轨道式测流小车及自动测流系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种水文测量技术，特别涉及一种轨道式测流小车及自动测流系统。


背景技术：

2.在河流水文测流工作中，通常是采用探入式自动测量设备对河道的水位及流量进行测量。探入式测量形式主要采用缆道或滑轨横跨河道断面的方式，通过下放采集设备探入水中进行接触式测量。缆道横跨河道断面时，缆道质软易受环境的影响，特别是风雨天气，易导致缆道晃动而影响到测量精度。目前我国多采用滑轨横跨河道断面的方式，在测流小车内部安装的水位计、触点式泥位计、铅鱼、转子流速仪等传感器测量水深、水速和淤泥，通过测流小车在滑轨上移动进行河道水文测量，并进一步测算出河道流量。但是对于处于低洼地带的河道，河道的两岸为山坡，由于地理环境会出现“狭管效应”而导致河道处风力较大，特别在风雨天气，滑轨中段处风力大，测流小车在滑轨上运行时易受到风力原因出现脱轨现象，影响水文测流工作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就在于提供一种轨道式测流小车及自动测流系统，通过对驱动轮轮面的改进，使得测流小车在滑轨上运行时不会因为风力原因出现脱轨，解决了现有技术中测流小车在滑轨上运行时由于风力原因出现脱轨的技术问题；同时轨道式测流小车将测量的水深及流速信息，计算瞬时流量和累计流量，并传输给远端的数据中心，达到全程无人值守自动测量技术效果。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：轨道式测流小车，包括外壳主体，外壳主体内设置有远程测控终端、小车行走单元、数据采集单元、供电装置，小车行走单元、数据采集单元、供电装置分别与远程测控终端电性连接，小车行走单元包括移动驱动电机、驱动轮、行程编码器；驱动轮及行程编码器固定安装在同一根驱动轮轴上；驱动轮的轮面上开设有滑动槽，滑动槽的底部为v形槽面，滑动槽的侧壁为竖直侧壁。
5.进一步的，滑动槽的v形槽面上设置有耐磨胶垫。
6.进一步的，驱动轮的轮面上连接有加长块，驱动轮与加长块通过可拆卸方式连接。
7.进一步的，加长块为与驱动轮的轮面相适配的环状条形块，加长块安装在驱动轮上后，加长块的两侧端面的夹角大于等于120度，两组加长块相对的分布在驱动轮轮面上。
8.应用了上述轨道式测流小车的自动测流系统，还包括硬质材料制成的滑轨、测流站房、数据中心，测流站房建设于滑轨的一侧，滑轨横跨安装在河道上，滑轨包括至少一根硬质滑轨，滑轨的顶部端面为凸棱结构，滑轨的顶部端面与滑动槽的v形槽面相适配；轨道式测流小车通过滑动槽与滑轨相互配合，实现轨道式测流小车在滑轨上移动；数据中心包括计算机，在计算机上设置有测量控制管理平台，测量控制管理平台包括站点信息显示模块、操作控制模块、管理模块；所述数据中心与测流小车通信连接。
9.进一步的，测流站房设置有风速传感器，风速传感器与数据中心通信连接。
10.进一步的，轨道式测流小车的底部安装有摄像装置；摄像装置与远程测控终端电性连接。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
12.1、本实用新型的轨道式测流小车对驱动轮轮面的改进，通过在驱动轮的轮面上开设有滑动槽，并限定滑动槽的底部为v形槽面，滑动槽的侧壁为竖直侧壁，滑轨的顶部端面与滑动槽的v形槽面相适配；轨道式测流小车通过滑动槽与滑轨相互配合实现在滑轨上移动；当测流小车在风力作用下会发生左右偏移，滑动槽的竖直侧壁承受了测流小车左右偏移时的作用力，以减小测流小车左右偏移角度，避免测流小车出现脱轨现象。
13.2、本实用新型的轨道式测流小车在驱动轮轮面增加了环状条形块，对于驱动轮来说，滑动槽深度变得更深，当测流小车由于受到风力原因出现左右晃动时，加长块及驱动轮的竖直侧壁与滑轨之间配合深度，阻挡了测流小车的左右摆动角度，进一步的防止测流小车出现脱轨现象。
14.3、本实用新型的轨道式测流小车搭配水位计、触点式泥位计、铅鱼、流速仪等传感器测量水深、流速；自动测流系统利用轨道式测流小车的远程测控终端中定好的渠道截面数据、流量计算公式，根据实时测量的水深及流速信息计算瞬时流量和累计流量，并将测量数据传输给远端的数据中心，完成河道断面的自动测量作业。
附图说明
15.图1为本实用新型中自动测流系统的结构示意图；
16.图2为本实用新型中轨道式测流小车的的结构示意图；
17.图3为本实用新型中驱动轮与滑轨的配合示意图图示一；
18.图4为本实用新型中驱动轮与滑轨的配合示意图图示二；
19.图5为本实用新型中驱动轮的结构示意图。
20.图中：轨道式测流小车1、测流站房2、滑轨3、风速传感器4、摄像装置5、支架组件11、外壳主体10、远程测控终端12、流速仪13、铅鱼15、触底传感器14、层板19、固定板16、驱动轮17、移动驱动电机18、滑动槽171，竖直侧壁172、耐磨胶垫173、底座31、导轨32、环状条形块174。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个
元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面将结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
23.参见图1，轨道式测流小车1，包括外壳主体10、远程测控终端12、小车行走单元、数据采集单元、供电装置，小车行走单元、数据采集单元、供电装置分别与远程测控终端12电性连接。在本实用新型中，外壳主体10由外壳及支架组件11组成，支架组件11由数根硬质杆搭接成框架，外壳主体10包覆在支架组件11的上部及四周，形成底面开口的盒状结构；在外壳主体10的下部设置有固定板16，在外壳主体10的上部设置有层板19。
24.小车行走单元包括移动驱动电机18、驱动轮17、行程编码器；驱动轮17及行程编码器固定安装在同一根驱动轮17轴上；驱动轮17的轮面上开设有滑动槽171，滑动槽171的底部为v形槽面，滑动槽171的侧壁为竖直侧壁172。在本技术中，数据采集单元包括升降电机、牵引轮、位移编码器，牵引轮上缠绕有拉绳，拉绳另一端与数据采集装置连接。升降电机、牵引轮、位移编码器，牵引轮上缠绕有拉绳。移动驱动电机18、行程编码器、升降电机、位移编码器、数据采集装置分别与远程测控终端12电性连接；同时，远程测控终端12、移动驱动电机18、升降电机分别与供电装置电性连接，以获得电能供应。升降电机、牵引轮、位移编码器、移动驱动电机18、行程编码器、供电装置安装在固定板16上，远程测控终端12安装在层板19上。本实施例中，供电装置采用锂电池，锂电池一次充电后，可满足轨道式测流小车1不少于15次测流工作。
25.在本技术中，远程测控终端12是集水位采集、流量计算、图片视频采集、远程通讯、远程控制、本地控制于一体的自动化、信息化控制器。具备多种电机控制接口，支持多类型的水位计、闸位计、行程开关等传感器。集成了多种流量模型和计量协议，有配套的手机app和web端，提供第三方接口，能实现各种平台的数据接入功能。远程测控终端12对渠道的采集定位、渠面的截面参数进行了原始设置，同时实现对数据采集单元的采集工作进行控制。在远程测控终端12上设置有小车运行及测量的相关参数，具体可设置的参数根据测量要求及系统功能要求确定；如设置每天测流次数、设置测流点数、流速测量方式、渠道截面数据、流量计算模型，测流点数设定后测流小车运行到该点后自动进入测流模式。本技术的数据采集装置可以是铅鱼15、液位计、流速仪13、泥位计中的一种或者组合。牵引轮与位移编码器固定安装在同一根牵引轮轴上，拉绳缠绕在牵引轮后，拉绳绕过定滑轮与数据采集装置连接；数据采集装置的下端安装有触底传感器14，触底传感器14用于发出触底感应。
26.具体测流过程中，首先打开轨道式测流小车1的电源，等待数秒钟，预启动完成；移动驱动电机18带动驱动轮17转动，轨道式测流小车1开始沿着滑轨3移动，当到达设置位置后停止移动，下放数据采集装置，当触底传感器14接触到水面时，位移编码器开始对转动圈数进行计数，在触底传感器14触底后终止计数，通过牵引轮的周长与转动圈数的成乘积即是该测点的水深，并通过流速仪13测出水流流速，轨道式测流小车1回收数据采集装置后移动至向下个测量点进行测流，直至测量完成所有设置站点。将数据采集单元采集的数个水流速度及水深数据传输给远程测控终端12，远程测控终端12根据其原始设置的渠道截面数据、流量计算模型所对应的计算公式，即可得出渠道中的截面流量。
27.在长期的水文测量作业中，轨道式测流小车1需要沿着滑轨3反复的滑动，驱动轮17的v形槽面会出现磨损，进而影响轨道式测流小车1的移动。因此，为了解决避免驱动轮17
的v形槽面出现磨损现象，在一些可选的实施方式中，滑动槽171的v形槽面上设置了耐磨胶垫173，耐磨胶垫173可以直接黏贴在v形槽面上，当耐磨胶垫173磨损时，直接替换为新的耐磨胶垫173，进而解决了驱动轮17的v形槽面出现磨损以影响轨道式测流小车1移动的技术问题。
28.一般情况下，安装在轨道式测流小车1底部的驱动轮17为双排排列，以保证轨道式测流小车1在移动过程中的稳定性。但在一些地形复杂的渠道或河道上，双轨道的铺设会存在一定的难度，通过铺设单条硬质轨道来实现水文测量工作。相应的，需要对轨道式测流小车1的驱动轮17作出改进，以适应地形复杂区域的渠道或河道的水文测量工作。在本实施例中，轨道式测流小车1底部排布至少两个驱动轮17，驱动轮17为单排排列，侧桥的滑轨3与驱动轮17相适配，驱动轮17与滑轨3配合后，滑动槽171的竖直侧壁172与滑轨3间隙配合。当轨道式测流小车1在风力作用下会发生左右偏移，滑动槽171的竖直侧壁172主要承受轨道式测流小车1左右偏移时的作用力，以减小轨道式测流小车1左右偏移角度，防止轨道式测流小车1出现脱轨现象。在具体应用中，为了防止风力过大时发生脱轨现象，在一些可选的实施方案中，在驱动轮17的轮面上连接有加长块，所述驱动轮17与加长块通过可拆卸方式连接。加长块与驱动轮17的竖直侧壁172在纵向上总体尺寸增加，这样相对于驱动轮17来说，滑动槽171深度变得更深，当轨道式测流小车1由于受到风力原因出现左右晃动时，加长块及驱动轮17的竖直侧壁172与滑轨3之间的配合深度，阻挡了轨道式测流小车1的左右摆动角度，防止轨道式测流小车1出现脱轨现象。
29.进一步的，加长块为与驱动轮17的轮面相适配的环状条形块174，加长块的两侧端面的夹角大于等于120度，两组加长块相对的分布在驱动轮17轮面上，并通过锁紧螺丝将加长块安装固定在驱动轮17上。
30.实施例2
31.本实用新型的自动测流系统，包括轨道式测流小车1、硬质材料制成的滑轨3、测流站房2、数据中心；测流站房2设置在渠道或河道的一个岸边，滑轨3设置在渠道或河道的上方，滑轨3的一端延伸至测流站房2内部。滑轨3由底座31、导轨32组成，导轨32的顶部端面为凸棱结构，其顶部端面与滑动槽171的v形槽面相适配；轨道式测流小车1通过滑动槽171与滑轨3相配合实现在滑轨3上移动。具体的，轨道式测流小车1在滑动过程中，导轨32的顶部端面的凸棱嵌入滑动槽171的v形槽面中，滑动槽171的侧壁与滑轨3的下端侧面平行。
32.在本技术中，数据中心设置在控制远端，数据中心安装有计算机，数据中心与轨道式测流小车1可有线或无线通信连接。在计算机上设置有测量控制管理平台，测量控制管理平台包括站点信息显示模块、操作控制模块、管理模块；其中：站点信息显示模块显示数个测流站点的站点编码、名称，以及对应的测流站点基本信息、轨道式测流小车1工况信息、河道信息。操作控制模块设有测流站点名称、坐标以及所对应的测流配置参数，以及测流控制、紧急制动控制；管理模块包括用户管理单元；用户管理单元根据测量区域进行了划分，设定每个区域内设备的管理及维护的权限。管理模块还可以包括设备管理单元、版本管理单元、接口文档单元，设备管理单元用于显示所有设备的文件版本、文件大小、校验码等。在管理模块中，接口文档单元用于供第三方平台读取测量控制管理平台上的显示数据，并能够调取测量控制管理平台上的存储数据。在管理模块中编辑移动终端的号码，形成了移动终端白名单，使移动终端与测流站房2及轨道式测流小车1之间能够进行身份匹配识别。移
动终端可以控制授权范围内轨道式测流小车1的运行。同时可以查看区域内轨道式测流小车1等设备的管理及维护记录。
33.具体的，在操作控制模块中输入测流站房2的名称、地址坐标及轨道式测流小车1设备型号等信息；则实现了测量控制管理平台与测流站房2、轨道式测流小车1的绑定及控制，数据中心在可在远端进行测流控制。轨道式测流小车1上的数据采集装置将采集的水深及水流信息传递给远程测控终端12，远程测控终端12根据设定好的渠道截面数据、流量计算公式对流量进行计算，得出的瞬时流量和累计流量数据传给数据中心，瞬时流量和累计流量在测量控制管理平台进行显示。测量控制管理平台还会展示所对应设置的测流站点基本信息、轨道式测流小车1工况信息、河道信息及轨道式测流小车1的电压信息，以方便远端的管理人员了解轨道式测流小车1的状态及对对应的测量环境。
34.作为一种可选的实施方式，在轨道式测流小车1的底部安装有摄像装置5；摄像装置5与远程测控装置12电性连接，在测流模式下远程测控终端12控制摄像装置5自动开启，以拍摄水面及数据采集装置的实况视频。摄像装置5拍摄的者视频可以通过远程测控终端12传输给远端的数据中心。
35.进一步的，在测流站房2外设置有风速传感器4，风速传感器4上设置有无线通信模块，以实现风速传感器4与数据中心无线通信连接。风速传感器4用于采集监测测流房外的风速信息并传递给数据中心，数据中心根据风速信息及摄像装置5拍摄的实况视频对轨道式测流小车1所处的工作环境进行综合分析；当实时风速大于数据中心所设定的轨道式测流小车1最大工作风速时，则可以暂缓流量测量工作。数据中心给远程测控终端12发出指令，轨道式测流小车1进入避险模式返回测流站房2。
36.在具体测流工作中，在显示屏上设置小车运行及测量的相关参数，具体可设置的参数根据测量要求及系统功能要求确定，选择流速测量方式可以是一点法、二点法、三点法、五点法，根据当前点位的水深自动按照设定的流速测量方式测量对应点位的流速。小车运行到设定点位后自动进入测流模式，具体的，打开轨道式测流小车1电源，轨道式测流小车1开始沿着滑轨3移动，轨道式测流小车1上的摄像装置5是一旦轨道式测流小车1开始行走，远程测控终端12就控制摄像装置5自动打开，在这个过程中，远程测控终端12将测量的水深及流速信息及视频传至测量控制管理平台；当到达设定位置后停止移动，下放数据采集装置，测量水深及流速，轨道式测流小车1回收数据采集装置后移动至下个测量点进行测流，直至测量完成所有设置站点；轨道式测流小车1完成所有点位测量后沿着滑轨33轨道返回测流站房22。在这个过程中，远程测控终端12的显示屏上会以表格形式显示测量时间、各测流点对应的水深、各垂线点流速；同时，远程测控终端12计算瞬时流量和累计流量，并将瞬时流量和累计流量信息传至测量控制管理平台，数据中心对轨道式测流小车1的测量状态进行实时监控。