专利名称：水深流速温度垂直连续测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在溪流、河流、水库及大江大河水域中测量水深、流速、温度的垂直连续测 量系统。是对现有测量装置的技术改进。
背景技术：
在溪流、河流、水库水文调査、大江大河的防洪治理研究、环境污染治理等领域，水深、 流速和水温是基本的水文参数，该参数的测量仪器产品很多。但现有的水深、流速、温度的 垂直测量装置，多为手动或半自动，只能针对某点测量，而不能对不同深度的不同位置进行 连续测量，由于测量数据不具备连续性，导致计算分析结果不精确，以致影响防洪治理或环 境污染治理。
发明内容
本发明公开一种测量水深、流速、温度的垂直连续测量系统，其目的在于克服现有的水 深、流速、温度的垂直测量装置，只能针对某点测量，而不能对不同深度进行连续测量，由 于测量数据不连续，导致计算分析结果不精确等弊端。
本发明是一套网络测控系统，包括一台上位机(可以是台式PC或笔记本电脑或专用电子 仪器)与多台水深流速温度测量装置(以下称下位机)，通过有线或无线通信方式组成网络测 控系统，测量河流某横断面的深度、流速、温度等水文参数；本测量系统有电机驱动的直线 运动机构和触底传感器，能在测量杆触底时停止运动并测量出水的深度；本测量系统能在测 量杆从水底返回水面的过程中连续测量不同深度的水流速度和温度，得到一系列的深度、流 速、温度参数，并存储在电路芯片中；本测量系统整个测量过程是全自动的，人工不能干预， 保证测量的准确性和可靠性。
水深流速温度垂直连续测量系统，包括一台上位机与至少2台水深流速温度垂直连续测 量装置，通过有线或无线通信方式组成网络测控系统。
所述的水深流速温度垂直连续测量装置，机罩顶部连接有仪表箱，仪表箱上安装有无线 数据传输天线、RS485通信接口和测控板；机罩内有电机驱动机构、直线运动机构和测量机构；
A)所述的电机驱动机构机罩内底板固接有电机、蓄电池，电机经螺丝与电机安装板连接，电机安装板与固定杆连接，固定杆与机罩内底板固结；电机电缆线与测控板连接；
B) 所述的直线运动机构上法兰连接有上轴承和上限位开关；下法兰连接有下轴承和下 限位开关，螺杆安装在上轴承和下轴承之间；上法兰和下法兰与固定杆固结；电机通过电机 轴与螺杆连接；
C) 所述的测量机构测量杆与运动螺帽通过螺丝固定，运动螺帽一端开有内螺纹孔，与 螺杆通过内外螺纹连接，另一端开孔，导向杆穿过孔并与机罩的顶板和底板固结；测量杆上 连接有温度传感器、流速传感器和触底传感器，所有传感器电缆与测控板连接；电机轴上装 有旋转编码器。
电机通过电机轴与镙杆连接，驱动镙杆做圆周运动，镙杆通过螺丝副带动运动镙帽沿导 向杆做上、下直线运动。
镙帽向上运动触动上限位开关，测控板即收到停机信号，控制电机停lh运行；镙帽向下 运动触动下限位开关，测控板即收到停机信号，也控制电机停止运行。
电机轴上安装有旋转编码器，通过计算该编码器的正反转脉冲个数，便可以计算出测量 杆上下移动的位移。测量位移由编码器每圈的物理脉冲个数决定。
水深流速温度垂直连续测量系统的上位机可以是普通台式PC计算机或笔记本电脑或专用 仪器；上位机有专用测控软件。
本发明直线运动机构，还可采用钢丝传动、镙杆传动、齿轮传动等方式将电机的圆周运 动变换成直线运动。
本发明水深流速温度测量装置，可以单独使用。
本发明上位机即PC计算机或笔记本电脑，通过RS485通信模块与水深流速温度垂直测量 装置连接，最多可连接128台水深流速温度垂直测量装置，组成水深流速温度垂直测量网络 系统，完成对河流某横断面水文参数同步测量。下位机与上位机连网工作时，根据测量深度 和上位机设定的算法和测量模式计算出水面到水底的垂直测点数目和测点深度，自动测量 出每点的深度、流速、温度参数；下位机独立工作时，通过键盘设定水面到水底的垂直测 点数目和测点深度，自动测量出每点的深度、流速、温度参数。
本发明与现有的测量仪器相比较(1)本测量系统有电机驱动的直线运动机构和触底传 感器，能在测量杆触底时停止运动并测量出水的深度；(2)本测量系统能在测量杆从水底返 回水面的过程中连续测量不同深度的水流速度和温度，得到一系列的深度、流速、温度参数， 并存储在电路芯片中；(3)本测量系统整个测量过程采用全自动时，人工不能干预，保证测量的准确性和可靠性；测量数据连续，精确，为防洪治理研究和环境污染治理等领域提供科 学数据。
图1为水深流速温度垂直连续测量装置原理图2为水深流速温度垂直连续测量系统有线网络测量原理图3为水深流速温度垂直连续测量系统无线网络测量原理图。
1.无线数据传输天线，2. RS485通信接口， 3.测量杆，4.仪表箱，5.测控板，6.上 轴承，7.传感器电缆线，8.电机电缆线，9.上限位开关，10.镙杆，11.运动镙帽，12.固 定杆，13.机罩，14.下轴承，15.下限位开关，16.导向杆，17.螺丝，18.电机轴，19.电 机安装板，20.电机，22.底板，23.， 24.蓄电池，25.温度传感器，26.流速传感器， 27.触底传感器，28.上法兰，29.下法兰，30.连轴器，31.旋转编码器，32.下位机， 33.上位机，34. RS485通信接口和通信电缆，35.串口无线通信模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本实施例并不用于限制本发明， 凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
水深流速温度垂直连续测量系统，如图2、图3所示。包括一台上位机33与至少2台水 深流速温度垂直测量装置或称下位机32，通过有线或无线通信方式组成网络测控系统。
所述水深流速温度垂直连续测量装置，如图l所示机罩13顶部连接有仪表箱4，仪表 箱上安装有无线数据传输天线1、 RS485通信接口 2和测控板5;机罩内有电机驱动机构、直 线运动机构和测量机构
A) 所述的电机驱动机构机罩13内底板22上固接有电机20、蓄电池24,电机经螺丝 17与电机安装板19连接，电机安装板19与固定杆12连接，固定杆12与机罩内底板22固结； 电机电缆线8与测控板5连接；
B) 所述的直线运动机构上法兰28连接有上轴承6和上限位开关9;下法兰29连接有 下轴承14和下限位开关15，螺杆10安装在上轴承6和下轴承14之间；上法兰28和下法兰 29与固定杆12固结；电机20通过电机轴18与螺杆10连接；C)所述的测量机构测量杆3与运动螺帽11通过螺丝固定，运动螺帽11 一端开有内螺 纹孔，与螺杆IO通过内外螺纹连接，另一端开孔，导向杆16穿过孔并与机罩的顶板和底板 固结；测量杆3上连接有温度传感器25、流速传感器26和触底传感器27，所有传感器电缆 线7与测控板5连接；电机轴18上装有旋转编码器31。
水深测量电机20驱动测量杆3向水面运动，触底传感器27在接触水面时发出第一个 脉冲，启动测控板5的位移计数器开始计算电机编码器31的脉冲数；当触底传感器27接触 到水底时，发出第二个脉冲，测控板5的位移计数器停止计数，此时位移计数器的脉冲个数 N。乘上脉冲位移(由编码器31决定)就是水的深度(H )。
不同深度的水温、流速测量电机20反向运动K个脉冲，测量杆向上运动H,，电机暂停， 测控板接收温度传感器25的温度参数T,和流速传感器26的数据V"得到该深度的水温和流 速参数，电机20又启动，再次开始测量，直到测量杆退出水面，测量结束，得到数据(H,， T" VJ, (H" T2， V2)，…(H ， T ， V )。
数据处理如果是单机独立测量模式，测量数据可在该测量装置的显示器上查询；如果 是连网测量模式(参看图2，图3)，下位机把测量结果发送给上位机，通过上位机软件可在 上位机上查看测量曲线和数据报表，并进行其他数据处理，如存盘、打印、查看历史数据等。
水深流速温度垂直连续测量系统有线网络测量如图2所示，作为上位机的笔记本电脑 或台式PC计算机33通过RS485通信接口和通信电缆34与作为下位机的水深温度流速装置32 连接通信，上位机33可以向下位机32发有关测量命令和传送测量参数，下位机32将测量结 果传给上位机33。
水深流速温度垂直连续测量系统无线网络测量如图3所示，作为上位机的笔记本电脑 或台式PC计算机33通过串口无线通信模块35与作为下位机的水深温度流速装置32连接通 信，上位机33可以向下位机32发有关测量命令和传送测量参数，下位机32将测量结果传给 上位机33。
权利要求
1.水深流速温度垂直连续测量系统，其特征在于包括一台上位机与至少2台水深流速温度测量装置，通过有线或无线通信方式组成网络测控系统。
2. 根据权利要求1所述的水深流速温度垂直连续测量系统，其特征在于所述的水深流速温度垂直连续测量装置，机罩顶部连接有仪表箱，仪表箱上安装有无线数据传输天线、RS485 通信接口和测控板；机罩内有电机驱动机构、直线运动机构和测量机构；A) 所述的电机驱动机构机罩内底板固接有电机、蓄电池，电机经螺丝与电机安装板连 接，电机安装板与固定杆连接，固定杆与机罩内底板固结；电机电缆线与测控板连接；B) 所述的直线运动机构h法兰连接有上轴承和上限位开关；下法兰连接有下轴承和下 限位开关，螺杆安装在上轴承和下轴承之间；上法兰和下法兰与固定杆固结；电机通过电机 轴与螺杆连接；C) 所述的测量机构测量杆与运动螺帽通过螺丝固定，运动螺帽一端开有内螺纹孔，与 螺杆通过内外螺纹连接，另一端开孔，导向杆穿过孔并与机罩的顶板和底板固结；测量杆上 连接有温度传感器、流速传感器和触底传感器，所有传感器电缆与测控板连接；电机轴上装 有旋转编码器。
全文摘要
水深流速温度垂直连续测量系统，包括一台上位机与至少2台水深流速温度垂直连续测量装置，通过有线或无线通信方式组成网络测控系统。所述的水深流速温度垂直连续测量装置，机罩顶部连接有仪表箱，仪表箱上安装有无线数据传输天线、RS485通信接口和测控板；机罩内有电机驱动机构、直线运动机构和测量机构；电机驱动直线运动机构携带测量杆及流速传感器、温度传感器和触底传感器，能在测量杆触底时停止运动，在测量杆从水底返回水面的过程中连续测量不同深度的水流速度和温度，测量结果精确，为科学研究提供数据。
文档编号G01F23/00GK101408424SQ20081004182
公开日2009年4月15日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者进 陈, 黄海燕 申请人:上海第二工业大学