一种水深和流速测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及水文水利测量或监控，特别是一种水深和流速测量装置及其测量方法。

背景技术：

1、在河道、渠道测量流量中，需要根据测量断面布置多个测深垂线，每个测深垂线上测量多个测点，通常采用“三点法”，即测深垂线上布置三个测点，分别测量位于0.2、0.6、0.8倍水深处的测点流速。

2、其中深度和流速的传统人工测量方法是，首先利用钢尺测量测深垂线水深；人为将流速传感器调整至0.2倍水深处测量该点流速，再调整至0.6倍水深处测量该点流速，最后调整至0.8倍水深处测量该点流速，并逐一记录。当测深垂线较多时，测点达上百个，人工读取水深，再计算各测点位置，操作过程繁琐，且容易出现误差；另采用上述传统人工测量方法，在测深垂线上布置三个测点上测量的流速并不是在同一时间上采集，由于需要调整流速传感器在测深垂线上布置位置的原因，测深垂线上三个测点之间的流速在测量时间上的间隔较大，会影响到测量结果的参考价值。

3、因此，本发明团队研发了一种水深和流速测量装置及其测量方法，可以根据测量的水深自动计算，同时调整流速传感器至相应的测点，实现了测深垂线同时测流速的功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提出了一种水深和流速测量装置及其测量方法，解决了传统河道和渠道等在深度和流速的传统人工测量方法操作过程繁琐，且测深垂线上三个测点之间的流速在测量时间上的间隔较大，会影响到测量结果的参考价值等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一方面，提供一种水深和流速测量装置，包括：底座单元；伸缩杆，设置在所述底座单元上，其中一端朝远离所述底座单元方向延伸，所述伸缩杆设置有能够识别伸缩长度的长度识别模块；触底识别单元，设置在所述伸缩杆的远离所述底座单元方向的一端；流速测量单元，包括主体支架和设置在所述主体支架上的流速传感器，所述流速测量单元设置有三个，均分别设置在所述伸缩杆上；控制装置，用于控制所述流速测量单元在所述伸缩杆上的位置；水面测量装置，包括设置在所述底座单元上的测距传感器一和设置在所述伸缩杆上用于被所述测距传感器一检测的浮标；中央控制单元，用于控制所述伸缩杆的伸缩、读取所述长度识别模块信号、接收所述触底识别单元信号、读取所述流速传感器信号、控制所述控制装置以及接收所述测距传感器一测量信号。

4、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述伸缩杆设置两个，且相互平行地设置；所述主体支架两端均设置有滑靴，通过所述滑靴对应地与所述伸缩杆滑动配合，所述主体支架上设置传感器支架，所述流速传感器设置在所述传感器支架上。

5、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述滑靴包括三个滑动组件；所述滑动组件包括其中一端均与铰接轴铰接的支架一和支架二，所述支架一和所述支架二的另一端设置滚轮，且所述支架一和所述支架二上均设置有弹簧一；所述主体支架的两端分别正对伸缩杆，并在所述主体支架上设置延伸至所述伸缩杆两侧的安装支架；其中一个所述滑动组件的所述铰接轴设置在所述主体支架的端部，所述弹簧一支撑在所述支架一和所述主体支架的端部之间，以及支撑在所述支架二于所述主体支架的端部之间，所述滚轮支撑在所述伸缩杆上；另外两个所述滑动组件的所述铰接轴分别对应设置在所述安装支架上，所述弹簧一支撑在所述支架一和安装支架之间，以及支撑在所述支架二与安装支架之间，所述滚轮支撑在所述伸缩杆上。

6、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述滚轮外周面设置有橡胶层；所述主体支架两端滑动地设置有滑动杆，所述滑动杆与其中一个所述滚轮相对，所述主体支架上设置有两端同步伸缩的电动推杆，所述电动推杆的两端分别连接所述滑动杆；所述电动推杆伸长能够推动所述滑动杆，使所述滑动杆朝所述伸缩杆方向抵压所述滚轮。

7、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述控制装置包括：定位支架，垂直设置在所述伸缩杆的下端部；滑轮，设置在所述定位支架上；收卷电机，所述收卷电机的输出轴上设置有收卷轮，所述收卷电机设置有两个，均设置在所述底座单元上；拉绳，所述拉绳绕经所述主体支架和所述滑轮后使两端分别卷绕在不同所述收卷电机的所述收卷轮上；所述主体支架上设置有连接装置，所述连接装置能够连接或松开所述拉绳。

8、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述连接装置包括设置在所述主体支架上的过孔和凹槽，所述过孔与所述伸缩杆平行，所述凹槽内设置有插孔和电推杆，所述插孔穿透至所述过孔，所述插孔中设置插销，所述电推杆的伸缩活动部分与所述插销连接；所述电推杆伸缩以带动所述插销以抵紧方式连接所述拉绳或松开所述拉绳。

9、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主体支架上设置有测距传感器二，所述测距传感器二朝向沿所述伸缩杆长度方向。

10、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述触底识别单元包括：定位支架，垂直设置在所述伸缩杆的下端部；活动块，活动设置在所述定位支架上，所述活动块的一侧朝所述定位支架远离所述底座单元的一侧凸出；行程开关，设置在所述定位支架上,设置在所述活动块的靠近所述底座单元方向的一侧，并使所述行程开关的触动部与所述活动块相接触，所述行程开关与所述中央控制单元信号连接；弹簧二，设置在所述定位支架，用于朝远离所述底座单元方向推压所述活动块。

11、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述伸缩杆包括若干沿长度方向依次以嵌插方式套入的伸缩节；其中，首节所述伸缩节的一端连接所述底座单元，末节所述伸缩节的远离所述底座单元的一端设置所述触底识别单元，且首节所述伸缩节连接所述底座单元方向的一端封闭，末节所述伸缩节任意处封闭；首节所述伸缩节连接所述底座单元方向端设置有控制电机，所述控制电机的输出轴延伸至首节所述伸缩节的内部，所述控制电机的输出轴上设置有收线轮，所述收线轮上收卷有控制线，所述控制线的外端连接在末节所述伸缩节上；所述底座单元上设置有气泵、三通装置、单向阀门和直通阀门，所述三通装置与所述伸缩杆对应，使所述三通装置的其中一个接口与首节所述伸缩节内部连通，另外两个接口分别连接所述单向阀门和所述直通阀门，所述气泵连接所述单向阀门，所述单向阀门允许气压往所述伸缩节方向单向流通；所述气泵和所述直通阀门均由所述中央控制单元控制。

12、另一方面，提供一种水深和流速测量方法，应用于上面所述的水深和流速测量装置，方法包括：

13、在预选测量位置将所述底座单元或所述伸缩杆的上端固定好，使所述浮标漂浮于水面；

14、所述中央控制单元控制所述伸缩杆伸长直至所述中央控制单元控制接收到所述触底识别单元发出触底检测信息；

15、所述中央控制单元通过所述长度识别模块检测并计算出所述伸缩杆整体长度；

16、所述中央控制单元控制所述测距传感器一检测所述漂浮与所述测距传感器一之间距离并计算出所述伸缩杆水面之上部分的长度；

17、所述中央控制单元根据所述伸缩杆整体长度减去所述伸缩杆水面之上部分的长度以计算出水深，并计算出分别0.2、0.6和0.8倍水深深度；

18、所述中央控制单元控制所述控制装置趋势三个所述流速测量单元的所述流速传感器分别定位到0.2、0.6和0.8倍水深位置；

19、同时测量出0.2、0.6和0.8倍水深位置的流速值；

20、完成测量。

21、为解决传统河道和渠道等在深度和流速的传统人工测量方法操作过程繁琐，且测深垂线上三个测点之间的流速在测量时间上的间隔较大，会影响到测量结果的参考价值等问题，本发明有以下优点：

22、本发明的水深和流速测量装置及其测量方法用于在河道和渠道等流量测量作业中测量水深和采用“三点法”测量水流流速。

23、本发明的水深和流速测量在使用的时候，首先在测量位置将底座单元或伸缩杆的上端固定好，然后通过中央控制单元控制以进行测量。在中央控制单元的控制下，伸缩杆能够自动下伸，下伸过程中通过触底识别单元来判断河底位置并使伸缩杆停止伸长并维持当前伸长状态；伸缩杆的长度识别模块能够告诉中央控制单元其中伸缩杆的伸缩长度，从而知晓了伸缩杆当前状态的整体长度；同时水面测量装置能够通过测距传感器一对漂浮在水面上的浮标的检测知晓伸缩杆处于水面之上的长度；由此便能够通过中央控制单元自动计算出水深。根据测量出的水深结果，中央控制单元计算并获得了0.2、0.6和0.8倍水深处的测点位置；进而中央控制单元便能够指令控制装置控制流速测量单元分布于测点位置，通过中央控制单元对三个测点的流速传感器同时读取，获得了三个测点的同一时间上的流速测量结果。

24、本发明的水深和流速测量方法通过应用于本发明的水深和流速测量装置，实现了水深的自动测量和获得了三个测点的同一时间上的流速测量结果，实现了操作便捷、高效率和高精度。

25、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。