一种量水堰渗流量测量装置的制作方法

本实用新型涉及水利技术领域，具体而言，涉及一种量水堰渗流量测量装置。

背景技术：

水库建成后，由于水位地基条件的改变，对大坝、基岩、坝肩、岸坡及地下建筑物的工作状态都会产生很大影响。特别是当大坝蓄水后，对大坝产生了水压荷载，并在上下游水位差的作用下，对坝体、坝基和绕坝产生渗流。因此，按照有关规范的要求，需对通过坝体、坝基和两岸绕坝渗流的渗漏水流量进行观测计量。绕坝渗流一般通过布置在绕流线或沿着渗流较集中的透水层中的测压孔来观测其水位变化。

渗流监测是大坝安全监测的主要项目，大坝一旦出现险情，渗流状况就会迅速发生变化，渗流监测是大坝安全蓄水与运行的重要安全保证。量水堰是监测大坝渗流量的主要设施，量水堰渗流量的测量精度是大坝安全运行的一个重要指标。

目前常见的量水堰测量装置一般采用人工测量和自动测量两套设备互相校正的方式。人工测量由于视觉误差、水质以及现场情况等复杂原因，均无法保证其测量精度。而采用称重方式的自动测量方法由于水质原因，容易使类似于浮球等称重物结钙，导致称重物的质量和密度发生变化，进而导致数据误差越来越大。由于上述两种测量方式均无法准确测量出渗流量，导致现场人员无法根据数据准确地判断出该点的渗流量。

技术实现要素：

本实用新型提供一种量水堰渗流量测量装置，用以解决由于现有测量装置所测得的数据误差大而导致现场人员无法根据数据准确地判断出测量点渗流量的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种量水堰渗流量测量装置，包括：固定架、处理器、探针运动控制模块、探针、探头、液位检测模块、光栅尺、启动按钮和显示模块，其中：

光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头；

探针沿竖直方向设置在固定架下方；

标尺光栅与探针平行并设置在探针的侧面；

光栅读数头设置在探针的顶部，用于读取其自身沿竖直方向移动时的与标尺光栅的相对位置；

处理器分别与探针运动控制模块、液位检测模块、光栅读数头、显示模块和启动按钮连接；

探头设置在探针底部；

探针与液位检测模块连接；

探针运动控制模块用于带动探针、探头及光栅读数头沿竖直方向移动。

进一步的，固定架包括丝杆、固定横梁和主体箱，丝杆竖直固定在地上，固定横梁通过丝杆水平固定在测量装置的顶部，主体箱平行固定在所述丝杆的侧面。

进一步的，显示模块为液晶显示器。

进一步的，探针包括一根公共端电极和一根反馈端电极，其中，两个电极都使用交流电工作。

进一步的，量水堰渗流量测量装置还包括一CAN总线模块和一数据接收端，CAN总线模块和处理器连接以传输数据到数据接收端。

进一步的，处理器、CAN总线模块、探针运动控制模块、液位检测模块、光栅读数头设置在主体箱内部，启动按钮、显示模块设置在主体箱外部。

进一步的，探针运动控制模块为一步进电机。

本实用新型通过自动测量的方式，并且检测探头采用交流电极设计，有效地解决了现有测量装置存在的由于视觉误差、水质及现场情况等原因产生测量误差的问题，使得渗流量的测量更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型一个实施例的量水堰渗流量测量装置设计示意图；

图2为本实用新型一个实施例的量水堰渗流量测量装置主体箱中各结构连接示意图。

附图标记说明：1-主体箱；2-丝杆；3-固定横梁；4-标尺光栅；5-探针； 6-探头；7-探针运动控制模块；8-启动按钮；9-光栅读数头；10-液位检测模块；11-处理器；12-显示模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型一个实施例的量水堰渗流量测量装置设计示意图，图 2为本实用新型一个实施例的量水堰渗流量测量装置主体箱中各元器件连接示意图，如图1、图2所示，量水堰测量装置包括：主体箱1、丝杆2、固定横梁3、标尺光栅4、探针5、探头6、探针运动控制模块7、启动按钮8、光栅读数头9、液位检测模块10、处理器11和显示模块12，其中：

丝杆2竖直固定在地上，固定横梁3通过丝杆2水平固定在测量装置的顶部，主体箱1平行固定在丝杆2的侧面，探针5沿竖直方向设置在主体箱 1下方，探针5包括一根公共端电极和一根反馈端电极(图中未标出)，探头6设置在探针5底部，标尺光栅4通过固定横梁3与探针5平行并设置在探针5的侧面，光栅读数头9设置在探针5的顶部，用于读取其自身沿竖直方向移动时与标尺光栅4的相对位置；

显示模块12可以为液晶显示器，也可以为其他具有数字显示功能的设备；

探针运动控制模块7为一步进电机，用于带动探针5、探头6及光栅读数头9沿竖直方向移动；

处理器11分别与探针运动控制模块7、液位检测模块10、光栅读数头9、显示模块12和启动按钮8连接，探针5与液位检测模块10连接；

本实用新型提供的量水堰渗流量测量装置还包括一CAN总线模块和一数据接收端，CAN总线模块和处理器11连接以传输数据到数据接收端，数据接收端可以为一便携式移动设备或设置在监控室内部的固定设备，以便于监测人员远程实时监测量水堰渗流量，以在渗流量出现异常时及时进行处理，避免因渗流量异常而造成严重后果。

处理器11、CAN总线模块、探针运动控制模块7、液位检测模块10、光栅读数头9设置在主体箱1内部，启动按钮8、显示模块12设置在主体箱 1外部。另外，主体箱1表面开设有一朝向标尺光栅4的孔，以便光栅读数头9由标尺光栅4上读取刻度。

本实用新型适用于不同形状的量水堰，例如形状为直角三角形、梯形或无侧收缩矩形的量水堰，本实用新型应用于各种不同形状的量水堰中时，不同之处在于预先存储在处理器11中的渗流量计算公式不同。以下以直角三角堰为例进行说明，但本实用新型不以此为限。

量水堰为图1所示的直角三角堰时，量水堰渗流量测量装置工作过程如下：

(1)按下启动按钮，处理器11接收启动信号后控制光栅读数头9读取此时标尺光栅4上的刻度a₁，刻度a₁即为探头的位置恰好为水头高点时对应的刻度；

(2)读取数据完成后，处理器11控制步进电机工作，由步进电机带动探针5、探头6和光栅读数头9向下移动，直到液位检测模块10检测到探针 5的反馈端电极(探针5中的公共端电极略长于反馈端电极，探针5和液位检测模块10配合使用，液位检测模块10控制公共端电极送出交流电流，根据液体导电特性，当2根电极底部的探头6都接触液体以后，液位检测模块 10在反馈端电极可以检测到液体反馈回的交流电流，此时液位检测模块10 向处理器11发送接触到水面信号)有电流通过时，反馈端电极再将信息传输给处理器11，处理器11向步进电机发出停止命令，步进电机停止工作，处理器11再控制光栅读数头9读取此时标尺光栅4上的刻度a₂，刻度a₂即为探头的位置刚刚接触水面时对应的刻度；

(3)根据两次位置数据，处理器11计算出探头6移动的距离H₂＝a₂-a₁，再根据量水堰制作完成后的水头高点与水头零点的相对高度H₁(已预先存储在处理器中)及距离H₂，计算出堰上水头高度H＝H₁-H₂；

(4)根据直角三角堰渗流量计算公式Q＝1.4′H^2.5(该计算公式已被预先存储在处理器11中)，处理器11计算出此时此点的渗流量Q，通过液晶显示器将渗流量Q显示出来，并通过CAN总线模块传输到其他数据接收端，以便于监测人员实时监测量水堰的渗流量。

本实用新型中的各个电气元件被连接在一起并使用主体箱将这些电气元件集中起来，采用自动测量的方式，并且检测探头采用交流电极设计，有效地解决了目前测量装置由于视觉误差、水质及现场情况等原因产生的测量误差问题，提高了渗流量的测量精度以及测量准确性。本实用新型还具有远程显示及控制功能，可以通过液晶显示器显示当前渗流量并将该渗流量远程传输至其他数据接收端，便于监测人员实时监测被测点的渗流量。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。