一种明渠超声多普勒测量船及安装固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种明渠超声多普勒测量船及安装固定装置，属于水文监测设备领域。


背景技术：

2.在信息技术高度发展的今天，水的测量方式正在由人工、机械和建筑物测流向电子化、在线式的自动测流、智能化测流方式转变，是当前建设应用的主要形式，也是未来发展的大趋势。
3.渠道电子化、智能化测流方式，主要采用流速换算法，主要设备是超声多普勒流速仪，传统的安装方式是底装或者侧装，侧装探头在水位下降时会露出水面失效，底装探头则易引起或加重淤积而失效。实际应用中，水面以下固定安装方式也存在不能带水作业问题，给安装和维修带来很大困难，很多河渠不能因此停水。固定安装使一套设备只能对应一个测点，设备利用率较低，调试繁琐，数据纠错能力差，操作不便捷。
4.改变取样位置和安装形式是解决上述问题的关键，出现了浮式水量计。申请号为201821123640.1的专利公开了明渠浮式流量水量计，包括浮在水面上的设置有系统主板的船体﹐船体下端通过立杆连接有与系统主板连接的、向着水流方向设置的流速传感器，船体上固定有太阳能电池板组件，所述船体通过拉拽机构连接在岸边堤顶上，所述拉拽机构包括一端较接在船体上的、与水面夹角可随水位变化的摇臂，摇臂另一端饺接在固定于岸边堤顶上的竖杆上。但是，该水量计安装时靠近岸边，易被水草等杂物污染，同时，浮筒与承载板之间没有间隙，易被风吹得倾斜或偏离，影响原始数据的测量；并且承载板离水面较低，也会影响使用寿命。


技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种明渠超声多普勒测量船及安装固定装置，能够将船体浮动安装于渠道中部，较靠近岸边的安装位置，取样位置更接近典型点，原始数据测量更准确；并且能够阻挡水草等杂物对流速传感器的影响以及风力的影响。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种明渠超声多普勒测量船，包括内部设置有系统主板的船体和通过立杆设置于船体下端、向着水流方向设置的流速传感器与水温传感器，流速传感器的探头采用超声多普勒流速仪探头，所述船体通过拉拽机构与设置于明渠水面上的固定安装装置连接，且拉拽机构呈平行四边形结构设置，所述船体包括用于放置太阳能电池板组件的承接架和固定设置于承接架的下端、能够浮于水面上、为滚塑材质的空心浮筒，所述空心浮筒沿水流方向平行、对称设置为两个，且表面设置为流线型，所述每个空心浮筒的顶面间隔一定距离设置有两个与承接架固定连接的支撑杆；
8.所述承接架的下端、位于流速传感器的前方设置有挡板，所述挡板设置为内部中空、迎向水流的前端为斜向下且中部向水流方向凸起形成尖端的倒三角型；
9.所述太阳能电池板组件、流速传感器、水温传感器与系统主板电性连接。
10.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述拉拽机构包括设置于承接架上、对应水流方向的中轴线上的立杆、两个平行设置的摇臂和竖直设置于固定安装装置上的竖杆，所述摇臂的一端铰接于立杆上、另一端铰接于竖杆上，所述铰接为轴连接；
11.所述摇臂与立杆相连接的位置设置有监测摇臂转动角度的角度传感器，所述角度传感器与系统主板连接，系统主板内置根据角度传感器监测的角度计算水位的测算系统。
12.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述承接架沿水流方向的中轴线上设置有具有一定长度的安装槽，所述安装槽内可拆卸的设置有立杆，且立杆的安装位置沿安装槽的长度方向可调。
13.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述承接架上还设置有桅杆，且桅杆上安装有分别与系统主板电性连接的bd+gps接收天线、摄像头、显示屏、4/5g 物联网模块、蓝牙wifi模块。
14.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述拉拽机构的两侧分别设置有防止倾斜的抱杆，且抱杆的一端固定于桅杆上、另一端固定于承接架上，抱杆、桅杆和承接架构成直角三角形。
15.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述太阳能电池板组件包括放置于承接架上的太阳能电池板、设置于承接架下端设备盒内的锂电池和控制器，太阳能电池板与锂电池连接，所述锂电池和控制器均与系统主板连接，控制器用于控制供电时间并讲行电源管理。
16.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
17.一种明渠超声多普勒测量船的安装固定装置，包括通过立柱横跨渠道水面上的钢丝绳和设置于钢丝绳上、用于固定多普勒测量船的固定机构，所述钢丝绳设置为上下两层、可转动的环形结构，且通过拉拽任一层的钢丝绳即可实现钢丝绳转动；
18.所述固定机构包括固定设置于上层钢丝绳上且随钢丝绳移动的测量船固定座，测量船固定座的一侧设置有呈竖直方向设置、纵跨上下两层钢丝绳的竖杆，且竖杆在测量船固定座内可沿竖直方向滑动，所述竖杆上还固定设置有能够沿着下层钢丝绳移动的锁紧座，且竖杆的底端设置有配重，所述测量船固定座的另一侧与摇臂铰接。
19.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述竖杆的顶端设置有防止竖杆滑出的卡头，所述摇臂与测量船固定座的铰接为轴连接。
20.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述立柱设置于渠道堤岸上，且立柱上通过轴承座设置有用于套设钢丝绳的定滑轮，每个立柱上设置有两个定滑轮。
21.本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述锁紧座套设于下层钢丝绳上，且锁紧座上铰接有两个沿钢丝绳转动的滚轮，所述滚轮上设置有与钢丝绳相对应的轮缘槽。
22.由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
23.1、通过船载方式，将流速传感器探头的固定安装方式改为浮动安装方式，解决了固定安装方式取样精度受边坡糙率、流态变化、风和温度等影响而降低、水位下降或渠底淤积造成探头失效等固有问题，同时通过安装固定装置将船体固定于渠道中部，较靠近岸边的安装位置，取样位置更接近典型点，原始数据测量更准确。
24.2、本实用新型的安装固定装置能够将船体固定于渠道中部，仅通过拉拽钢丝绳即
可实现船体位置的移动，移动简单方便；安装固定装置的自重通过配重带动锁紧座下压下层钢丝绳，使得下层钢丝绳向下垂坠，将钢丝绳随着测量船的拉拽力而逐渐伸长的长度集中在下层钢丝绳的垂坠长度上，而上层钢丝绳始终保持水平，使得测量船始终位于水面的同一固定测量位置（不会随着钢丝绳的延长而偏离原先的测量位置），进而保证流速传感器探头始终处在同一固定测量位置，数据测量更准确。
25.3、流速传感器采用超声多普勒流速仪探头，基于多普勒效应原理，测量垂线平均流速，精度高，数据稳定，结构简单。流速仪探头焊接到立杆下端的支座上，保持水平，支座前端有挡板，起到导引水流、减小冲力并防止水草等杂物钩挂到探头上，对流量数据产生影响，同时还能保护探头不受损坏。
26.4、本实用新型的船体为分体设置，空心浮筒上设置有支撑杆，支撑杆具有一定高度，使得承接架高于水面，延长设备使用寿命，同时，支撑杆之间的空隙能够起到防风的作用，使得船体不易倾斜和偏离，数据测量更准确。
27.5、本实用新型拉拽机构的两侧设置有抱杆，能够防止拉拽机构和船体倾斜；同时设置有桅杆，不易沾水的设备均设置在桅杆上，能够有效保护设备。
28.6、使用太阳能供电，脱离了对外部电源的依赖，移动更方便。
附图说明
29.图1是本实用新型测量船整体结构示意图；
30.图2是本实用新型测量船局部结构示意图；
31.图3是本实用新型挡板结构示意图；
32.图4是本实用新型安装固定装置结构示意图；
33.图5是本实用新型安装固定装置局部结构示意图；
34.其中，1、承接架，2、桅杆，3、立杆，4、抱杆，5、摇臂，6、空心浮筒，7、挡板，9、流速传感器，10、支撑杆，11、安装槽，12、立柱，13、定滑轮，14、钢丝绳，15、竖杆，16、测量船固定座，17、锁紧座，18、滚轮，19、配重，20、渠道。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：
36.如图1～3所示，一种明渠超声多普勒测量船，包括内部设置有系统主板的船体和通过立杆3设置于船体下端、向着水流方向设置的流速传感器9与水温传感器，用于测量流速和水温。流速传感器9采用超声多普勒流速仪探头，基于多普勒效应原理，测量垂线平均流速，精度高，数据稳定，结构简单。流速仪探头（流速传感器9）安装在立杆下端的支座上，保持水平，支座前端设有挡板7，挡板7呈倒三角型设计，内部中空，减轻重量；迎向水流的前端为斜向下的分水面、且中部向水流方向凸起形成尖端，两端向内凹陷形成压水弧线结构，能够起到挡水和拨开水草等杂质，防止对流量数据的影响，同时还能保护探头不受损坏的作用。
37.所述船体通过拉拽机构与设置于明渠水面上的固定安装装置连接，且拉拽机构呈平行四边形结构设置，所述船体包括用于放置太阳能电池板组件的承接架1和固定设置于承接架1的下端、能够浮于水面上、为滚塑材质的空心浮筒6，所述空心浮筒6沿水流方向平
行、对称设置为两个，且表面设置为流线型，所述每个空心浮筒6的顶面间隔一定距离设置有两个与承接架1固定连接的支撑杆10；支撑杆10具有一定高度，使得承接架1高于水面，对承接架上的设备起到保护作用，延长使用寿命；同时，支撑杆10之间的空隙能够起到防风的作用，使得船体不易倾斜和偏离。
38.所述太阳能电池板组件、流速传感器9、水温传感器与系统主板电性连接。
39.进一步的，拉拽机构包括设置于承接架1上、对应水流方向的中轴线上的立杆3、两个平行设置的摇臂5和竖直设置于固定安装装置上的竖杆15，所述摇臂5的一端铰接于立杆3上、另一端铰接于竖杆15上，所述铰接为轴连接；通过平行四边形的拉拽稳定机构，实现对船体的可靠固定，保持船体在一个纵向平面内随水位变化而上下浮动，保持流速传感器探头始终处在水面以下一定深度的固定测量位置，且始终保持良好的测量姿态，不发生偏移、倾斜或旋转。立杆、摇臂和竖杆采用轴连接，在确保船体可以上下灵活升降的同时，不会发生左右摆动，四边形结构使立杆与竖杆始终平行，保持竖杆垂直就可以保持立杆垂直，继而保持流速传感器水平。
40.所述摇臂5与立杆3相连接的位置设置有监测摇臂5转动角度的角度传感器，所述角度传感器与系统主板连接，系统主板内置根据角度传感器监测的角度计算水位的测算系统。水位测量和水量测量和申请号为201821123640.1的专利的计算方法相同。
41.进一步的，承接架1沿水流方向的中轴线上设置有具有一定长度的安装槽11，所述安装槽11内可拆卸的设置有立杆3，且立杆3的安装位置沿安装槽11的长度方向可调。立杆3安装位置可以在安装槽11内前后移动，从而找到最佳的固定位置，以调节本体重心，无需额外配重装置。
42.承接架1上还设置有桅杆2，且桅杆2上安装有分别与系统主板电性连接的bd+gps接收天线、摄像头、显示屏、4/5g物联网模块、蓝牙/wifi模块。
43.拉拽机构的两侧分别设置有防止倾斜的抱杆4，且抱杆4的一端固定于桅杆2上、另一端固定于承接架1上，抱杆4、桅杆2和承接架1构成直角三角形。
44.太阳能电池板组件包括放置于承接架1上的太阳能电池板、设置于承接架1下端设备盒内的锂电池和控制器，所述太阳能电池板设置为三个，且承接架1上设置有三个用于固定太阳能电池板的方形框架，太阳能电池板与锂电池连接，所述锂电池和控制器均与系统主板连接，控制器用于控制供电时间并讲行电源管理。
45.本实用新型还包括gps定位模块﹑数据显示模块，物联网数据传输模块，和申请号为201821123640.1的专利相同。系统主板输入端与流速传感器、角度传感器，gps定位模块连接，系统主板输出端与数据显示模块、物联网数据传输模块连接；gps定位模块用于确定测点位置，数据显示模块为显示屏，用于显示数据，物联网数据传输模块用于将数据传输到服务器或者云端。
46.系统主板内还设置有数据处理模块、分析模块和储存模块，和申请号为201821123640.1的专利相同。数据处理模块用于对系统主板采集的数据通过平均值算法消除数据波动，通过均方差算法，剔除异常数据:储存模块内存储有多组不同位置处测水断面水力参数和经过校核率定的修正系数；分析模块通过gps定位模块得到测点位置自动适配对应的过水断面面积和流速系数，通过计算公式计算流量和水量。
47.系统主板上还设置有外部接口，外接接口与外部大led显示屏连接，可在本实用新
型的小的显示屏或外接大led显示屏上循环显示测段编号﹑水位、流速、流量，水量，水温等数据内容，且每组数据显示时须有标识，标注出数据名称。同时外接接口还可通过wifi模块与手机客户端连接。
48.本实用新型还设置有一个无线遥控器，和申请号为201821123640.1的专利相同。无线遥控器与系统主板通过zigbee无线模块连接，实现对主设备的管理和对数据的操作，实现状态查询、参数设置﹑获取数据、查询历史记录、启停计量时段等功能。
49.如图4和5所示，一种明渠超声多普勒测量船的安装固定装置，包括通过立柱12横跨渠道20水面上的钢丝绳14和设置于钢丝绳14上、用于固定多普勒测量船的固定机构，所述钢丝绳14设置为上下两层、可转动的环形结构，且通过拉拽任一层的钢丝绳即可实现钢丝绳14转动；
50.所述固定机构包括固定设置于上层钢丝绳上且随钢丝绳移动的测量船固定座16，测量船固定座16的一侧设置有呈竖直方向设置、纵跨上下两层钢丝绳的竖杆15，且竖杆15在测量船固定座16内可沿竖直方向滑动，所述竖杆15上还固定设置有能够沿着下层钢丝绳移动的锁紧座17，且竖杆15的底端设置有配重19，所述测量船固定座16的另一侧与摇臂5铰接。
51.进一步的，竖杆15的顶端设置有防止竖杆15滑出的卡头，所述摇臂5与测量船固定座16的铰接为轴连接。
52.进一步的，立柱12设置于渠道堤岸上，且立柱12上通过轴承座设置有用于套设钢丝绳14的定滑轮13，每个立柱12上设置有两个定滑轮13。
53.进一步的，锁紧座17套设于下层钢丝绳上，且锁紧座17上铰接有两个沿钢丝绳14转动的滚轮18，所述滚轮18上设置有与钢丝绳14相对应的轮缘槽。
54.本实用新型的安装固定装置能够将船体固定于渠道中部，仅通过拉拽钢丝绳即可实现船体位置的移动，移动简单方便，测量的原始数据更准确；安装固定装置的自重通过配重带动锁紧座下压下层钢丝绳，使得下层钢丝绳向下垂坠，而上层钢丝绳始终保持水平，使得水位测量数据更准确。