本发明属于水文测试仪器，尤其涉及一种便携式狭窄明渠水位水深测量装置及测量方法。
背景技术：
1、目前，对于沟、溪、毛渠、小河等狭窄明渠过水断面的测试，通常采用测试出水位再排干渠水测试出渠底高度的方法，以此获得过水断面的图像和面积，这种方式不但费时费力，而且破坏了流态。中国专利号cn112880770a公开了一种河道水深测量设备，包含相互配合的检测机构、封闭机构和观测机构，利用检测机构对水压进行检测，用以测量水位深度，有益于将水深转化为压强以便非竖直水深探测的观测，利用封闭机构对检测机构进行启用或封闭，有益于在对观测机构观测前进行校准，利用观测机构对观测机构校准并水压进行观测用以判断当前水位，有益于实时观测水深变化。但是，正如其他现有测量设备一样，上述专利中公开的设备同样地存在重量较大、不易便携的缺点，尤其是其选用的配重箱，要求质量大，管轮和扭转轮也占地面积较大，不易搬动，更谈不上便携。当针对狭窄明渠进行过水断面测试时，运输和摆放机器就需要花费较多的时间，更何况在到位后还需要进行调整，更加拖慢了整体测试进度，灵活度和机动性不高，无法高效测试。
技术实现思路
1、本发明目的就是为了解决现有测试重量和体积较大、不便携、灵活度和测试效率低的问题，提供了一种便携式狭窄明渠水位水深测量装置，操作简捷，测试仪器少，测试速度快，重量轻、便于携带，实时无线输出测试数据，提高测试效率。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、一种便携式狭窄明渠水位水深测量装置，包括器座，器座的上部连有面板、下部连有罩壳，面板上设有显示屏、水准泡和上条齿孔，器座的底板和面板之间设有电路板，器座的侧面连有左把座、右把座和光敏传感器，左把座上左把柄，右把座上连有右把柄，右把柄上设有控制键，器座的外壁通过座块连接一个鼓座，鼓座的侧面连有绳鼓和绳引导钩；
4、罩壳的上部设有电池和顶板，电池和顶板连于器座的底板底面，顶板的下部连有前支板和后支板，前、后支板之间设有减速齿轮组和滑槽，减速齿轮组的输出轴上连有传动齿轮，滑槽内设有条齿，条齿与传动齿轮相互啮合，减速齿轮组的一侧伸出后支板与电机相连、另一侧伸出前支板与调制轮相连，以用于通过电机带动齿轮转动、从而带动条齿在滑槽内滑动；
5、调制轮上均布一组轮叶，前支板上连有固定板，固定板上连有左光电断续器和右光电断续器，左、右光电断续器与轮叶相互配合，轮叶转动时切换左光电断续器和右光电断续器槽内的光线；
6、罩壳的底部设有下条齿孔，条齿的上端通过上条齿孔伸出器座、下端通过下条齿孔伸出罩壳与一根测杆相连，测杆通过连接头与一个传感器座相连，传感器座的底部通过螺口与底盖相连，底盖上设有孔口，传感器座内连有水深传感器的探囊，探囊的底部向下露出孔口，且其顶部连有磁铁，磁铁的上方设有相互配合的磁敏元件，磁敏元件通过连接板固定于传感器座内；
7、传感器座的侧面连有水位传感器的极板，极板上设有一对间隔的电极，绳鼓上设有电缆，电缆的一端穿过绳鼓的中孔和器座的壁孔与电路板相连，电缆的另一端穿过绳引导钩、测杆上的电缆固定头和测杆的孔道伸入传感器座内，且其分别与左光电断续器、右光电断续器、两只电极和磁敏元件相连，光敏传感器的电缆亦穿过器座的壁孔与电路板相连；
8、前支板的内壁上部和下部分别连有上限位传感器和下限位传感器，条齿的上部和下部分别设有上反光膜和下反光膜，上反光膜与上限位传感器对应配合，下反光膜与下限位传感器对应配合，以用于限制条齿的上下移动距离。
9、进一步地，所述器座为圆盒状，左把柄和右把柄均为圆管形状，右把柄顶面安置控制键的槽为方形槽，器座的外壁底部设有台阶，罩壳的上端嵌于台阶上，座块为长方形块，其通过螺栓与鼓座紧固相连，光敏传感器的电缆穿过器座壁的电缆孔与电路板上的蜂鸣器相连，以用于当传感器接收到光信号时及时发出蜂鸣声。
10、进一步地，所述上限位传感器的上反射式光电断续器固定于前支板的内壁上部，上限位传感器的上反光膜连于条齿外壁的上部，当上反光膜下行至上反射式光电断续器位置时，上反射式光电断续器输出上限位的信号，下限位传感器的下反射式光电断续器固定于前支板的内壁下部，下限位传感器的下反光膜连于条齿外壁的下部，当下反光膜上行至下反射式光电断续器位置时，下反射式光电断续器输出下限位的信号。
11、进一步地，所述绳引导钩的支板连接在鼓座上，支板的底部连有三角撑，绳引导钩前部的钩环为圆弧形钩。
12、进一步地，所述水位传感器的极板为矩形绝缘板，且其电极为圆弧形，探囊的底面为凸出的圆弧形，探囊侧壁的底部上设有连接环，连接环固定于传感器座与底盖之间，探囊内注满水，探囊上部的磁铁为圆形块。
13、进一步地，所述鼓座为长方板形状，其上部设有鼓轴、下部设有绳引导钩，鼓轴为空心轴且其上设有圆形的挡板，鼓轴的端部通过螺纹与挡板的螺口块相连，绳鼓的鼓筒两侧分别连有左侧板和右侧板，左侧板的中心孔径小于右侧板的中心孔径，左侧板的中心孔套设于鼓轴上，鼓筒的左段内径小于右段内径，左右段之间形成阶梯台，台阶面抵于挡板内侧面的上部，鼓筒左段与鼓轴之间设有盘簧。
14、为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种便携式狭窄明渠水位水深测量方法，所用装置包括上述水位水深测量装置，具体步骤如下，包括：
15、（1）选择测试段：对于沟、溪、毛渠和小河的狭窄明渠，技术人员手持手机，沿狭窄明渠拍摄地形、地貌、走向、两岸植被的图片及现场踏勘，选出顺直、等宽和纵坡平顺的测试段，确定出需测试横向、纵向过水断面和纵坡的位置；
16、（2）横向过水断面测试：在被测横向过水断面的岸上安装支架，在支架上安置测距仪，把测距仪调为水平的测试状态；在过水断面的第一个测点，技术人员双手握住左把柄和右把柄，将水位水深测量装置悬空于狭窄明渠的上方，面板上水准泡的水泡对中，测距仪激光对准器座上的光敏传感器，当蜂鸣器响，即测得测距仪与第一个测点的水平距离x1；操作控制键，测杆下降，水位传感器降至水面时，水位传感器测得的水位数据传输给手机；测杆继续下降，水深传感器抵触水底，水深传感器测得的水深数据传输给手机；采用上述同样方法间隔测得第二个测点、第三个测点……第n个测点、以及靠近对岸测点的水平距离、水深和水位，将测得的水平距离、水深和水位数据实时传输给手机；
17、（3）纵向过水断面测试：在测试段最下游横向过水断面的岸上安装支架，在支架上安置测距仪，把测距仪调为水平的测试状态；技术人员双手握住左把柄和右把柄，将水位水深测量装置悬空于狭窄明渠的上方，面板上水准泡的水泡对中，测距仪激光对准器座上的光敏传感器，当蜂鸣器响，操作控制键，水位传感器和水深传感器下降，测得测试段最下游横向过水断面的水位和水深，采用上述同样方法即可测得最上游横向过水段面的水位和水深，以及最下游过水断面与最上游过水断面之间的水平距离，将测得的水平距离、水深和水位数据实时传输给手机；
18、（4）利用手机程序将测得所有水平距离、水深和水位的数据，经过处理、分析、计算得出狭窄明渠纵、横向过水断面的图像和面积及纵坡，即水位水深测量装置与测距仪和手机组合完成狭窄明渠过水断面的测试。
19、进一步地，所述步骤（2）和（3）中，当传感器座下降时，电机顺时针转动，传动齿轮顺时针转动，条齿、测杆和传感器座下降，水位传感器输出未接触水面的信号，水深传感器输出未接触水底的信号；同时调制轮顺时针转动，轮叶先阻挡左光电断续器内的光线，再阻挡右光电断续器内的光线，左光电断续器和右光电断续器输出水位传感器下降高度的信号。
20、进一步地，所述步骤（2）和（3）中，当传感器座下降到水面时，电机顺时针转动，传动齿轮顺时针转动，条齿、测杆和传感器座下降，两只电极接触水面，水位传感器输出接触水面的信号；同时调制轮顺时针转动，轮叶先阻挡左光电断续器内的光线，再阻挡右光电断续器内的光线，左光电断续器和右光电断续器输出水位传感器下降高度的信号，即水位的信号。
21、进一步地，所述步骤（2）和（3）中，当传感器座下降到水底时，探囊接触水底，磁铁接近磁敏元件，水深传感器输出接触水底的信号，左光电断续器和右光电断续器输出水位传感器下降高度的信号，即水底高度信号，然后电机逆时针转动，传动齿轮逆时针转动，条齿、测杆和传感器座上升，调制轮逆时针转动，轮叶先阻挡右光电断续器内的光线，再阻挡左光电断续器内的光线，右光电断续器和左光电断续器输出水位传感器上升高度的信号。
22、本发明的技术方案中，通过将水深水位测量装置与测距仪和手机组合，在有水情况下进行测试，经过手机软件的分析、处理和计算，现场得出狭窄明渠横向、纵向过水断面和纵坡的数据，水位水深测量装置测试过水断面所有测点的水位和水深时，由同一测距仪的光束对准器座上的光敏传感器，满足同一标高参照系的要求；测距仪测试测点之间的水平距离，水位水深测量装置由水位传感器测试水位和水深传感器测试水深，手机进行摄像、定位、数据采集、处理、分析、运算、存储、数据显示和传输。本发明的方法简捷，测试仪器少、重量轻、便于携带，提高了测试效率，可以实时无线输出测试数据，更加高效。