一种适用于喀斯特山区的降雨量收集装置

1.本发明属于降雨量检测技术领域，特别是涉及一种适用于喀斯特山区的降雨量收集装置。


背景技术：

2.喀斯特山区主要是指由喀斯特地貌构成的区域，而喀斯特地貌是地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀，侵蚀与沉积，以及重力崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌，我国的喀斯特山区分布广泛，人们为了能在喀斯特山区进行开垦，必然需要对喀斯特山区的环境进行精准掌握，而降雨量是了解该区域必要了解的因素；
3.人们对降雨量的测量主要用的是雨量器，它的外部是一个不漏水的铁筒，里面有承水器、漏斗和储水瓶等设备，传统的水文监测降雨量测定收集装置基本可以满足人们的使用需求；
4.如现有公开文献，cn213633883u-一种水文监测降雨量测定收集装置，公开了包括收集装置、连接块、螺杆和过滤网板，所述收集装置的两侧皆安装有连接块，且连接块的内部开设有第一螺纹，所述收集装置底端的四角位置处皆安装有万向轮，所述收集装置内部的顶端安装有固定杆，且固定杆的两侧皆开设有移动槽，所述收集装置的一侧开设有下落槽，所述收集装置远离下落槽的一侧开设有滑槽，且滑槽的内部设置有过滤网板，所述过滤网板靠近滑槽的一侧等间距开设有限位槽，所述转轴的一端安装有第二转扭。该水文监测降雨量测定收集装置，通过将吸盘内形成真空状态，使得吸盘形成吸力与地面相固定，增加了抓地性，避免大风而将收集装置位置造成移动。
5.上述公开文献中的降雨量收集装置使用效果好，能适用于降雨量的有效收集，但上述降雨量收集装置在实际的使用过程中依然存在以下的不足：
6.1.现有公开的降雨量收集装置，收集口主要是垂直的固定设置，这样的设计方式在出现大风环境下，雨水的收集量与实际的降雨量存在较大的差距，从而检测到的数据准确度较低；
7.2.现有公开的降雨量收集装置在使用时抗风性较差，因为山区的风力较大，现有的降雨量收集装置很容易被吹倒损坏，影响其正常的使用；
8.3.现有公开的降雨量收集装置主要是通过一个集水腔进行雨水收集检测，但是因为降雨的时间并不能确定，现有公开文献中的集水腔水满之后，将会失去对降雨量的检测；
9.4.因为喀斯特山区的地形复杂多变，现有的降雨量收集装置不方便喀斯特山区的使用，在实际的使用过程中，安装的降雨量收集装置稳定性较差，适用性不足；
10.因此，有必要对现有技术进行改进，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种雨量检测准确度高、抗风性强、能适用于长时间降雨量检测且整体稳定性高的适用于喀斯特山区的降雨量收集装置，解决了现有的降雨量收集
装置在实际的使用过程中存在雨量检测不准确、抗风性差、无法适用于长时间使用和整体稳定性差的问题。
12.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
13.本发明为一种适用于喀斯特山区的降雨量收集装置，包括收集箱和底架，所述底架转动设置在收集箱的下方，所述收集箱上沿竖直方向设置有上端开口的集雨柱槽，所述集雨柱槽中设置有气囊，所述收集箱的水平截面呈等边三角形设置，三个所述集雨柱槽呈等边三角形状设置在收集箱上；
14.所述收集箱的一侧面上固定连接有导向翼，同时收集箱的另两个侧面上对称设置有检测柱；所述收集箱的顶面上可拆卸的连接有调节机构；
15.所述调节机构包括导向盘和连接圈，所述导向盘同心等径设置在集雨柱槽上方，所述导向盘的两对称侧面上均设置有转动轴，两个转动轴均通过滚动轴承转动连接在连接圈顶面上，其中一个转动轴的自由端上还嵌合有微型电机，且微型电机固定连接在连接圈上，所述转动轴的轴线与设置有导向翼的收集箱侧面呈平行设置；
16.所述检测柱上滑动套合有检测套，所述检测套的内侧面上方中部位置设置有第一测距传感器，所述检测套的外侧面下方中部位置通过第一牵引绳固定连接有浮球；
17.与第一测距传感器位于同一竖直面的检测柱上设置有半径逐渐增加的定位环，所述定位环两侧的检测柱上对称设置有对检测套进行定位的限位环。
18.本发明通过上述改进，收集箱本身呈等边三角形的设置，再配合以一侧面上的导向翼，当出现风的时候，在导向翼的作用下，收集箱会相对于底架进行转动，从而使等边三角形的一个尖角正对于风口，通过尖角两侧对称的侧面设置，可以有效的降低风阻，提高装置的抗风性；
19.因为转动轴与设置有导向翼的侧面呈平行的设置，在导向翼带动收集箱转动的作用下，导向盘始终圆形面始终保持迎风的状态，而浮球的设置，在风的作用下被吹起一定角度，在浮球的带动下，检测套也会转动移动的角度，因为定位环异径的设置，在检测套转动时，第一测距传感器会检测到检测套转动的角度，进而通过单片机控制器控制微型电机工作，带动导向盘转动一定的角度，使导向盘始终保持与雨水的最大接触面积，被导向盘收集的雨水最终落入集雨柱槽中，通过这样的设计方式，可以提高雨水收集的准确性。
20.进一步地，所述导向翼的一端一体成型设置有连接柱，所述连接柱另一端上的法兰盘通过螺栓固定连接在收集箱外侧壁上。
21.进一步地，所述气囊的底面固定连接有第二牵引绳，所述第二牵引绳的另一端上呈对称连接有两个第三牵引绳，所述第三牵引绳的另一端上固定连接有t形块；
22.所述集雨柱槽的内壁上对称设置有两个沿竖直方向延伸的导向条，所述导向条的一侧面上设置有两端封闭且用于t形块间隙配合的导向槽。
23.进一步地，所述导向条上方的集雨柱槽内壁上还设置有固定环，所述固定环上限位放置有过滤盘。
24.进一步地，三个所述连接圈均固定连接在同一三角形框的内壁上，且三角形框的端部底面上一体成型设置有用于与收集箱顶面可拆卸连接的凸形柱。
25.作为本发明的一种进一步改进，三个集雨柱槽连接线中心位置处的收集箱顶面上设置有第一安装腔，所述第一安装腔中放置有步进电机，所述步进电机的输出轴自由端上
每间隔120
°
，共设置有两个第一连接杆和一个第二连接杆，所述第一连接杆的另一端与密封盘侧面连接，同时第二连接杆的自由端底面上安装有第二测距传感器；
26.所述密封盘和第二测距传感器均与集雨柱槽同心设置，且密封盘的直径尺寸大于集雨柱槽的直径尺寸；
27.所述密封盘设置在延展槽中，所述延展槽沿水平方向设置在固定环和导向条之间位置处，且密封盘以输出轴为轴的旋转轨迹面与延展槽同心等径；
28.所述集雨柱槽的底面上连通设置有排水管，所述排水管上固定安装有电磁阀。
29.本发明通过上述改进，两个密封盘始终保持两个集雨柱槽的密封，只有一个集雨柱槽进行工作，随着该集雨柱槽中雨水不断的收集，气囊会因为浮力的原因而上移，当第二测距传感器检测到气囊的距离达到预定值之后，单片机控制器会控制步进电机进行转动，在转动的情况下，实现集雨柱槽的切换，收集满雨水的集雨柱槽在被密封盘覆盖之后，其下方的电磁阀打开，该集雨柱槽中的雨水被排出，如此往复，可以实现降雨量的持续检测，工作人员只需要知道步进电机转动的次数，即可以知道降雨量的大小。
30.进一步地，所述步进电机通过安装框与第一安装腔内壁上的固定框固定连接，所述第一安装腔的内底面上还安装有单片机控制器，同时第一安装腔的顶面上还固定连接有第一密封板；
31.所述收集箱的底面中部设置有第二安装腔，所述第二安装腔中放置有蓄电池，且第二安装腔位置的收集箱底面上还固定连接有第二密封板；
32.所述单片机控制器通过传导线分别与第一测距传感器、微型电机、步进电机、第二测距传感器、电磁阀和蓄电池电性连接。
33.进一步地，所述第二密封板的底面上固定连接有第一支撑柱，所述第一支撑柱的下端通过滚动轴承转动套接在连接套中，所述连接套的底面上固定连接有第一连接板。
34.作为本发明的另一种进一步改进，所述底架包括六边底板、减振伸缩杆、变形板和弧形脚垫，所述六边底板的六个侧面上均设置有开口槽，所述开口槽内壁上设置有第一固定柱，所述第一固定柱与支撑板的一端转动连接，所述支撑板另一端上的第二固定柱与变形板转动连接，所述变形板的另一端与弧形脚垫内弧面上的连接块转动连接；
35.所述减振伸缩杆的两端上均固定连接有转动架，两个转动架分别与第二支撑柱侧壁上的第一固定片及支撑板顶面上的第二固定片转动连接；
36.所述第二支撑柱固定连接在六边底板的顶面上，所述第二支撑柱的顶面上固定连接有与第一连接板可拆卸连接的第二连接板。
37.本发明通过上述改进，当工作人员将本装置放置在预定位置之后，通过变形板可变形的设置，可以根据底面的形状进行调整，调整完成之后，工作人员可以对弧形脚垫进行固定来实现整个装置的固定，该设置可以使本装置能适用于喀斯特山区特殊的地形，提高整体的适用性。
38.进一步地，所述变形板有多个变形块呈阵列设置，所述变形块由块部、对称设置在块部一端两侧的杆部及连接两个杆部自由端的第三固定柱组成，所述块部远离杆部的一端用于与第三固定柱或/和第二固定柱滑动套接，所述第三固定柱还滑动套接在连接块中。
39.本发明具有以下有益效果：
40.1、本发明中调节机构的设置，再配合以检测套，可以实现导向盘始终保持与雨水
最大的接触面积，从而提高雨水收集的准确性，所收集的数据能更好的适用于研究参考。
41.2、本发明中导向翼的设置，通过导向翼对风的阻挡，以实现收集箱整体相对底架进行转动，从而使收集箱始终保持最小的风阻状态，提高装置的抗风性。
42.3、本发明中三个集雨柱槽的设置，在配合以步进电机带动密封盘转动的设置，可以实现三个集雨柱槽始终只保持一个工作，而当集雨柱槽中雨水收集达到预定值之后，会实现集雨柱槽的自动切换，这样的切换方式，可以适用于长时间降雨小的使用。
43.4、本发明底架中的变形板设置，可以使底架在使用时，能适用于不同的地形，从而提高本装置在喀斯特山区环境下的使用，整体实用性高。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
45.图1为本发明的整体结构示意图；
46.图2为本发明图1结构的左视图；
47.图3为本发明在竖直方向的剖视图；
48.图4为本发明中延展槽位置的水平截面图；
49.图5为本发明中检测套的径向截面图；
50.图6为本发明中收集箱的整体结构示意图；
51.图7为本发明图6结构的仰视图；
52.图8为本发明中步进电机和密封盘的连接体的整体结构示意图；
53.图9为本发明中调节机构的整体结构示意图；
54.图10为本发明中检测套和浮球的连接体的整体结构示意图；
55.图11为本发明中气囊的整体结构示意图；
56.图12为本发明中第一支撑柱的整体结构示意图；
57.图13为本发明中底架的整体结构示意图；
58.图14为本发明中六边底板、支撑板和减振伸缩杆的连接体的整体结构示意图；
59.图15为本发明中变形块的整体结构示意图；
60.图16为本发明中弧形脚垫的整体结构示意图。
61.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
62.1、收集箱；2、检测套；3、过滤盘；4、调节机构；5、导向翼；6、底架；7、第一支撑柱；8、蓄电池；9、单片机控制器；10、步进电机；11、气囊；101、集雨柱槽；102、检测柱；103、第一安装腔；104、第一密封板；105、延展槽；106、导向条；107、第二安装腔；201、第一牵引绳；202、浮球；203、第一测距传感器；401、导向盘；402、三角形框；403、连接圈；404、转动轴；405、微型电机；406、凸形柱；501、连接柱；502、法兰盘；601、六边底板；602、支撑板；603、减振伸缩杆；604、变形块；605、弧形脚垫；701、第二密封板；702、连接套；703、第一连接板；1001、第二测距传感器；1002、第二连接杆；1003、密封盘；1004、第一连接杆；1005、输出轴；1006、安装框；1101、第二牵引绳；1102、第三牵引绳；1103、t形块；1011、排水管；1012、电磁阀；1013、固
定环；1021、定位环；1022、限位环；1031、固定框；1061、导向槽；6011、第二连接板；6012、第二支撑柱；6013、第一固定片；6014、开口槽；6015、第一固定柱；6021、第二固定片；6022、第二固定柱；6031、转动架；6041、块部；6042、杆部；6043、第三固定柱；6051、连接块。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
64.请参阅图1-3、6和11所示，本发明为一种适用于喀斯特山区的降雨量收集装置，包括收集箱1和底架6，底架6转动设置在收集箱1的下方，收集箱1上沿竖直方向设置有上端开口的集雨柱槽101，集雨柱槽101中设置有气囊11，收集箱1的水平截面呈等边三角形设置，收集箱1呈等边三角形的设置可以在迎风状态下，实现导风的作用，此时收集箱1的受风面积属于较小状态下，降低对风的阻力，三个集雨柱槽101呈等边三角形状设置在收集箱1上；
65.气囊11的底面固定连接有第二牵引绳1101，第二牵引绳1101的另一端上呈对称连接有两个第三牵引绳1102，第三牵引绳1102的另一端上固定连接有t形块1103；
66.集雨柱槽101的内壁上对称设置有两个沿竖直方向延伸的导向条106，导向条106的一侧面上设置有两端封闭且用于t形块1103间隙配合的导向槽1061，导向槽1061的设置可以对t形块1103的移动起到限位导向的作用，而导向槽1061两端呈封闭的设置，可以避免t形块1103与导向槽1061脱离；
67.导向条106上方的集雨柱槽101内壁上还设置有固定环1013，固定环1013上限位放置有过滤盘3，过滤盘3的设置可以起到过滤的作用，避免树叶等物质落入集雨柱槽101中，固定环1013的设置可以对过滤盘3起到限位作用；
68.上述设置在使用时，集雨柱槽101的设置，在收集雨水时，气囊11在雨水浮力的作用下，开始向上移动，在移动的过程中，第二牵引绳1101牵动第三牵引绳1102，使t形块1103在导向槽1061中移动，当雨水被排出之后，在t形块1103及气囊11自身重力的作用下，t形块1103和气囊11自动复位。
69.请参阅图1所示，收集箱1的一侧面上固定连接有导向翼5，导向翼5的一端一体成型设置有连接柱501，连接柱501另一端上的法兰盘502通过螺栓固定连接在收集箱1外侧壁上，该设置便于导向翼5的拆卸更换；
70.导向翼5的设置可以在其自身面积的作用下，产生推力，进而实现导向翼5带动整个收集箱1转动，使导向翼5与风向呈平行状态，此时，收集箱1的三角形一个尖端迎风，从而降低收集箱1整体的风阻，提高抗风性。
71.请参阅图2、5和10所示，同时收集箱1的另两个侧面上对称设置有检测柱102；检测柱102上滑动套合有检测套2，检测套2的内侧面上方中部位置设置有第一测距传感器203，检测套2的外侧面下方中部位置通过第一牵引绳201固定连接有浮球202；
72.与第一测距传感器203位于同一竖直面的检测柱102上设置有半径逐渐增加的定位环1021，该设置可以通过第一测距传感器203位置的变化来实现检测套2转动角度的变化，定位环1021两侧的检测柱102上对称设置有对检测套2进行定位的限位环1022，限位环1022可以对检测套2进行定位，避免检测套2在检测柱102轴线方向上进行移动；
73.上述设置在使用时，当收集箱1处于迎风状态时，浮球202会被风带动而飘起，在飘
起的状态下，第一牵引绳201会带动检测套2进行转动，进而第一测距传感器203检测到与定位环1021的距离发生变化，从而可以知道检测套2的转动角度，间接的可以知道风吹动的角度。
74.请参阅图1和9所示，收集箱1的顶面上可拆卸的连接有调节机构4；调节机构4包括导向盘401和连接圈403，导向盘401同心等径设置在集雨柱槽101上方，该设置可以实现降雨接收面积保持不变，导向盘401的两对称侧面上均设置有转动轴404，两个转动轴404均通过滚动轴承转动连接在连接圈403顶面上，其中一个转动轴404的自由端上还嵌合有微型电机405，且微型电机405固定连接在连接圈403上，转动轴404的轴线与设置有导向翼5的收集箱1侧面呈平行设置，该设置可以实现在导向翼5带动收集箱1转动时，导向盘401也会相应的进行调整，使导向盘401的圆形侧面始终迎着雨水降落的方向；
75.三个连接圈403均固定连接在同一三角形框402的内壁上，且三角形框402的端部底面上一体成型设置有用于与收集箱1顶面可拆卸连接的凸形柱406，该设置便于调节机构4的拆卸安装；
76.上述设置在使用时，当风吹动的角度被检测出来之后，会将检测的信息传输给单片机控制器9，单片机控制器9会控制微型电机405工作，微型电机405会通过转动轴404带动导向盘401转动相应角度，使导向盘401与雨落的方向呈接近垂直的状态，此时，导向盘401接触的雨水量与无风状态下，集雨柱槽101直接接收到的雨量近似相等。
77.请参阅图3-4和6-8所示，三个集雨柱槽101连接线中心位置处的收集箱1顶面上设置有第一安装腔103，第一安装腔103中放置有步进电机10，步进电机10的输出轴1005自由端上每间隔120
°
，共设置有两个第一连接杆1004和一个第二连接杆1002，第一连接杆1004的另一端与密封盘1003侧面连接，同时第二连接杆1002的自由端底面上安装有第二测距传感器1001，该设置可以实现集雨柱槽101与密封盘1003始终保持向对应，两个集雨柱槽101保持密封，第二测距传感器1001的设置可以对气囊11的位置进行检测；
78.密封盘1003和第二测距传感器1001均与集雨柱槽101同心设置，且密封盘1003的直径尺寸大于集雨柱槽101的直径尺寸；
79.密封盘1003设置在延展槽105中，延展槽105沿水平方向设置在固定环1013和导向条106之间位置处，且密封盘1003以输出轴1005为轴的旋转轨迹面与延展槽105同心等径，延展槽105的设置便于密封盘1003的自由移动；
80.集雨柱槽101的底面上连通设置有排水管1011，排水管1011上固定安装有电磁阀1012，电磁阀1012用于控制排水管1011的通断；
81.步进电机10通过安装框1006与第一安装腔103内壁上的固定框1031固定连接，第一安装腔103的内底面上还安装有单片机控制器9，同时第一安装腔103的顶面上还固定连接有第一密封板104，该设置便于对步进电机10和单片机控制器9进行维修；
82.收集箱1的底面中部设置有第二安装腔107，第二安装腔107中放置有蓄电池8，且第二安装腔107位置的收集箱1底面上还固定连接有第二密封板701，该设置便于对蓄电池8的拆卸安装；
83.单片机控制器9通过传导线分别与第一测距传感器203、微型电机405、步进电机10、第二测距传感器1001、电磁阀1012和蓄电池8电性连接，该蓄电池8可以外接太阳能电池板或市电，以便于对蓄电池8进行充电，单片机控制器9还可以通过无线信号与控制终端连
接，以便于工作人员集中且统一的远程控制，也可以在本装置上安装湿度检测传感器(附图未画出)，正常情况下，单片机控制器9属于待机状态，只有当湿度检测传感器监测到雨水时，才会主动工作；
84.第二密封板701的底面上固定连接有第一支撑柱7，第一支撑柱7的下端通过滚动轴承转动套接在连接套702中，连接套702的底面上固定连接有第一连接板703，该设置可以实现整个收集箱1以第一支撑柱7为轴进行转动；
85.上述设置在使用时，当第二测距传感器1001检测到气囊11的距离达到预定值时，会将该信息传输给单片机控制器9，单片机控制器9控制步进电机10进行转动，从而密封盘1003将蓄有雨水的集雨柱槽101进行密封，而将无水的集雨柱槽101打开，继续蓄水，在完成上述操作之后，原蓄有雨水的集雨柱槽101下方的排水管1011上电磁阀1012打开，蓄的雨水从排水管1011排出，以便于下次继续使用；
86.需要说明的是，当一个集雨柱槽101蓄不满水时，第二测距传感器1001检测到气囊11保持一定距离一段时间之后，也会控制电磁阀1012打开，将集雨柱槽101的雨水排出，该设置可以解决因为雨水较小情况下的降雨量检测。
87.请参阅图3和12-16所示，底架6包括六边底板601、减振伸缩杆603、变形板和弧形脚垫605，六边底板601的六个侧面上均设置有开口槽6014，开口槽6014内壁上设置有第一固定柱6015，第一固定柱6015与支撑板602的一端转动连接，支撑板602另一端上的第二固定柱6022与变形板转动连接，变形板的另一端与弧形脚垫605内弧面上的连接块6051转动连接；
88.减振伸缩杆603的两端上均固定连接有转动架6031，两个转动架6031分别与第二支撑柱6012侧壁上的第一固定片6013及支撑板602顶面上的第二固定片6021转动连接，减振伸缩杆603可以利用自身的伸缩来实现减振，而转动架6031与第一固定片6013和第二固定片6021的配合，可以实现减振伸缩杆603进行一定角度的转动，以便于进行有效的减振；
89.第二支撑柱6012固定连接在六边底板601的顶面上，第二支撑柱6012的顶面上固定连接有与第一连接板703可拆卸连接的第二连接板6011，该设置可以实现第一连接板703和第二连接板6011之间的可拆卸连接；
90.变形板有多个变形块604呈阵列设置，变形块604由块部6041、对称设置在块部6041一端两侧的杆部6042及连接两个杆部6042自由端的第三固定柱6043组成，块部6041远离杆部6042的一端用于与第三固定柱6043或/和第二固定柱6022滑动套接，第三固定柱6043还滑动套接在连接块6051中，该设置可以实现变形块604之间、变形块604与支撑板602之间及变形块604与连接块6051之间的角度调整；
91.上述设置在使用时，工作人员先将本装置放置在指定位置，然后根据地形的变化来调整变形板形状，调整完成之后弧形脚垫605卡合在石缝中或通过石头压合，来实现装置整体的定位固定。
92.以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。