基于船载的水文泥沙要素测量平台的制作方法

1.本发明属于水库测量技术领域，具体涉及一种基于船载的水文泥沙要素测量平台。


背景技术：

2.对库区各断面的水深、流速、泥沙含量等进行测量和检测对水库的研究具有重要意义。目前测量所使用的的都是专门制作的专业测量取样船，其存在的缺陷为成本高昂但是利用率低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的是水库目前测量所用的专业测量船成本高、利用率低的技术问题，从而提供一种基于船载的水文泥沙要素测量平台，可以在船体上拆卸挪用，降低投入成本，而且拆卸后船体可正常使用。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种基于船载的水文泥沙要素测量平台，包括升降系统、控制系统和供电系统，所述升降系统包括卷扬机、绳索、吊臂；吊臂上至少设有第一导向轮和第二导向轮，绳索的一端卷绕在卷扬机上，绳索的末端绕过第一导向轮后向上延伸至第二导向轮，并经第二导向轮导向后竖直垂下，绳索的末端为铅鱼悬挂部；铅鱼悬挂到铅鱼悬挂部，并且铅鱼上安装取样器和测速器。
5.所述控制系统，包括卷扬机正反转电路、行程开关和行程触动机构，行程触动机构设置在卷扬机和吊臂之间，所述行程触动机构包括触动压板和弹簧，触动压板的下端面与竖向设置的弹簧连接，行程开关位于触动压板下方并与弹簧平行设置，且自然状态下的触动压板不接触行程开关；当绳索悬挂并输送铅鱼时，触动压板在绳索压力作用下下压弹簧并触动行程开关；行程开关电性连接在卷扬机正反转电路中，供电系统通过卷扬机正反转电路给卷扬机供电。卷扬机使用三相异步电机驱动，接线方法为星形接线，并且将卷扬机安装在船体甲板中部左侧位置。供电系统使用三相汽油发电机。
6.作为本发明的一种优选方案，在触动压板上安装有定滑轮，绳索通过定滑轮给触动压板施压。定滑轮的设置避免了绳索与触动压板的硬摩擦，使触动压板下压状态时绳索也能正常快速下降。
7.作为本发明的一种优选方案，定滑轮同轴安装有里程仪。因为绳索始终是带动定滑轮转动的，定滑轮的转动可以表征水库的水深，使用里程仪来测量定滑轮的转动行程来表征水库的深度。
8.作为本发明的一种优选方案，所述吊臂包括固定臂和旋转臂，第一导向轮安装在固定臂上，第二导向轮安装在旋转臂上，旋转臂安装在固定臂上并相对固定臂转动。固定臂可以直接固定到船体甲板中部右侧，也可以再设置一个底座，底座焊接到船体甲板中部右侧，固定臂可拆卸式固定到底座上，旋转臂安装都固定臂上并可以相对固定臂转动，旋转臂
的转动能够改变测量位置。而且无论是底座、固定臂还是旋转臂都设置有加强筋结构，用于提升结构强度。
9.作为本发明的一种优选方案，所述旋转臂通过旋转机构相对于固定臂转动，所述旋转机构，包括旋转轴、旋转主动轮和旋转从动轮；旋转轴与固定臂连接并相对固定臂转动，旋转主动轮安装在旋转轴上并随旋转轴转动，旋转主动轮与旋转从动轮传动连接，旋转从动轮安装在旋转臂上。通过转动旋转轴使旋转主动轮一起转动，旋转主动轮带动旋转从动轮转动，使旋转臂能够在水平面上进行转动，改变悬吊铅鱼的位置。本发明中就使用齿轮啮合的方式进行传动，所述旋转主动轮为斜齿轮，旋转轴的设置方向与旋转臂的轴线垂直，旋转从动轮与斜齿轮啮合。齿轮啮合在起到传递力的作用下，还可以起到限位作用防止旋转臂乱转动。
10.作为本发明的一种优选方案，所述固定臂和旋转臂内均设置有绳索通道，且固定臂设有绳索让位孔。内部设置绳索通道可以将绳索隐藏起来，提升整体的美观以及安全性。
11.作为本发明的一种优选方案，所述卷扬机正反转电路，包括卷扬机主电路和卷扬机控制电路，所述卷扬机控制电路，包括卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路；行程开关位于卷扬机放卷电路中。行程开关是常开的行程开关，在悬挂铅鱼后，行程开关被触动，常开的行程开关处于闭合状态，卷扬机工作将绳索放卷，直至铅鱼到水库底部，触动压板不受压力在弹簧的作用下复位，行程开关恢复常开状态，断开卷扬机的电源。
12.作为本发明的一种优选方案，所述卷扬机主电路，包括断路器qf、收卷交流接触器主常开触点km1、放卷交流接触器主常开触点km2和卷扬机电机m，卷扬机电机m经收卷交流接触器主常开触点km1和断路器qf与供电系统的三相输出端连接；卷扬机电机m经放卷交流接触器主常开触点km2和断路器qf与供电系统的三相输出端反相连接。
13.作为本发明的一种优选方案，所述卷扬机放卷电路，包括放卷按钮sb2、放卷交流接触器线圈km2、放卷交流接触器辅助常开触点km2、收卷交流接触器辅助常闭触头km1和常开行程开关；放卷按钮sb2、放卷交流接触器线圈km2、收卷交流接触器辅助常闭触头km1和常开的行程开关串联连接在供电系统的两相输出端，放卷交流接触器辅助常开触点km2并联在放卷按钮sb2上，对放卷按钮sb2形成自锁。
14.所述卷扬机收卷电路，包括收卷按钮sb1、收卷交流接触器线圈km1、收卷交流接触器辅助常开触点km1、放卷交流接触器辅助常闭触头km2；收卷按钮sb1、收卷交流接触器线圈km1和放卷交流接触器辅助常闭触头km2串联连接在供电系统的两相输出端，收卷交流接触器辅助常开触点km1并联在收卷按钮sb1上，对收卷按钮sb1形成自锁，并且放卷交流接触器辅助常闭触头km2和收卷交流接触器辅助常闭触头km1分别作为互锁触点。
15.作为本发明的一种优选方案，卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路并联设置且卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路通过启停按钮sb3连接在供电系统的两相输出端。作为本发明的一种优选方案，所述启停按钮sb3、放卷按钮sb2和收卷按钮sb1均与控制器的输出端连接；里程仪与控制器的输入端连接，控制器与操作显示屏连接；和/或铅鱼上安装取样器和测速器，测速器与控制器连接。所用到的交流接触器、启停按钮sb3、放卷按钮sb2和收卷按钮sb1、操作显示屏等电子元器件都安装在电气柜中，电气柜设置在船体左侧吊臂后侧。
16.本发明的有益效果在于：本发明通过升降系统实现对绳索的升降，通过底座将吊臂固定在船体甲板中部右
侧，通过旋转机构实现吊臂在水平方向的旋转调节，方便对悬挂在绳索末端的铅鱼进行操作；通过控制系统实现对卷扬机电机的控制，实现卷扬机的启停和正反转操作，行程开关在铅鱼接触库区库底时自动关停卷扬机，关闭取样器，读取里程仪测量水深信号和流速仪测得的流速。本发明能够快速实现对现有船只的改造，成本低，安装及拆卸方便，不影响清漂船的基本功能，而且操作方便，自动化程度高，能够实现对库区断面水深和流速的测量，完成库底泥沙样本的采样。且适应性强，使用安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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。
18.图1为本发明的结构示意图。
19.图2为本发明升降系统的部分结构示意图。
20.图3为本发明行程触动机构的结构示意图。
21.图4为本发明卷扬机正反转电路的电路图。
具体实施方式
22.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例：一种基于船载的水文泥沙要素测量平台，如图1所示，包括升降系统、控制系统和供电系统，所述供电系统，采用10kw单三相汽油发电机。
24.所述的升降系统包括卷扬机1、绳索2、吊臂3；吊臂3上至少设有第一导向轮和第二导向轮，绳索2的一端卷绕在卷扬机1上，绳索2的末端绕过第一导向轮后向上延伸至第二导向轮，并经第二导向轮导向后竖直垂下，绳索2的末端为铅鱼悬挂部；铅鱼悬挂到铅鱼悬挂部，并且铅鱼上安装取样器和测速器。
25.而为了能够适用不同位置的测量，将吊臂设置成可旋转结构，本实施例中，如图2所示，所述的吊臂3包括固定臂31和旋转臂32，第一导向轮安装在固定臂上，第二导向轮安装在旋转臂32上，旋转臂32安装在固定臂31上并相对固定臂31转动。
26.具体安装时，固定臂是安装在底座12上的，底座是圆柱形钢结构，焊接在船体甲板中部右侧，固定臂可拆卸式固定到底座上，旋转臂安装都固定臂上并可以相对固定臂转动，旋转臂的转动能够改变测量位置。而且无论是底座、固定臂还是旋转臂都设置有加强筋结构，用于提升结构强度。
27.并且，为了实现旋转臂的转动以及定位，所述旋转臂32通过旋转机构相对于固定臂31转动，所述的旋转机构，包括旋转轴9、旋转主动轮10和旋转从动轮11；旋转轴与固定臂连接并相对固定臂转动，旋转主动轮安装在旋转轴上并随旋转轴转动，旋转主动轮与旋转
从动轮传动连接，旋转从动轮安装在旋转臂上。通过转动旋转轴使旋转主动轮一起转动，旋转主动轮带动旋转从动轮转动，使旋转臂能够在水平面上进行转动，改变悬吊铅鱼的位置。本发明中就使用齿轮啮合的方式进行传动，所述旋转主动轮为斜齿轮，旋转轴的设置方向与旋转臂的轴线垂直，旋转从动轮与斜齿轮啮合。齿轮啮合在起到传递力的作用下，还可以起到限位作用防止旋转臂乱转动。
28.为了提升整体的美观以及安全性能，所述固定臂和旋转臂内均设置有绳索通道，且固定臂设有绳索让位孔，当设置底座时，绳索让位孔设置到底座上，绳索从绳索让位孔进入并经第一导向轮改向延伸到各第二导向轮，最后经旋转臂出口处的第二导向轮改向后垂下。
29.所述的控制系统，包括卷扬机正反转电路、行程开关和行程触动机构，行程触动机构设置在卷扬机1和吊臂3之间，卷扬机焊接在船体甲板中部左侧，并且使用三相异步电机驱动，汽油发电机给其供电。
30.所述行程触动机构包括触动压板4和弹簧5，如图3所示，为提升使用安全与稳定，弹簧是安装到一个箱体内，触动压板位于箱体上，并且触动压板4的下端面与竖向设置的弹簧5连接，行程开关6位于触动压板4下方并与弹簧平行设置，且自然状态下的触动压板不接触行程开关；当绳索悬挂并输送铅鱼时，触动压板4在绳索压力作用下下压弹簧并触动行程开关；行程开关6电性连接在卷扬机正反转电路中，供电系统通过卷扬机正反转电路给卷扬机供电。卷扬机使用三相异步电机驱动，接线方法为星形接线，并且将卷扬机安装在船体甲板中部左侧位置。供电系统使用三相汽油发电机。
31.为了避免了绳索与触动压板的硬摩擦，使触动压板下压状态时绳索也能正常快速下降，在触动压板4上安装有定滑轮7，绳索2通过定滑轮7给触动压板施压。
32.而且为了测量水深，定滑轮7同轴安装有里程仪8。因为绳索始终是带动定滑轮转动的，定滑轮的转动可以表征水库的水深，使用里程仪来测量定滑轮的转动行程来表征水库的深度。
33.所述的卷扬机正反转电路，如图4所示，包括卷扬机主电路和卷扬机控制电路，所述卷扬机控制电路，包括卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路；行程开关位于卷扬机放卷电路中。行程开关是常开的行程开关，在悬挂铅鱼后，行程开关被触动，常开的行程开关处于闭合状态，卷扬机工作将绳索放卷，直至铅鱼到水库底部，触动压板不受压力在弹簧的作用下复位，行程开关恢复常开状态，断开卷扬机的电源。
34.具体的，所述的卷扬机主电路，包括断路器qf、收卷交流接触器主常开触点km1、放卷交流接触器主常开触点km2和卷扬机电机m，卷扬机电机m经收卷交流接触器主常开触点km1和断路器qf与供电系统的三相输出端连接；卷扬机电机m经放卷交流接触器主常开触点km2和断路器qf与供电系统的三相输出端反相连接。
35.所述的卷扬机放卷电路，包括放卷按钮sb2、放卷交流接触器线圈km2、放卷交流接触器辅助常开触点km2、收卷交流接触器辅助常闭触头km1和常开行程开关6；放卷按钮sb2、放卷交流接触器线圈km2、收卷交流接触器辅助常闭触头km1和常开的行程开关6串联连接在供电系统的两相输出端，放卷交流接触器辅助常开触点km2并联在放卷按钮sb2上，对放卷按钮sb2形成自锁。
36.所述的卷扬机收卷电路，包括收卷按钮sb1、收卷交流接触器线圈km1、收卷交流接
触器辅助常开触点km1、放卷交流接触器辅助常闭触头km2；收卷按钮sb1、收卷交流接触器线圈km1和放卷交流接触器辅助常闭触头km2串联连接在供电系统的两相输出端，收卷交流接触器辅助常开触点km1并联在收卷按钮sb1上，对收卷按钮sb1形成自锁，并且放卷交流接触器辅助常闭触头km2和收卷交流接触器辅助常闭触头km1分别作为互锁触点。
37.而且为了安全，无论是卷扬机主电路和卷扬机控制电路都设有热过载保护器fr，控制器可以对卷扬机电机进行调速，使其控制在0.5m/s。
38.而且，为了进一步提升使用安全，卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路并联设置且卷扬机放卷电路和卷扬机收卷电路通过启停按钮sb3连接在供电系统的两相输出端。
39.为了提高自动化程度，所述启停按钮sb3、放卷按钮sb2和收卷按钮sb1均与控制器的输出端连接；里程仪与控制器的输入端连接，控制器与操作显示屏连接；铅鱼上安装取样器和测速器，测速器与控制器连接。所用到的交流接触器、启停按钮sb3、放卷按钮sb2和收卷按钮sb1、操作显示屏等电子元器件都安装在电气柜中，电气柜设置在船体左侧吊臂后侧。
40.里程仪检测的水深经控制器处理后显示在操作显示屏上，操作显示屏上可以操作启停按钮sb3、放卷按钮sb2和收卷按钮sb1的动作信号，而且测速器使用流速仪获取，并通过语音播报。
41.使用时，将底座焊接到垃圾清理船的甲板中部，吊臂安装到底座上，并将汽油发动机、电气柜以及行程触发机构等都安装到船体甲板的相应位置；绳索接触定滑轮后从绳索让位孔进入到绳索通道内，并经第一导向轮换向后向上延伸，并若干第二导向轮导向后最终从旋转臂出口处的第二导向轮处垂下；未悬挂铅鱼时，触发压板不接触行程开关；通过旋转机构转动旋转臂，使其位于甲板上方，然后将铅鱼安装取样器和测速器后吊在绳索上；在铅鱼的重力作用下，绳索挤压定滑轮，触动压板下压碰触行程开关，使常开的行程开关闭合；将垃圾清理船开至断面测量点位置，然后将旋转臂再转动使铅鱼位于甲板外侧，然后在操作显示屏上操作启停按钮sb3和放卷按钮sb2，启停按钮sb3和放卷按钮sb2闭合后，放卷交流接触器线圈km2通电，放卷交流接触器辅助常开触点km2闭合将放卷按钮sb2锁定，放卷交流接触器主常开触点km2闭合，卷扬机电机通电，转动放卷，将铅鱼下放，同时，放卷交流接触器辅助常闭触头km2断开，卷扬机收卷电路不通电；当铅鱼到测量点库底时，定滑轮不在受绳索的压力，触动压板复位不与行程开关接触，行程开关恢复原状，恢复断开状态，放卷交流接触器线圈km2失电，放卷交流接触器主常开触点km2闭合，卷扬机电机失电停机，放卷交流接触器辅助常闭触头km2复位闭合；取样结束后，操作收卷按钮sb1，收卷交流接触器线圈km1通电，收卷交流接触器主常开触点km1闭合，卷扬机电机反相通电，经绳索收卷收回铅鱼，收卷交流接触器辅助常开触点km1闭合将收卷按钮sb1锁定，同时收卷交流接触器辅助常闭触头km1断开；收卷过程，虽然行程开关会再次被触动闭合，但是由于收卷交流接触器辅助常闭触头km1断开，卷扬机放卷电路也不会通电。
42.本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结
合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。