水位自动监测系统及其监测方法与流程

本发明涉及自动化监测领域，特指一种水位自动监测系统及其监测方法。

背景技术：

在涉海桥梁施工时，为保证施工顺利进行，需要对海水的潮汐水位进行监测，目前的水位监测方法，通常是通过设置水尺或投放验潮仪的方式进行水位监测，若采用水尺测量的方式，则需要人工进行水位读取，人力投入较大，若采用投放验潮仪的方式，则需要较高的成本，且验潮仪容易因为水下泥沙淤积而丢失数据，严重者丢失仪器，从而影响监测成果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水位自动监测系统及其监测方法，解决了传统水位监测方式费钱费力的问题，通过水位自动监测系统自动监测水位，减少人力投入，且整个系统结构简单，制造成本和使用成本低廉，经济效益好。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种水位自动监测系统，包括：

竖直固定于水底且部分露出水面的支架，该支架的顶部形成有水平的操作面；

位置可调地安装于操作面的滑块，该滑块的顶部固定有位移检测仪，以检测滑块的位移变化量；

位于操作面的一端且漂浮于水面的浮球，该浮球通过第一绳索与滑块对应的侧部固定连接；以及

位于操作面远离浮球的一端且位于操作面和水面之间的平衡块，该平衡块通过第二绳索与滑块对应的侧部固定连接；

通过浮球随水面上升或下降，以带动滑块向远离或靠近浮球的方向移动，进而位移检测仪检测滑块的位移变化量，从而根据位移变化量能够计算得出水面的实时标高。

本发明提供了一种水位自动监测系统，通过利用杠杆远离使得浮球漂浮于水面时，滑块和平衡块保持静止，且第一绳索和第二绳索绷直，当水面上升或下降时，浮球、滑块和平衡块为了保持平衡，平衡块带动滑块向远离或靠近浮球的位置移动，滑块的位移变化量即为水面的升降量，因此只需人工测量一次水位标高即可，之后均可通过该系统自动检测滑块的位移变化量得出实时水位标高，解决了传统水位监测方式费钱费力的问题，通过水位自动监测系统自动监测水位，减少人力投入，且整个系统结构简单，制造成本和使用成本低廉，经济效益好。

本发明水位自动监测系统的进一步改进在于，还包括竖直固定于支架靠近浮球的位置且部分伸入水中的管体，该浮球和部分第一绳索位于管体内。

本发明水位自动监测系统的进一步改进在于，该管体沿长度方向间隔开设有若干通孔。

本发明水位自动监测系统的进一步改进在于，还包括沿第一绳索和第二绳索的延伸方向设置且开设于操作面的线槽，第一绳索和第二绳索置于线槽内，滑块位于线槽的顶部且置于操作面，从而滑块能够沿线槽移动。

本发明水位自动监测系统的进一步改进在于，该平衡块的重力大于滑块与操作面之间的静摩擦力且小于浮球的重力。

本发明提供了一种水位自动监测系统的监测方法，包括如下步骤：

提供该自动监测系统，将支架的底部固定于水底，调整滑块的位置，以使得浮球漂浮于水面、第一绳索和第二绳索绷直且滑块和平衡块保持静止，并测量此时水面的初始标高；

当水面上升或下降时，浮球随着水面上升或下降，以带动滑块向远离或靠近浮球的方向移动，进而位移检测仪检测滑块的位移变化量；

根据初始标高和位移变化量计算得出水面的实时标高。

本发明一种水位自动监测系统的监测方法的进一步改进在于，还包括竖直固定于支架靠近浮球的位置且部分伸入水中的管体；

将浮球置于管体内。

本发明一种水位自动监测系统的监测方法的进一步改进在于，还包括：

间隔设定时间记录一次位移检测仪检测到的滑块的位移变化量，并计算出对应的实时标高。

本发明一种水位自动监测系统的监测方法的进一步改进在于，滑块向靠近浮球的方向移动为负方向，滑块向远离浮球的方向移动为正方向，计算实时标高时，还包括：

其中，ht为水面的实时标高，h0为水面的初始标高，ln为第n次位移检测仪检测到的滑块的位移变化量，n为正整数。

本发明一种水位自动监测系统的监测方法的进一步改进在于，该平衡块的重力大于滑块与操作面之间的静摩擦力且小于浮球的重力。

附图说明

图1为本发明水位自动监测系统的正视图。

图2为本发明水位自动监测系统的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种水位自动监测系统及其监测方法，通过利用杠杆远离使得浮球漂浮于水面时，滑块和平衡块保持静止，且第一绳索和第二绳索绷直，当水面上升或下降时，浮球、滑块和平衡块为了保持平衡，平衡块带动滑块向远离或靠近浮球的位置移动，滑块的位移变化量即为水面的升降量，因此只需人工测量一次水位标高即可，之后均可通过该系统自动检测滑块的位移变化量得出实时水位标高，解决了传统水位监测方式费钱费力的问题，通过水位自动监测系统自动监测水位，减少人力投入，且整个系统结构简单，制造成本和使用成本低廉，经济效益好。下面结合附图对本发明水位自动监测系统进行说明。

参阅图1，图1为本发明水位自动监测系统的正视图。下面结合图1，对本发明水位自动监测系统进行说明。

如图1所示，本发明的水位自动监测系统，包括：

竖直固定于水底且部分露出水面的支架11，该支架11的顶部形成有水平的操作面111；

位置可调地安装于操作面111的滑块12，该滑块12的顶部固定有位移检测仪121，以检测滑块12的位移变化量；

位于操作面111的一端且漂浮于水面的浮球13，该浮球13通过第一绳索122与滑块12对应的侧部固定连接；以及

位于操作面111远离浮球13的一端且位于操作面111和水面之间的平衡块14，该平衡块14通过第二绳索123与滑块12对应的侧部固定连接，即利用杠杆原理，通过滑块12的位置调节，使得平衡块14、滑块12和浮球13保持平衡；

通过浮球13随水面上升或下降，以带动滑块12向远离或靠近浮球13的方向移动，进而位移检测仪121检测滑块12的位移变化量，从而根据位移变化量能够计算得出水面的实时标高，即当水面上升则对浮球13的浮力变大，第一绳索122的受力变小，滑块12与浮球13之间的距离需增大才能使得滑块12、浮球13和平衡块14保持平衡，因此平衡块14带动滑块12向远离浮球13的方向移动，当水面下降则对浮球13的浮力变小，第一绳索122的受力变大，滑块12与浮球13之间的距离需减小才能使得滑块12、浮球13和平衡块14保持平衡，因此浮球13带动滑块12向靠近浮球13的方向移动。

具体的，该平衡块14的重力大于滑块12与操作面111之间的静摩擦力且小于浮球13的重力，以保证浮球13随水面上升时平衡块14能够拉动滑块12移动，浮球13的重力可以根据浮力公式计算得到，计算公式如下：

g球＝ρgv球

其中ρ＝1.025×10³kg/m³，g＝10，若r球取0.1m，则g球＝42.91n，若静摩擦力为10n，则平衡块的重力可以为20n。

较佳地，该位移检测仪121为gps接收机，以利用gps定位技术获取滑块12的位置，将相邻两次位置信息相减以得出滑块12的位移变化量。

作为本发明的一较佳实施方式，还包括竖直固定于支架11靠近浮球13的位置且部分伸入水中的管体112，该浮球13和部分第一绳索122位于管体112内，以防止浮球13在外界其他因素的作用下，如风等，向远离支架11的方向移动，从而带动滑块12移动，以影响测量结果。

具体的，该管体112沿长度方向间隔开设有若干通孔1121，以使得管体112内的空气和水与外界相连通，以避免产生气压差或水压差。

进一步的，结合图2所示，还包括沿第一绳索122和第二绳索123的延伸方向设置且开设于操作面111的线槽，第一绳索122和第二绳索123置于线槽内，滑块12位于线槽的顶部且置于操作面111，从而滑块12能够沿线槽移动，防止滑块12在移动过程中发生偏移，即滑块12能够沿直线移动。

本发明的具体实施方法如下：

根据当地海水的涨退潮时间，在高潮时安装该自动监测系统，将支架11固定于水底；

将浮球13漂浮于水面，将滑块12置于操作面111远离浮球13的位置，并利用第一绳索122将滑块12与浮球13固定连接，进而利用第二绳索123将平衡块13与滑块12固定连接，根据杠杆原理微调滑块12的位置，使得第一绳索122和第二绳索123绷紧，且浮球13、滑块12和平衡块14保持静止，并人工测量此时的水面标高作为初始标高；

利用位移检测仪121每隔设定时间记录一次滑块12的位移变化量，并根据位移变化量和初始标高计算得出实时标高；

根据实时标高画出折线图，从而能够分析研究海水的标高变化趋势，这种方式只需要人工测量一次标高即可，之后均可通过位移检测仪121自动计算得出实时标高，省时省力，且结构简单，成本低廉。

本发明还提供了一种水位自动监测系统的监测方法，该方法包括如下步骤：

提供该自动监测系统，将支架11的底部固定于水底，调整滑块12的位置，以使得浮球13漂浮于水面、第一绳索122和第二绳索123绷直且滑块12和平衡块14保持静止，并测量此时水面的初始标高；

当水面上升或下降时，浮球13随着水面上升或下降，以带动滑块12向远离或靠近浮球13的方向移动，进而位移检测仪121检测滑块12的位移变化量；

根据初始标高和位移变化量计算得出水面的实时标高。

进一步的，还包括竖直固定于支架11靠近浮球13的位置且部分伸入水中的管体112；

将浮球13置于管体112内。

进一步的，还包括：

间隔设定时间记录一次位移检测仪121检测到的滑块12的位移变化量，并计算出对应的实时标高。

具体的，滑块12向靠近浮球13的方向移动为负方向，滑块12向远离浮球13的方向移动为正方向，即当滑块12向靠近浮球13的方向移动时位移变化量为负数，当滑块12向远离浮球13的方向移动时位移变化量为正数，计算实时标高时，还包括：

其中，ht为水面的实时标高，h0为水面的初始标高，ln为第n次位移检测仪检测到的滑块的位移变化量，n为正整数。

具体的，该平衡块14的重力大于滑块12与操作面111之间的静摩擦力且小于浮球13的重力。

本发明提供的监测方法实际实施的具体操作方式如下：

根据当地海水的涨退潮时间，在高潮时安装该自动监测系统，将支架11固定于水底；

将浮球13漂浮于水面，将滑块12置于操作面111远离浮球13的位置，并利用第一绳索122将滑块12与浮球13固定连接，进而利用第二绳索123将平衡块13与滑块12固定连接，根据杠杆原理微调滑块12的位置，使得第一绳索122和第二绳索123绷紧，且浮球13、滑块12和平衡块14保持静止，并人工测量此时的水面标高作为初始标高；

利用位移检测仪121每隔设定时间记录一次滑块12的位移变化量，并根据位移变化量和初始标高计算得出实时标高；

根据实时标高画出折线图，从而能够分析研究海水的标高变化趋势。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。