一种基于滴水起电机的水流健康监测装置及方法

1.本发明属于水流健康监测技术领域，具体为一种基于滴水起电机的水流健康监测装置及方法。


背景技术：

2.管道存在于人类生活的方方面面，例如居民用水输送、污水排运、农业种植以及大型工程排水等。管道输排水能够避免水体与空气的接触，减少输送过程中的渗漏、蒸发甚至污染。由于管道一般为非透明材质，无法对其内部实际工作情况进行检查，为保证管道输排水的正常进行，通常采用流量监测的手段对管道内水流运行情况进行监控。
3.目前，常采用的管道流量监测装置存在成本高、适用范围小针对性强、灵敏度低、结构原理复杂等问题。因此，需要一种成本低、灵敏度高、结构原理简单，能够适用于多种管道输排水技术中的流量监测装置。尤其是针对大型工程排水以及生活工业污水排放等，输排水质较差、水中杂质多影响流量监测的管道输排水。


技术实现要素：

4.针对现有技术中使用管道输排水时，因难以直接观察管道内部情况、且现有监测技术存在成本高、适用范围小针对性强、灵敏度低、结构原理复杂等问题。本发明提供一种利用开尔文滴水起电对管流流量进行监测的装置和方法
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
6.本发明公开了一种基于滴水起电机的水流健康监测装置，其包括滴水起电机和电路装置，所述的滴水起电机包括分流导管、负极金属环、正极金属环、第一金属集水器和第二金属集水器，所述的分流导管下端设有第一滴水口和第二滴水口，第一滴水口下方对应负极金属环和第一金属集水器，第二滴水口下方对应正极金属环和第二金属集水器，所述的第一金属集水器与正极金属环电连接，第二金属集水器与负极金属环电连接，所述的电路装置包括电流表和电阻，所述的电流表和电阻串联在第一金属集水器和第二金属集水器之间。
7.优选地，所述的滴水起电机和电路装置设于绝缘外壳内，所述的绝缘外壳呈长方体结构。
8.优选地，所述的绝缘外壳的内壁对应负极金属环、正极金属环、第一金属集水器和第二金属集水器分别设置支撑杆。
9.优选地，所述的第一金属集水器，第二金属集水器内设有虹吸排水管，虹吸排水管的出水端设于绝缘外壳的外部。
10.优选地，所述的第一金属集水器和第二金属集水器内设有放电装置，所述的放电装置包括放电圆片、固定条、连接杆和浮子，所述的固定条为圆弧片，围合固定在第一金属集水器和第二金属集水器内，相邻两固定条之间谁有间隙，所述的浮子设于固定条围合的空间内，放电圆片通过连接杆与浮子连接，所述的放电装置位于负极金属环和正极金属环
的下方。
11.一种基于滴水起电机的水流健康监测方法，其包括以下步骤：
12.步骤一：水通过分导管分别从两个金属圆环中滴入第一金属集水器和第二金属集水器，将微量电荷带给第一金属集水器和第二金属集水器，使第一金属集水器和第二金属集水器带有一定电荷，并传递给与之相连的负极金属环和正极金属环，造成负极金属环和正极金属环存在不平衡电荷；
13.步骤二：正极金属环会吸引带有负电荷的水滴滴落到下方的第二金属集水器中，第二金属集水器中携带负电荷积累，负极金属环会吸引带有正电荷的水滴滴落到下方的第一金属集水器中，第一金属集水器中携带正电荷积累，负极金属环和正极金属环之间形成电势差，电流表中有电流流过，产生示数；
14.步骤三：第一金属集水器和第二金属集水器中的浮子随着水位的升高而抬升，当水位高于排水管最高点时，浮子上方支撑的放电圆片触碰上方的负极金属环和正极金属环，负极金属环带有的负电荷与第一金属集水器中的正电荷中和，正极金属环带有的正电荷与和第二金属集水器中的负电荷中和；
15.步骤四：当第一金属集水器和第二金属集水器中水位高于其虹吸排水管的最高点时，第一金属集水器和第二金属集水器中发生虹吸，将内部的水排出。
16.本发明的有益效果：
17.1.本发明运用开尔文滴水起电原理，通过电流表示数反应管道流量，因此装置正常工作时不需要外界供电，能够实现自给自足。
18.2.本发明在集水容器中设置浮子和放电圆片，浮子随着水位的升高而抬升，当水位高于排水管最高点时，浮子上方支撑的放电圆片恰好触碰上方的金属圆环，此时圆环带有的电荷与金属容器中的电荷中和。随着排水管排水，水位下降，放电圆片不与金属环接触，金属环开始新一轮的电荷累积。由此能够避免电荷不断累积造成的左右两边电势差快速增长。
19.3.本发明结构简单、成本低，十分经济实惠；且适用范围广泛，不受水体质量的影响，尤其适用于大型工程的排水监测，例如边坡虹吸排水、屋顶排水等。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；
21.图2为本发明中放电装置的结构示意图；
22.图中：1-分流导管；2-负极金属环；3-正极金属环；4-第一金属集水器；5-第二金属集水器；6-电流表；7-电阻；8-绝缘外壳；9-虹吸排水管；10-支撑杆；11-第一滴水口；12-第二滴水口；13-放电圆片；14-固定条；15-连接杆；16-浮子。
具体实施方式
23.为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
24.实施例1
25.如图1所示，本实施例涉及基于滴水起电机的水流健康监测装置，其包括滴水起电
机和电路装置，所述的滴水起电机包括分流导管1、负极金属环2、正极金属环3、第一金属集水器4和第二金属集水器5，所述的分流导管1下端设有第一滴水口11和第二滴水口12，第一滴水口11下方对应负极金属环2和第一金属集水器4，第二滴水口12下方对应正极金属环3和第二金属集水器5，所述的第一金属集水器4与正极金属环3电连接，第二金属集水器5与负极金属环2电连接，所述的电路装置包括电流表6和电阻7，所述的电流表6和电阻7串联在第一金属集水器4和第二金属集水器5之间。
26.所述的滴水起电机和电路装置设于绝缘外壳8内，所述的绝缘外壳8呈长方体结构。所述的绝缘外壳8的内壁对应负极金属环2、正极金属环3、第一金属集水器4和第二金属集水器5分别设置支撑杆10。所述的第一金属集水器4，第二金属集水器5内设有虹吸排水管9，虹吸排水管9的出水端设于绝缘外壳8的外部。
27.参照图2所示，在本技术的实施例中，所述的第一金属集水器4和第二金属集水器5内设有放电装置，所述的放电装置包括放电圆片13、固定条14、连接杆15和浮子16，所述的固定条14为长条形的圆弧片，围合固定在第一金属集水器4和第二金属集水器5内，相邻两固定条14之间谁有间隙，能够让水流进固定条14围合的空间内，所述的浮子16设于固定条14围合的空间内，放电圆片13通过连接杆15与浮子16连接，所述的放电装置位于负极金属环2和正极金属环3的下方。
28.实施例2
29.本实施例涉及一种基于滴水起电机的水流健康监测方法，其包括以下步骤：
30.步骤一：水通过分导管分别从两个金属圆环中滴入第一金属集水器和第二金属集水器，将微量电荷带给第一金属集水器和第二金属集水器，使第一金属集水器和第二金属集水器带有一定电荷，并传递给与之相连的负极金属环和正极金属环，造成负极金属环和正极金属环存在不平衡电荷；
31.步骤二：正极金属环会吸引带有负电荷的水滴滴落到下方的第二金属集水器中，第二金属集水器中携带负电荷积累，负极金属环会吸引带有正电荷的水滴滴落到下方的第一金属集水器中，第一金属集水器中携带正电荷积累，负极金属环和正极金属环之间形成电势差，电流表中有电流流过，产生示数；
32.步骤三：第一金属集水器和第二金属集水器中的浮子随着水位的升高而抬升，当水位高于排水管最高点时，浮子上方支撑的放电圆片触碰上方的负极金属环和正极金属环，负极金属环带有的负电荷与第一金属集水器中的正电荷中和，正极金属环带有的正电荷与和第二金属集水器中的负电荷中和；
33.步骤四：当第一金属集水器和第二金属集水器中水位高于其虹吸排水管的最高点时，第一金属集水器和第二金属集水器中发生虹吸，将内部的水排出。
34.本发明装置可应用于检测边坡虹吸排水管是否正常运行，只要将用于边坡排水的虹吸排水管连接到分导管的进水端即可，电流表有示数则表示，正常排水，电流表无示数则表示未排水或者排水故障，本装置及方法做到了对排水系统工作状态的实时监测。
35.上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。