水下淤积厚度检测装置

1.本发明涉及水下检测设备技术领域，具体而言，涉及一种水下淤积厚度检测装置。


背景技术：

2.水电站泄洪消能建筑物中的水垫塘、消力池、尾水渠等具备规则的形状。以消力池为例，结构类似一个大型游泳池，底板由特殊的钢筋混凝土块通过拼接制成，消力池中一般水深从几米到几十米不等。由于结构的特殊性，且江河水中含沙量较高，水质浑浊，所以，消力池中都存在有厚度不定的淤积体，又无法及时用常规手段让水电站工作人员及时了解。表孔消力池底部的淤积一般厚度为1cm左右，底孔消力池底部的淤积一般为几厘米至几十厘米不等，在汛期或者黄河流域中，底部淤积将会更厚。
3.及时准确的掌握水工结构中淤泥的淤积量有助于水电站工作人员的运行管理和定期维护，保障大坝结构体的安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括提供了一种水下淤积厚度检测装置，其能够实现快速、便携的、经济的测量出浑浊水中水电站消力池底板积淤厚度。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种水下淤积厚度检测装置，水下淤积厚度检测装置包括：
7.保护框，用于支撑在淤积上，保护框的顶部设置有吊耳；
8.观测箱，设置在保护框内，观测箱包括密闭的容置腔和高度方向贯穿的通道，通道的侧壁具有透明区域；
9.测量杆，活动设置在通道内，测量杆的上端设置有吊环，测量杆上设置有刻度，测量杆用于插入淤积；
10.观测相机，安装在容置腔内，观测相机用于透过透明区域观测测量杆的刻度，得到测量杆插入淤积的长度；
11.绳索，绳索的一端用于连接到岸上，绳索的另一端穿过测量杆上的吊环、并连接到保护框的吊耳上。
12.在可选的实施方式中，测量杆的下端设置有锥形尖头，锥形尖头用于插入淤积。
13.在可选的实施方式中，锥形尖头的最大直径大于测量杆的中部直径、且大于通道的最小直径。
14.在可选的实施方式中，刻度采用彩色区分标准。
15.在可选的实施方式中，保护框包括：
16.框体；
17.上压板，连接在框体的顶部，上压板用于将观测箱压紧在框体内；
18.下支撑块，连接在框体的底部，下支撑块用于支撑在地面。
19.在可选的实施方式中，保护框还包括：
20.把手，连接在上压板上。
21.在可选的实施方式中，观测箱包括：
22.箱体，包括通道；
23.箱盖，连接在箱体的顶部，箱盖与箱体围成容置腔，箱盖上开设有通孔，通孔与通道连通。
24.在可选的实施方式中，箱盖上开设有第一密封槽和第二密封槽，第一密封槽位于容置腔的边缘，第二密封槽位于通道边缘。
25.在可选的实施方式中，水下淤积厚度检测装置还包括：
26.透明介质，填充在容置腔内，以确保水下淤积厚度检测装置能够在水中自由下沉。
27.在可选的实施方式中，透明介质包括透明气体、透明液体和透明固体中的至少一种。
28.本发明实施例提供的水下淤积厚度检测装置的有益效果包括：
29.1.通过绳索可以将该装置放入水中，直到保护框到达水底，测量杆在自身重力作用下将插入淤积中，再由观测相机拍摄测量杆上的刻度，即可得到测量杆插入淤积的深度，从而得到淤积的厚度；
30.2.测量成本低：该装置设计结构简单、模块材料易获取、加工成本低、操作简单，整体成本极低；
31.3.使用要求低：该装置在低流速状态下即可使用，汛期只要不处于泄洪状态均可使用，尾水渠正常发电状态下的流速下也可满足使用条件；
32.4.使用效率高：该装置重量轻、操作简单，单人即可轻松使用，准备作业快速、简单，测量方式采用视觉观测，可实时获得当前测量点的淤泥厚度，单人单次单点测量时间不超过10分钟。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
34.图1为本发明实施例提供的水下淤积厚度检测装置的结构示意图；
35.图2为图1中绳索和测量杆的结构示意图；
36.图3为图1中观测箱的全剖示意图；
37.图4为图3中箱盖的结构示意图；
38.图5为图3中箱盖的局部剖视示意图；
39.图6为本发明实施例提供的水下淤积厚度检测装置使用状态的结构示意图。
40.图标：100-水下淤积厚度检测装置；110-保护框；111-框体；112-上压板；113-下支撑块；114-把手；115-吊耳；120-观测箱；121-箱体；1211-通道；122-箱盖；1221-通孔；1222-第一密封槽；1223-第二密封槽；123-容置腔；130-测量杆；131-刻度；132-锥形尖头；133-吊环；140-观测相机；150-绳索；160-透明介质；200-淤积。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
47.请参考图1，本实施例提供了一种水下淤积厚度检测装置100，水下淤积厚度检测装置100包括保护框110、观测箱120、测量杆130、观测相机140(请参阅图3)、绳索150和透明介质160(请参阅图3)。
48.保护框110用于支撑在淤积200(请参阅图6)上，保护框110的顶部设置有吊耳115；观测箱120设置在保护框110内，观测箱120包括密闭的容置腔123和高度方向贯穿的通道1211(图3示出)，通道1211的侧壁具有透明区域；测量杆130活动设置在通道1211内，测量杆130的上端设置有吊环133，测量杆130上设置有刻度131，测量杆130用于插入淤积200；观测相机140安装在容置腔123内，观测相机140用于透过透明区域观测测量杆130的刻度131，得到测量杆130插入淤积200的长度。绳索150的一端用于连接到岸上，绳索150的另一端穿过测量杆130上的吊环133、并连接到保护框110的吊耳115上。
49.保护框110包括框体111、上压板112、下支撑块113和把手114，其中，上压板112连接在框体111的顶部，上压板112用于将观测箱120压紧在框体111内，防止观测箱120从保护框110中脱落。吊耳115安装在上压板112的顶部。下支撑块113连接在框体111的底部，下支撑块113用于支撑在地面，从而保护观测箱120底部的观测面，而且能够防止观测箱120从保护框110的底部脱出。把手114连接在上压板112上，通过把手114可以方便地布放和回收装置。
50.保护框110由于自身体积大，当装置到达水底后，保护框110可以停留在淤积200的表面。由于观测箱120易碎、易划伤，所以，设置保护框110包覆观测箱120，在装置下放和回收的过程中，保护框110可以保护观测箱120避免与壁面等障碍物发生磕碰。
51.保护框110可以采用金属或其它强度高的非金属材料制成。
52.请参阅图2，测量杆130采用不锈钢等密度大、质量重的材料制成，测量杆130的下
端设置有锥形尖头132，锥形尖头132用于插入淤积200。这样，测量杆130凭借自身重力即可插入淤积200之中。
53.具体的，测量杆130整体上为底端锥形尖头132，往上直径变大，再往上杆主体直径变小。锥形尖头132的最大直径大于测量杆130的中部直径、且大于通道1211的最小直径。这样，便于测量杆130与观测箱120上的通道1211卡住，避免测量杆130在上下活动时从观测箱120中脱出。
54.刻度131设置在测量杆130的下端，刻度131采用彩色区分标准，以便在水下无论从哪个角度观测测量杆130，都能够清晰判定测量杆130插入淤积200的长度。测量杆130插入淤积200的长度就等于淤积200的厚度。
55.在其它实施例中，测量杆130也可以配置有刻度131的钢尺，但是与之对应的箱体121中的圆柱结构将会改变，以适应钢尺的结构特点。
56.绳索150为高强度耐磨轻质绳，作用在于提升、下放装置。具体的，在下放装置的过程中，绳索150的下端穿过测量杆130顶部的吊环133、且连接到保护框110上的吊耳115上，在绳索150的限制作用下，测量杆130会保持在通道1211中，不会向下脱出通道1211，当保护框110到达水底时，再持续下方一段长度的绳索150，测量杆130在只身重力的作用下将持续下沉、直到插入淤积200的底部。
57.请参阅图3，观测箱120整体为圆柱体结构，在其它实施例中，也可以是方形结构。观测箱120包括箱体121和箱盖122，其中，箱体121包括通道1211。箱体121及其通道1211可以采用透明材质制成，透明材质可以是玻璃或其它透光率高的材质。在其它实施例中，也可以只将箱体121的底壁和通道1211设计为透明部位。
58.箱盖122连接在箱体121的顶部，箱盖122与箱体121围成容置腔123，观测相机140固定在箱盖122的内侧，箱盖122上开设有通孔1221，通孔1221与通道1211连通。通孔1221的直径大于测量杆130的中部直径，且小于锥形尖头132的最大直径，这样，测量杆130装配到通道1211中后，测量杆130不会从箱体121的底部脱出。
59.观测相机140融合了补光灯、相机，观测相机140根据箱体121、透明介质160的材质而定，看是否需要防水处理。
60.透明介质160填充在容置腔123内，以确保水下淤积厚度检测装置100能够在水中自由下沉。透明介质160包括透明气体、透明液体和透明固体中的至少一种。具体的，透明介质160在装置使用之前装入箱体121，透明介质160可以为水或者其它透明介质160，如果能保证整体装置密度能够沉入水底，透明介质160不限于液体，密封良好状态下也可以为透明气体，或者与箱体121整合为一个整体结构，为透明固体材质。
61.请参阅图4和图5，箱盖122上开设有第一密封槽1222和第二密封槽1223，第一密封槽1222位于容置腔123的边缘，第二密封槽1223位于通道1211边缘。第一密封槽1222和第二密封槽1223的作用在于，是的箱盖122与箱体121之间形成密封，防止浑浊水进入箱体121内部、污染透明介质160，从而影响观测相机140清晰地观测测量杆130的刻度131。
62.请参阅图6，本实施例提供的水下淤积厚度检测装置100的作业步骤包括：
63.首先，在观测箱120中装入透明介质160，并组装调试好装置，再将转轴带入测量区域；
64.然后，理顺绳索150，将绳索150的一端连接在岸上或由操作人员握住，缓慢地将装
置放入水中，直到装置下放到水底后，再下放一段长度的绳索150，直到测量杆130插入到淤积200底部；
65.最后，观测相机140拍摄测量杆130上刻度131，得到测量杆130插入淤积200的长度，从而得到淤积200的厚度。
66.其中，可以通过拉动绳索150，将装置转移到水底的其它位置，从而获得多个测量点的淤积200厚度。
67.本发明实施例提供的水下淤积厚度检测装置100的有益效果包括：
68.1.通过绳索150可以将该装置放入水中，直到保护框110到达水底，测量杆130在自身重力作用下将插入淤积200中，再由观测相机140拍摄测量杆130上的刻度131，即可得到测量杆130插入淤积200的深度，从而得到淤积200的厚度；
69.2.测量成本低：市场上测量设备多采用声学设备进行水下测量，且测量过程中多需要驾驶船只进入被测区域进行作业，该方法设备使用费、人工费高；本实施例提供的装置设计结构简单、模块材料易获取、加工成本低、操作简单，整体成本极低；
70.3.使用要求低：传统声学测量方法，由于需要进入消力池，所以限定了测量时段为枯水期，且需要消力池(水垫塘、尾水渠)水体保持低流速或者静水状态，然而尾水渠满足此条件需要发电机组停机，这将造成极大的经济损失；本实施例提供的装置在低流速状态下即可使用，汛期只要不处于泄洪状态均可使用，尾水渠正常发电状态下的流速下也可满足使用条件；
71.4.使用效率高：相较于传统测量方法，测量时间长、数据获取时间久，本实施例提供的装置重量轻、操作简单，单人即可轻松使用，准备作业快速、简单，测量方式采用视觉观测，可实时获得当前测量点的淤泥厚度，单人单次单点测量时间不超过10分钟。
72.以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。