一种渠道断面变形监测装置的制作方法

本发明属于灌溉渠道工程，具体是指一种渠道断面变形监测装置。

背景技术：

1、灌溉渠道在农业生产中起着至关重要的作用，是将水从水源引导到农田的主要途径之一，用于提供农作物所需的水量，灌溉渠道的畅通与稳定对于农业的发展和粮食生产至关重要。灌溉渠道通常采用梯形断面设计，这种形状有助于提高水流的稳定性和流动效率，常见的施工方式是通过混凝土渠道铺衬机进行铺设，灌溉渠道通常铺设在路边等开放区域。然而由于地质因素、水流压力、车辆荷载压力等各种原因，渠道在长时间使用过程中可能会发生变形，这种变形会导致水流堵塞、渠道破损、水资源浪费等危害。因此，对渠道的断面变形情况进行及时、准确的监测具有重要的意义。

2、目前尚未具有专门用于灌溉渠道断面变形监测的装置，我们可以通过借鉴现有用于其他领域如隧道、边坡等的变形监测技术并将其应用于对渠道断面变形的监测中，但在具体实施过程中仍存在一定的缺陷：目前一种常见的方法是采用传统的全站仪测量，以测量渠道某个断面的关键点距离，从而确定渠道的梯形断面尺寸，但该方法存在问题，即每次测量无法在相同的空间定位下进行，因此无法将不同时期的测量结果准确地统一到相同的测量基准点上以进行断面变形情况的比对；另一种方法是采用先进的激光三维断面扫描装置，通过在行进过程中对整个渠道进行扫描成像，并利用定位系统将每次测量数据转换到同一基准点上，生成图像来比对每次断面的变形情况，但该装置的采购和维护成本过高，限制了其在灌溉渠道监测领域的应用。

3、综上所述，现有的灌溉渠道在断面变形监测方面存在诸多技术缺陷。因此亟需发明一种渠道断面变形监测装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，本发明提供一种渠道断面变形监测装置，通过系统的定位方案将监测装置调节到相同的基准点上进行监测对比，有效避免了传统方法的空间定位限制，该装置具有低成本、易于操作和维护的特点，实现了准确、高效的渠道变形监测。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出一种渠道断面变形监测装置，包括移动底座，所述移动底座上侧固定设有第一空心柱，所述第一空心柱上侧转动设有调节盘，所述调节盘上侧对称设有支撑架，所述支撑架之间转动设有支撑环，所述支撑环下侧固定设有重力杆，所述重力杆下侧固定设有重力球，所述重力杆和重力球均位于第一空心柱内部，所述支撑环一侧同轴转动设有环状齿盘，所述支撑环内侧圆周阵列设有平移机构，所述平移机构内侧滑动设有激光调节测距机构。

3、进一步地，所述第一空心柱上部内侧固定设有第一环状凸楞，所述调节盘下侧同轴固定设有第二空心柱，所述第二空心柱外侧开设有环状凹槽，所述第一环状凸楞滑动设于环状凹槽内，使得调节盘只能沿轴心发生转动，所述第一空心柱上部外侧设有第一旋钮，所述第一旋钮与第一空心柱螺纹连接，所述第一旋钮在螺纹运动中与第二空心柱相接触，实现对调节盘的固定。

4、进一步地，所述支撑架的上端内部固定设有轴承，所述支撑环的水平两端固定设有第一凸楞，所述第一凸楞同轴固定设于轴承内，所述第一凸楞通过轴承与支撑架转动连接，使得支撑环沿第一凸楞转动时更加灵敏，其中一个支撑架上端一侧设有第二旋钮，所述第二旋钮与支撑架螺纹连接，所述第二旋钮在螺纹运动中与支撑环相接触，实现对支撑环的固定，所述支撑环一侧同轴固定设有环状卡槽，所述支撑环内侧圆周阵列固定设有四个第三空心柱，所述支撑环另一侧固定设有配重块，使得监测装置在支撑环两侧的重量相同。

5、进一步地，所述环状齿盘内侧同轴固定设有环状锥齿，所述环状齿盘外侧同轴固定设有第二环状凸楞，所述第二环状凸楞滑动设于环状卡槽内，使得环状齿盘只能沿轴心发生转动，所述环状齿盘水平侧设有第三旋钮，所述第三旋钮与环状齿盘螺纹连接，所述第三旋钮在螺纹运动中与支撑环相接触，实现对环状齿盘的固定。

6、进一步地，所述平移机构包括从动轴，所述从动轴一端同轴转动设于第三空心柱内，所述从动轴中部同轴固定设有从动锥齿，所述从动锥齿与环状锥齿啮合连接，通过旋转环状锥齿来带动从动锥齿发生转动，所述从动轴另一端侧向固定设有第一摇杆，所述第一摇杆一端侧向转动设有第二摇杆，所述第二摇杆一端侧向转动设有凹型槽，所述第一摇杆和第二摇杆平行时凹型槽的轴心与从动轴的轴心重合，其中一个凹型槽一侧设有第四旋钮，所述第四旋钮与凹型槽侧壁螺纹连接。

7、进一步地，所述激光调节测距机构包括旋转盘，所述旋转盘滑动设于凹型槽内，所述第四旋钮在螺纹运动中与旋转盘相接触，实现对旋转盘的固定，所述旋转盘中部贯穿开设有竖向滑槽，所述竖向滑槽内滑动设有竖向滑块，所述竖向滑块的后侧固定设有限位块，所述竖向滑块的前侧固定设有导轨，所述导轨与竖向滑槽相垂直，所述限位块和导轨紧贴设于旋转盘的两侧，所述导轨的上下两侧开设有水平滑槽，所述导轨的右端前侧中部固定设有第一指针，所述导轨外侧设有水平滑块，所述水平滑块通过水平滑槽与导轨滑动连接，所述水平滑块的前侧滑动设有激光头，所述激光头的外侧设有空心环，所述空心环与激光头之间阵列固定设有固定杆，所述空心环通过固定杆与激光头同轴固定连接，所述空心环内部同轴紧贴滑动设有刻度环，所述刻度环的水平两端侧向固定设有浮力板，所述浮力板与空心环内部组成的下侧的封闭空间内注满液体，通过连通器原理使得浮力板处于水平状态。

8、进一步地，所述旋转盘在竖向滑槽中部位置处对称内嵌设有第一弹簧楞，所述竖向滑块左右两侧对称开设有第一凹槽，所述第一凹槽在滑动过程中与第一弹簧楞相接触，使得竖向滑块滑动到竖向滑槽中部时实现暂时定位，所述导轨中部上下两侧对称内嵌设有第二弹簧楞，所述水平滑块上下两侧壁内侧对称开设有第二凹槽，所述第二凹槽在滑动过程中与第二弹簧楞相接触，使得水平滑块滑动到导轨中部时实现暂时定位，所述水平滑块的前壁在激光头正上方内嵌设有第三弹簧楞，所述激光头一端上侧开设有第三凹槽，所述第三凹槽在转动过程中与第三弹簧楞相接触，使得第三凹槽转动到第三弹簧楞位置处时实现暂时定位。

9、进一步地，所述限位块后侧设有第五旋钮，所述第五旋钮与限位块螺纹连接，所述第五旋钮在螺纹运动中与旋转盘相接触，实现对竖向滑块的固定，所述水平滑块上侧设有第六旋钮，所述第六旋钮与水平滑块螺纹连接，所述第六旋钮在螺纹运动中与导轨相接触，实现对水平滑块的固定。

10、进一步地，所述激光头在左侧距离第三凹槽90度位置处沿长度方向开设有第一激光孔和第二激光孔，所述激光头在第一激光孔上方固定设有第一显示屏，可以直观看到第一激光孔测量的距离数值，所述激光头在第二激光孔上方固定设有第二显示屏，可以直观看到第二激光孔测量的距离数值，所述激光头在右侧距离第三凹槽90度位置处固定设有第二指针。

11、进一步地，所述空心环由透明材质制成，可以直观看到内部的刻度环，所述刻度环沿逆时针方向标有角度刻度值，所述刻度环在右侧的浮力板处刻度值为零。

12、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

13、（1）第一次监测时，受到重力杆和重力球的作用使得支撑环所在平面垂直于地面，转动激光头直到第一激光孔和第二激光孔发射的激光照射到方桩正面，转动调节盘直到第一显示屏和第二显示屏显示的数值相同，继续转动激光头将第一激光孔和第二激光孔发射的激光均与方桩正面的上边线重合，旋转环状齿盘带动平移机构将第一激光孔和第二激光孔发射的激光将沿着方桩正面的上边线平移，直到第二激光孔发射的激光与方桩正面上边线的前端重合，记录第二指针指向刻度环上的角度值为第一次监测的关键定位角度，记录第二显示屏上的距离数值作为第一次监测的关键定位距离，第二次监测时，根据第一次监测的关键定位角度和关键定位距离来对平移机构、旋转盘、导轨和水平滑块进行位置调节，可以实现第二次监测激光头所处空间位置与第一次监测时最终调整到的监测位置完全重合，以此为基准点比较两次监测断面的变形情况，不会受到位移和变形的影响，监测结果更加精准；

14、（2）第一次监测调整好激光头位置后，转动激光头使得第二激光孔发射的激光分别照向该处渠道梯形断面所对应的四个顶点，并分别记录距离数值和角度数值，该断面记录完毕，根据梯形断面顶点数据可以以任意点为基准点绘制具体断面形状，第二次监测将激光头调整到与第一次监测完全重合的位置后，同样转动激光头使得第二激光孔发射的激光分别照向该处渠道梯形断面所对应的四个顶点并分别记录距离数值和角度数值，并且测量的四个顶点的距离数值和角度数值可以在第一次测量的该断面的绘制基准点下展开在图形当中，来比较两次断面的不同，并且该不同为空间上呈现的绝对变化，可以更加直观查看变形情况并分析变形原因；

15、（3）通过旋转环状齿盘带动环状锥齿转动进而带动从动锥齿发生转动，进而带动从动轴和第一摇杆发生转动，由于凹型槽紧贴于旋转盘表面，并且通过第四旋钮与凹型槽固定，使得第一摇杆和第二摇杆只能发生对称运动，使得凹型槽和旋转盘只能垂直于支撑环发生平移，因此采用平移机构可以实现对激光调节测距机构纵向位置更大距离的调整，可以适应不同的监测场景，并且整个监测装置原理准确，操作步骤清晰简便，采用纯机械结构，安全可靠，降低维护成本，激光测距技术为现有成熟技术，因此该监测装置生产成本较低，可以实现快速推广应用。