一种便携式野外地表河流测流装置的制作方法

本发明涉及河流流速测量，特别是一种便携式野外地表河流测流装置。

背景技术：

1、水工环地质调查中，尤其是水文地质，需要对地表河流流速、流量进行测量，以获取地表水、地下水补径排的关系。现有水文地质调查中地表河流流速流量通常的测量方法为浮漂法、三角堰、矩形堰等方法。

2、公开号为cn110954069b的专利公开了一种河流断面探入式精准测流装置及方法，装置包括驱动电机及卷线盘、可精准测量线长的滑轮定向测量装置、线缆防摆结构、偏角及倾角修正装置、水深测量装置和流速测量设备，该装置驱动电机带动卷线盘转动进行下放回收运动，线缆穿过顶部的滑轮定向测量装置和线缆防摆结构后，装载水深测量装置及流速测量设备进行探入式测量工作。但上述装置适用于在固定位置的河流断面处进行检测，检测时还需要已经获取河流断面信息，不适合携带至野外进行未知河流的测流作业。

3、公开号为cn118518900a的专利公开了一种基于ri sc-v的浮漂测流装置及方法，包括浮漂检测终端和云服务器，浮漂检测终端包括球状外壳以及封装于外壳内的微控制器以及与微控制器电连接的数据采集模块和通信模块，数据采集模块用于将位置信息发送到微控制器，微控制器用于将位置信息以及时间戳作为检测数据，并通过通信模块将检测数据发送至云服务器；云服务器用于存储、查看并导出检测数据，位置信息和时间戳对浮漂检测终端的运动轨迹进行分析形成轨迹图，并用于基于浮漂检测终端的重量以及所在河流的断面过流面积、通过浮漂法计算河流的流速。但上述装置的浮漂检测终端采用球状外壳作为浮标座河流上进行漂浮，其受风的影响较大，无法稳定地沿水流路径移动，容易因水流的紊流或局部漩涡等因素导致偏离正常的测量路径，且由于河流宽度方向不同位置的流速不同，球状外壳在保持整体体积适宜的前提下，无法尽可能多地与河流宽度方向的水流充分接触，影响其检测精度。

4、综上，有必要研发一种便于携带的野外地表河流测流装置。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种便携式野外地表河流测流装置。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种便携式野外地表河流测流装置，包括能够漂浮于水上的浮体，浮体内设有空腔，还包括：

3、探测装置，安装在浮体底部且用于扫描河道轮廓；

4、液位检测装置，安装在浮体上，用于检测河流液位；

5、维稳机构，用于保持浮体在水中漂流时的稳定性，包括中空的多节伸缩杆、水下电动推杆、驱动电机、收卷轮、负重件，浮体底部铰接有两个多节伸缩杆和两个水下电动推杆，多节伸缩杆下端安装有负重件，多节伸缩杆与水下电动推杆一一对应，水下电动推杆输出端和与其对应的多节伸缩杆铰接，驱动电机固定安装在空腔内，收卷轮转动安装在空腔内，收卷轮设置为两个且与多节伸缩杆一一对应，收卷轮上缠绕安装有拉绳，浮体底部设有与空腔连通的开孔，拉绳的自由端穿过开孔和多节伸缩杆内腔后与多节伸缩杆底端连接，驱动电机驱动两个收卷轮转动，且两个收卷轮的旋转方向相反设置；可以近似测得垂线平均流速

6、测速装置，用于检测浮体在水上的漂浮速度；

7、无线传输装置，安装在空腔内；

8、地面基站与探测装置、液位检测装置、测速装置通讯连接；

9、其中，地面基站根据探测装置的扫描信息构建河道三维断面，并通过在河流测量段选取n个时刻的浮体所在位置的数据作为样本，根据液位检测装置检测的河流液位信息计算出浮体样本位置的河道断面面积si，根据测速装置检测的浮体的漂浮速度计算出浮体样本位置的河流流速vi，计算出浮体样本位置的河流流量qi，计算出测量段河流平均流量为q＝(∑qi)/n，其中qi＝vi*si，1≤i≤n。

10、优选的，所述维稳机构还包括收卷轴、导向轴、导向轮、收卷齿轮，收卷轴和导向轴均设置为两个，收卷轴、导向轴均转动安装在空腔内，收卷轴与收卷轮一一对应，收卷轮固定在于其对应的收卷轴上，收卷轴上均安装有收卷齿轮，两个收卷齿轮啮合连接，驱动电机通过联轴器与其中一个收卷轴连接，导向轴上均安装有导向轮，导向轮与收卷轮一一对应，收卷轮上的拉绳绕过导向轮后穿过开孔。

11、优选的，所述开孔处安装有密封圈，拉绳与密封圈密封连接。

12、优选的，所述浮体底部安装有水下360°摄像头，水下360°摄像头通过无线传输装置与地面基站通讯连接。

13、优选的，所述空腔内安装有蓄电池，蓄电池与探测装置、液位检测装置、驱动电机、水下电动推杆、无线传输装置电连接。

14、优选的，所述负重件上固定有螺纹套，多节伸缩杆底部设有外螺纹，多节伸缩杆通过外螺纹与螺纹套螺纹连接。

15、优选的，所述浮体上端设有用于密封盖合空腔的盖板，盖板通过螺栓与浮体可拆卸连接。

16、优选的，所述浮体底部固定有耳板，多节伸缩杆顶部径向开设有供销轴穿过的圆孔，多节伸缩杆通过穿过圆孔的销轴与耳板铰接。

17、优选的，所述浮体底部固定有竖板，水下电动推杆的安装端铰接安装在竖板上。

18、优选的，所述测速装置为雷达测速仪。

19、相对于现有技术，本技术方案至少具有以下一种有益效果：通过在浮体上安装探测装置，可对河道断面进行检测；通过在河流测量段选取n个时刻的浮体所在位置的数据作为样本，计算出测量段河流的平均流量，以测量段河流的平均流量作为河流的流量，可减少测量误差，提高测量精度；

20、通过设置维稳机构，可使得浮体在水中更容易保持垂直状态，同时减低浮体被风推动的影响；

21、通过设置驱动电机放卷拉绳，可使得多节伸缩杆带动负重件下降，能够充分与不同水深的水域接触，可以近似测得河道垂线平均流速，使得浮体的移动速度更加接近河流的真实流速，提高测流精度；

22、通过水下电动推杆驱动多节伸缩杆向外侧转动，使得多节伸缩杆和负重件能够与河道宽度方向上不同区域的水流接触，使得测流装置的漂浮速度与河流整体的平均流速更加接近，提高检测精度；

23、通过探测装置和水下360°摄像头，还可判断出漂浮路径上的障碍物位置，便于通过驱动电机带动多节伸缩杆收缩，或通过水下电动推杆驱动多节伸缩杆转动进行避障。

技术特征：

1.一种便携式野外地表河流测流装置，包括能够漂浮于水上的浮体(1)，浮体(1)内设有空腔(11)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述维稳机构(4)还包括收卷轴(407)、导向轴(408)、导向轮(409)、收卷齿轮(410)，收卷轴(407)和导向轴(408)均设置为两个，收卷轴(407)、导向轴(408)均转动安装在空腔(11)内，收卷轴(407)与收卷轮(404)一一对应，收卷轮(404)固定在于其对应的收卷轴(407)上，收卷轴(407)上均安装有收卷齿轮(410)，两个收卷齿轮(410)啮合连接，驱动电机(403)通过联轴器与其中一个收卷轴(407)连接，导向轴(408)上均安装有导向轮(409)，导向轮(409)与收卷轮(404)一一对应，收卷轮(404)上的拉绳(406)绕过导向轮(409)后穿过开孔。

3.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述开孔处安装有密封圈(411)，拉绳(406)与密封圈(411)密封连接。

4.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述浮体(1)底部安装有水下360°摄像头(8)，水下360°摄像头(8)通过无线传输装置(6)与地面基站(7)通讯连接。

5.根据权利要求4所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述空腔(11)内安装有蓄电池(9)，蓄电池(9)与探测装置(2)、液位检测装置(3)、驱动电机(403)、水下电动推杆(402)、无线传输装置(6)电连接。

6.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述负重件(405)上固定有螺纹套(412)，多节伸缩杆(401)底部设有外螺纹，多节伸缩杆(401)通过外螺纹与螺纹套(412)螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述浮体(1)上端设有用于密封盖合空腔(11)的盖板(12)，盖板(12)通过螺栓与浮体(1)可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述浮体(1)底部固定有耳板(413)，多节伸缩杆(401)顶部径向开设有供销轴(414)穿过的圆孔，多节伸缩杆(401)通过穿过圆孔的销轴(414)与耳板(413)铰接。

9.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述浮体(1)底部固定有竖板(415)，水下电动推杆(402)的安装端铰接安装在竖板(415)上。

10.根据权利要求1所述的便携式野外地表河流测流装置，其特征在于，所述测速装置(5)为雷达测速仪。

技术总结本发明公开了一种便携式野外地表河流测流装置，包括浮体、探测装置、液位检测装置、维稳机构、测速装置、无线传输装置和地面基站，维稳机构包括多节伸缩杆、水下电动推杆、驱动电机、收卷轮、负重件。通过在浮体上安装探测装置，可对河道断面进行检测；通过在河流测量段选取n个时刻的浮体所在位置的数据作为样本，计算出测量段河流的平均流量，以测量段河流的平均流量作为河流的流量，可减少测量误差，提高测量精度；通过设置维稳机构，可使得浮体在水中更容易保持垂直状态，同时减低浮体被风推动的影响；多节伸缩杆和重件能够增加与不同位置水域的接触面积，可提高测流精度；通过驱动多节伸缩杆收缩和转动可进行避障。技术研发人员：赵延超,关民全,万雪林,刘娟,刘星东,吴涛受保护的技术使用者：中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院技术研发日：技术公布日：2024/11/14