆为机构装夹悬杆和电动式的驱动悬杆移动，解决了人员手持悬杆测验时，上下抖动，左右摇摆等不利因素。本申请的水文监测支架及装置能够对悬杆形成稳定的装夹和电动的传送，是一种水文测验检测精准、操作省力的水文监测支架及装置。 附图说明[0021] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。 [0022] 图1示出了本申请的水文监测装置的第一轴测结构示意图； [0023] 图2示出了本申请的水文监测装置的第二轴测结构示意图； [0024] 图3示出了本申请的水文监测支架的局部主视图。 [0025] 图标：1-水文监测装置；10-水文监测支架；101-连接部；102-夹持部；103-驱动部；104-支撑部；105-计米器；106-调平部；20-悬杆；201-限位保护部；30-流速仪；40-控制箱。 具体实施方式[0026] 为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对水文监测支架及装置进行更全面的描述。附图中给出了水文监测支架及装置的优选实施例。但是，水文监测支架及装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对水文监测支架及装置的公开内容更加透彻全面。 [0027] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。 [0028] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在水文监测支架及装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“及/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。 [0029] 下面结合附图，对本申请的具体实施方式作详细说明。 [0030] 实施例 [0031] 图1示出了水文监测装置1的第一轴测结构示意图，图2示出了水文监测装置1的第二轴测结构示意图。水文监测装置1包括水文监测支架10(下文详述)。 [0032] 水文监测支架10，包括连接部101、夹持部102和驱动部103。连接部101用于将水文监测支架10固定在船体上。夹持部102和驱动部103设于连接部101上，夹持部102用于夹持悬杆20，驱动部103用于驱动夹持部102动作从而驱动悬杆20朝向或背离水面移动。 [0033] 水文监测支架10主要用于将悬杆20等水文监测部件固定在船体上，本实施例中，水文检测支架主要用于将悬杆20固定在冲锋舟的船舷上，变传统的手持悬杆20为机构装夹悬杆20和电动式的驱动悬杆20移动。 [0034] 本实施例中，连接部101为连接于船舷上的F型木工夹。F型木工夹主要包括导杆、固定臂、活动臂和锁紧螺杆。固定臂设于导杆的端部，活动臂套接于导杆上，活动臂可以在导杆上滑动并锁定，导杆、固定臂和活动臂呈F型分布。锁紧螺杆螺接于活动臂上，锁紧螺杆平行于导杆，通过锁紧螺杆在活动臂上不同的螺接位置，从而调整锁紧螺杆与固定臂之间的间隙。 [0035] F型木工夹是一种标准化的装夹机构，通过采用F型木工夹能够牢靠地将水文监测支架10固定在棱状体上，即稳固地连接在冲锋舟的船舷上。本实施例中，连接部101包括两个并排分布的F型木工夹，共包括4个装夹点，通过锁紧螺杆的锁紧，使得固定臂、锁紧螺杆和船舷之间形成过盈配合连接，从而将连接部101固定在船舷上。 [0036] F型木工夹的开口朝下，即朝向船舷，导杆平行于水面。两个导杆构成了控制箱40(下文提到)支撑面，用于安装控制箱40。两个固定臂构成了竖直方向的平面，用于对驱动部103和夹持部102形成安装和支撑。 [0037] 本实施例中，连接部101的两个固定臂上连接有支撑部104，支撑部104上设有驱动部103和夹持部102。 [0038] 本实施例中，驱动部103为旋转动力单元，夹持部102为由驱动部103驱动旋转的夹送滚轮。旋转动力单元可以为旋转电机或旋转气缸，本实施例的旋转动力单元为直流电机，直流电机驱动夹送滚轮转动，两个夹送滚轮并排分布。一排上的两个夹送滚轮之间存在间隙，且一排上的夹送滚轮的转动方向始终相反，此处以及下文中的一排为在水平方向上的一排。 [0039] 两个夹送滚轮之间设有悬杆20，通过夹送滚轮与悬杆20之间的摩擦接触使得夹送滚轮对悬杆20进行夹送，变夹送滚轮的圆周运动为悬杆20的直线移动。一排上的两个夹送滚轮相对面上的转动切线方向均向下时，夹送滚轮驱动悬杆20向下移动，一排上的两个夹送滚轮相对面上的转动切线方向均向上时，夹送滚轮驱动悬杆20向上移动。 [0040] 直流电机通过减速机带动夹送滚轮转动，直流电机的转速为几百到几千不等，转速相对较高，如果采用电机直接带动夹送滚轮转动，会使得夹送滚轮对悬杆20的夹送速度过快，过快夹送悬杆20会使得悬杆20具有较大的冲量，在悬杆20碰触水底时容易造成悬杆20的损坏，不利于对悬杆20的移动行程进行精准的控制。通过加设减速机，如蜗轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机具有较大的减速比，同时体积精巧。减速机对电机的转速进行调控，将电机的输出转速减小，输出转矩增大，从而实现夹送滚轮对悬杆20的行程精准的夹送。 [0041] 本实施例中，一排上的两个夹送滚轮分别由一个直流电机等速驱动转动。在另一实施例中，两个夹送滚轮上各自设有一个齿轮，两个齿轮等径且相互啮合，一个电机驱动一个夹送滚轮，另一个夹送滚轮由齿轮带动同步的进行等速反向的转动，这种驱动方式的一排上的夹送滚轮的转动同步性更好。 [0042] 上述，驱动部103可以选用型号为GW31ZY-50的配有蜗轮蜗杆减速机的直流电机，其额定电压为24V，额定电流为0.6A，空载转速为50rad/min，额定转速为50rad/min，额定扭矩为70N.cm。 [0043] 夹持部102包括两排夹送滚轮，一排夹送滚轮为主动滚轮，另一排夹送滚轮为从动滚轮。主动滚轮用于夹送悬杆20，从动滚轮用于对悬杆20的传送方向进行导向，通过四点对悬杆20进行定向，有效的防止悬杆20在传送过程中由于水流原因发生偏转。 [0044] 图3示出了水文监测支架10的局部主视图。 [0045] 水文监测支架10还包括计米器105，计米器105设于从动滚轮上用于监测从动滚轮的矢量转动圈数。矢量转动圈数，即为对从动滚轮的正转和反转进行计数。如对将悬杆20向下传动时，从动滚轮的转动圈数计为正计数，悬杆20向下传动时，从动滚轮的转动圈数计为负计数。从动滚轮的半径一定，周长一定，通过测得从动滚轮和矢量转动圈数乘以周长即可以测得对悬杆20的传送行程，本计米器105是一种绝对值型计米器105。 [0046] 由于主动滚轮在驱动悬杆20移动时，主动滚轮和悬杆20之间可能存在打滑的现象，造成转动滚轮的转动圈数乘以周长的数值与悬杆20移动的距离往往不相等。而从动滚轮的转动是由于悬杆20的移动而产生的，即悬杆20移动从动滚轮才转动，计米器105通过测量从动滚轮的转动圈数，能够更为精准地测得悬杆20的移动距离，从而精准地测得水深。 [0047] 本实施例中，计米器105的型号为sf9648j，其工作电压为直流24伏，测量精度为0.2％，最高计数频率为2000次/秒，环境温度为-10°～+50°。该计米器105的技术特点为：1、一个加计数，一个减计数输入端。2、当前计数值、设定值不丢失。3、电平脉冲、开关量两种输入信号兼容。4、外接霍尔传感器或计米器105。5、设定倍率，确定计数与显示值比例关系，倍率值范围0.00001～99.9999。 [0048] 本实施例中，具有夹送作用的两个夹送滚轮的间距可调。具有夹送作用的两个滚轮即为水平方向在一排的夹送滚轮，即为两个之间穿设悬杆20的夹送滚轮。两个夹送滚轮的间距可调能够调整对悬杆20的夹紧力度，一方面保证对悬杆20夹送的有效性，有效的防止夹送滚轮在悬杆20上打滑，另一方面可以适应性的装夹不同杆径的悬杆20。 [0049] 进一步地，两个电机和夹送滚轮可以在支撑部104上滑动并可以通过螺钉锁紧，从而调整两个夹送滚轮的夹送间距。 [0050] 本实施例中，水文监测支架10还包括设于连接部101上的调平部106；调平部106用于调整夹持部102的夹持角度。通过调平部106调节夹持部102的夹持角度，使得夹持部102夹持的悬杆20处理竖直状态或垂直于水面的状态，能够精准的测得水深。 [0051] 进一步地，调平部106包括两个立设于船舷上的螺杆，两个螺杆上分别螺接有一个调节螺母，两个螺杆分别设于两个导杆的侧部，通过调节螺母在螺杆的移动，调节两个导杆所构成的平面的倾斜度，从而调整在固定时与导杆所构成的平面相垂直的悬杆20的倾角。 [0052] 常态下两个F型木工夹的导杆构成的平面平行于船舷的顶面，悬杆20垂直于船舷的顶面。在水面波动或冲锋舟载重不均匀时，冲锋舟发生倾斜，从而使得固定在冲锋舟上的水文监测支架10所固定的悬杆20发生倾斜，不在竖直方向上，从而影响了悬杆20所测量的水深，测得的水深变大了。 [0053] 上述，连接部101和支撑部104之间可拆卸，驱动部103和支撑部104之间可拆卸，驱动部103和夹持部102之间可拆卸，水文监测支架10是一种组装式的、便携的装置。 [0054] 本实施例提供一种水文监测装置1，本实施例的水文监测装置1包括悬杆20、流速仪30、控制箱40以及上文中所提到的水文监测支架10。 [0055] 悬杆20通过夹持部102可以在水文监测支架10上移动，控制箱40可以设于水文监测支架10的连接部101上。流速仪30设于悬杆20的端部，具体为设于悬杆20伸入到水中的一端。 [0056] 悬杆20是一种伸入到水中的杆体，为圆杆，通过悬杆20伸入到水中与水底抵接，从而测得水深，还可以在悬杆20上加设其他设备对水质进行检测。悬杆20采用拼接式的圆杆体，具体可以采用一米和半米一节的悬杆20组装而成，连接方式可以通过螺纹螺接，从而可以按需组装出不同长度的悬杆20。悬杆20可以为不锈钢管，具有质轻强度高，是一种刚性悬杆20，在水中不会因水流波动而变形，对水深的检测更加精准。 [0057] 在另一实施例中，悬杆20上可以设有刻度，通过观察悬杆20与水面对齐的刻度，可以更加直观的得出水面到河底的深度。 [0058] 本实施例的悬杆20的底部设有流速仪30，悬杆20的底端设有限位保护部201，流速仪30在所述悬杆20的杆长方向上低于所述限位保护部201。即为悬杆20的限位保护部201与水底抵接时，流速仪30与水底不接触，从而对流速仪30形成保护的作用。 [0059] 通过采用流速仪30测得水流速度，将流速仪30设于悬杆20的底部能够更加有效的测得水流情况，但在测量水深时，悬杆20的底部与水底接触，加设限位保护部201对流速仪30进行保护。 [0060] 控制箱40集成有电池、控制器和显示部。电池是一种可充电电池，电池对控制器供电，控制器与驱动部103、计米器105和显示部形成电性连接，通过计米器105的计数，控制器中预设的计算程序的计算，从而将计算得出的水深通过显示部显示出来。控制器对驱动部103的启停进行控制。 [0061] 控制箱40中的控制器通过航空插头与驱动部103和计米器105电性连接。控制器除了可以卡接在连接部101上，还可以拿到适合的位置对悬杆20的升降进行控制。 [0062] 显示部为LCD显示屏，通过数显将水深和电池的电量显示出来。水文监测装置1是一种电动装置，通过控制箱40实现集成的供电、控制、显示功能。 [0063] 为使得更加准确和方便的测得水深，在限位保护部201的底部加设接触传感器，接触传感器与控制器电性连接。当设于限位保护部201底部的接触传感器与水接触时，控制器控制计米器105启动计数，从而能够得出更为精准的水深，无需人为的对悬杆20的位置进行调整。 [0064] 水文监测装置1固定安装在冲锋舟边舷上，安装时可以调节水文监测支架10对悬杆20的夹持角度，保证悬杆20垂直水面，通过在夹持部102上加设计米器105，测得水的深度，并在显示部上显示出来，解决了人员手持悬杆20测验时，上下抖动，左右摇摆等不利因素，大大提高了测验精度，在水文测验时上完成了一次质的飞跃。 [0065] 在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。 [0066] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0067] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。 |
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