專利名稱：水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在溪流、河流、水庫(kù)及大江大河水域中測(cè)量水深、流速、溫度的垂直連續(xù)測(cè) 量系統(tǒng)。是對(duì)現(xiàn)有測(cè)量裝置的技術(shù)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在溪流、河流、水庫(kù)水文調(diào)査、大江大河的防洪治理研究、環(huán)境污染治理等領(lǐng)域，水深、 流速和水溫是基本的水文參數(shù)，該參數(shù)的測(cè)量?jī)x器產(chǎn)品很多。但現(xiàn)有的水深、流速、溫度的 垂直測(cè)量裝置，多為手動(dòng)或半自動(dòng)，只能針對(duì)某點(diǎn)測(cè)量，而不能對(duì)不同深度的不同位置進(jìn)行 連續(xù)測(cè)量，由于測(cè)量數(shù)據(jù)不具備連續(xù)性，導(dǎo)致計(jì)算分析結(jié)果不精確，以致影響防洪治理或環(huán) 境污染治理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)一種測(cè)量水深、流速、溫度的垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，其目的在于克服現(xiàn)有的水 深、流速、溫度的垂直測(cè)量裝置，只能針對(duì)某點(diǎn)測(cè)量，而不能對(duì)不同深度進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，由 于測(cè)量數(shù)據(jù)不連續(xù)，導(dǎo)致計(jì)算分析結(jié)果不精確等弊端。
本發(fā)明是一套網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，包括一臺(tái)上位機(jī)(可以是臺(tái)式PC或筆記本電腦或?qū)Ｓ秒娮?儀器)與多臺(tái)水深流速溫度測(cè)量裝置(以下稱下位機(jī))，通過(guò)有線或無(wú)線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)測(cè) 控系統(tǒng)，測(cè)量河流某橫斷面的深度、流速、溫度等水文參數(shù)；本測(cè)量系統(tǒng)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和觸底傳感器，能在測(cè)量桿觸底時(shí)停止運(yùn)動(dòng)并測(cè)量出水的深度；本測(cè)量系統(tǒng)能在測(cè) 量桿從水底返回水面的過(guò)程中連續(xù)測(cè)量不同深度的水流速度和溫度，得到一系列的深度、流 速、溫度參數(shù)，并存儲(chǔ)在電路芯片中；本測(cè)量系統(tǒng)整個(gè)測(cè)量過(guò)程是全自動(dòng)的，人工不能干預(yù)， 保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，包括一臺(tái)上位機(jī)與至少2臺(tái)水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè) 量裝置，通過(guò)有線或無(wú)線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。
所述的水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置，機(jī)罩頂部連接有儀表箱，儀表箱上安裝有無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸天線、RS485通信接口和測(cè)控板；機(jī)罩內(nèi)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)；
A)所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)罩內(nèi)底板固接有電機(jī)、蓄電池，電機(jī)經(jīng)螺絲與電機(jī)安裝板連接，電機(jī)安裝板與固定桿連接，固定桿與機(jī)罩內(nèi)底板固結(jié)；電機(jī)電纜線與測(cè)控板連接；
B) 所述的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上法蘭連接有上軸承和上限位開(kāi)關(guān)；下法蘭連接有下軸承和下 限位開(kāi)關(guān)，螺桿安裝在上軸承和下軸承之間；上法蘭和下法蘭與固定桿固結(jié)；電機(jī)通過(guò)電機(jī) 軸與螺桿連接；
C) 所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量桿與運(yùn)動(dòng)螺帽通過(guò)螺絲固定，運(yùn)動(dòng)螺帽一端開(kāi)有內(nèi)螺紋孔，與 螺桿通過(guò)內(nèi)外螺紋連接，另一端開(kāi)孔，導(dǎo)向桿穿過(guò)孔并與機(jī)罩的頂板和底板固結(jié)；測(cè)量桿上 連接有溫度傳感器、流速傳感器和觸底傳感器，所有傳感器電纜與測(cè)控板連接；電機(jī)軸上裝 有旋轉(zhuǎn)編碼器。
電機(jī)通過(guò)電機(jī)軸與鏍桿連接，驅(qū)動(dòng)鏍桿做圓周運(yùn)動(dòng)，鏍桿通過(guò)螺絲副帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)鏍帽沿導(dǎo) 向桿做上、下直線運(yùn)動(dòng)。
鏍帽向上運(yùn)動(dòng)觸動(dòng)上限位開(kāi)關(guān)，測(cè)控板即收到停機(jī)信號(hào)，控制電機(jī)停lh運(yùn)行；鏍帽向下 運(yùn)動(dòng)觸動(dòng)下限位開(kāi)關(guān)，測(cè)控板即收到停機(jī)信號(hào)，也控制電機(jī)停止運(yùn)行。
電機(jī)軸上安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，通過(guò)計(jì)算該編碼器的正反轉(zhuǎn)脈沖個(gè)數(shù)，便可以計(jì)算出測(cè)量 桿上下移動(dòng)的位移。測(cè)量位移由編碼器每圈的物理脈沖個(gè)數(shù)決定。
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)的上位機(jī)可以是普通臺(tái)式PC計(jì)算機(jī)或筆記本電腦或?qū)Ｓ?儀器；上位機(jī)有專用測(cè)控軟件。
本發(fā)明直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還可采用鋼絲傳動(dòng)、鏍桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等方式將電機(jī)的圓周運(yùn) 動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明水深流速溫度測(cè)量裝置，可以單獨(dú)使用。
本發(fā)明上位機(jī)即PC計(jì)算機(jī)或筆記本電腦，通過(guò)RS485通信模塊與水深流速溫度垂直測(cè)量 裝置連接，最多可連接128臺(tái)水深流速溫度垂直測(cè)量裝置，組成水深流速溫度垂直測(cè)量網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)，完成對(duì)河流某橫斷面水文參數(shù)同步測(cè)量。下位機(jī)與上位機(jī)連網(wǎng)工作時(shí)，根據(jù)測(cè)量深度 和上位機(jī)設(shè)定的算法和測(cè)量模式計(jì)算出水面到水底的垂直測(cè)點(diǎn)數(shù)目和測(cè)點(diǎn)深度，自動(dòng)測(cè)量 出每點(diǎn)的深度、流速、溫度參數(shù)；下位機(jī)獨(dú)立工作時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定水面到水底的垂直測(cè) 點(diǎn)數(shù)目和測(cè)點(diǎn)深度，自動(dòng)測(cè)量出每點(diǎn)的深度、流速、溫度參數(shù)。
本發(fā)明與現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器相比較(1)本測(cè)量系統(tǒng)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和觸底傳 感器，能在測(cè)量桿觸底時(shí)停止運(yùn)動(dòng)并測(cè)量出水的深度；(2)本測(cè)量系統(tǒng)能在測(cè)量桿從水底返 回水面的過(guò)程中連續(xù)測(cè)量不同深度的水流速度和溫度，得到一系列的深度、流速、溫度參數(shù)， 并存儲(chǔ)在電路芯片中；(3)本測(cè)量系統(tǒng)整個(gè)測(cè)量過(guò)程采用全自動(dòng)時(shí)，人工不能干預(yù)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性；測(cè)量數(shù)據(jù)連續(xù)，精確，為防洪治理研究和環(huán)境污染治理等領(lǐng)域提供科 學(xué)數(shù)據(jù)。


圖1為水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置原理圖2為水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量原理圖3為水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量原理圖。
1.無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸天線，2. RS485通信接口， 3.測(cè)量桿，4.儀表箱，5.測(cè)控板，6.上 軸承，7.傳感器電纜線，8.電機(jī)電纜線，9.上限位開(kāi)關(guān)，10.鏍桿，11.運(yùn)動(dòng)鏍帽，12.固 定桿，13.機(jī)罩，14.下軸承，15.下限位開(kāi)關(guān)，16.導(dǎo)向桿，17.螺絲，18.電機(jī)軸，19.電 機(jī)安裝板，20.電機(jī)，22.底板，23.， 24.蓄電池，25.溫度傳感器，26.流速傳感器， 27.觸底傳感器，28.上法蘭，29.下法蘭，30.連軸器，31.旋轉(zhuǎn)編碼器，32.下位機(jī)， 33.上位機(jī)，34. RS485通信接口和通信電纜，35.串口無(wú)線通信模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明， 凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，如圖2、圖3所示。包括一臺(tái)上位機(jī)33與至少2臺(tái)水 深流速溫度垂直測(cè)量裝置或稱下位機(jī)32，通過(guò)有線或無(wú)線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。
所述水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置，如圖l所示機(jī)罩13頂部連接有儀表箱4，儀表 箱上安裝有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸天線1、 RS485通信接口 2和測(cè)控板5;機(jī)罩內(nèi)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直 線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)
A) 所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)罩13內(nèi)底板22上固接有電機(jī)20、蓄電池24,電機(jī)經(jīng)螺絲 17與電機(jī)安裝板19連接，電機(jī)安裝板19與固定桿12連接，固定桿12與機(jī)罩內(nèi)底板22固結(jié)； 電機(jī)電纜線8與測(cè)控板5連接；
B) 所述的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上法蘭28連接有上軸承6和上限位開(kāi)關(guān)9;下法蘭29連接有 下軸承14和下限位開(kāi)關(guān)15，螺桿10安裝在上軸承6和下軸承14之間；上法蘭28和下法蘭 29與固定桿12固結(jié)；電機(jī)20通過(guò)電機(jī)軸18與螺桿10連接；C)所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量桿3與運(yùn)動(dòng)螺帽11通過(guò)螺絲固定，運(yùn)動(dòng)螺帽11 一端開(kāi)有內(nèi)螺 紋孔，與螺桿IO通過(guò)內(nèi)外螺紋連接，另一端開(kāi)孔，導(dǎo)向桿16穿過(guò)孔并與機(jī)罩的頂板和底板 固結(jié)；測(cè)量桿3上連接有溫度傳感器25、流速傳感器26和觸底傳感器27，所有傳感器電纜 線7與測(cè)控板5連接；電機(jī)軸18上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器31。
水深測(cè)量電機(jī)20驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿3向水面運(yùn)動(dòng)，觸底傳感器27在接觸水面時(shí)發(fā)出第一個(gè) 脈沖，啟動(dòng)測(cè)控板5的位移計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)算電機(jī)編碼器31的脈沖數(shù)；當(dāng)觸底傳感器27接觸 到水底時(shí)，發(fā)出第二個(gè)脈沖，測(cè)控板5的位移計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)位移計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù) N。乘上脈沖位移(由編碼器31決定)就是水的深度(H )。
不同深度的水溫、流速測(cè)量電機(jī)20反向運(yùn)動(dòng)K個(gè)脈沖，測(cè)量桿向上運(yùn)動(dòng)H,，電機(jī)暫停， 測(cè)控板接收溫度傳感器25的溫度參數(shù)T,和流速傳感器26的數(shù)據(jù)V"得到該深度的水溫和流 速參數(shù)，電機(jī)20又啟動(dòng)，再次開(kāi)始測(cè)量，直到測(cè)量桿退出水面，測(cè)量結(jié)束，得到數(shù)據(jù)(H,， T" VJ, (H" T2， V2)，…(H ， T ， V )。
數(shù)據(jù)處理如果是單機(jī)獨(dú)立測(cè)量模式，測(cè)量數(shù)據(jù)可在該測(cè)量裝置的顯示器上查詢；如果 是連網(wǎng)測(cè)量模式(參看圖2，圖3)，下位機(jī)把測(cè)量結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)軟件可在 上位機(jī)上查看測(cè)量曲線和數(shù)據(jù)報(bào)表，并進(jìn)行其他數(shù)據(jù)處理，如存盤(pán)、打印、查看歷史數(shù)據(jù)等。
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量如圖2所示，作為上位機(jī)的筆記本電腦 或臺(tái)式PC計(jì)算機(jī)33通過(guò)RS485通信接口和通信電纜34與作為下位機(jī)的水深溫度流速裝置32 連接通信，上位機(jī)33可以向下位機(jī)32發(fā)有關(guān)測(cè)量命令和傳送測(cè)量參數(shù)，下位機(jī)32將測(cè)量結(jié) 果傳給上位機(jī)33。
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量如圖3所示，作為上位機(jī)的筆記本電腦 或臺(tái)式PC計(jì)算機(jī)33通過(guò)串口無(wú)線通信模塊35與作為下位機(jī)的水深溫度流速裝置32連接通 信，上位機(jī)33可以向下位機(jī)32發(fā)有關(guān)測(cè)量命令和傳送測(cè)量參數(shù)，下位機(jī)32將測(cè)量結(jié)果傳給 上位機(jī)33。
權(quán)利要求
1.水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括一臺(tái)上位機(jī)與至少2臺(tái)水深流速溫度測(cè)量裝置，通過(guò)有線或無(wú)線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置，機(jī)罩頂部連接有儀表箱，儀表箱上安裝有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸天線、RS485 通信接口和測(cè)控板；機(jī)罩內(nèi)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)；A) 所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)罩內(nèi)底板固接有電機(jī)、蓄電池，電機(jī)經(jīng)螺絲與電機(jī)安裝板連 接，電機(jī)安裝板與固定桿連接，固定桿與機(jī)罩內(nèi)底板固結(jié)；電機(jī)電纜線與測(cè)控板連接；B) 所述的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)h法蘭連接有上軸承和上限位開(kāi)關(guān)；下法蘭連接有下軸承和下 限位開(kāi)關(guān)，螺桿安裝在上軸承和下軸承之間；上法蘭和下法蘭與固定桿固結(jié)；電機(jī)通過(guò)電機(jī) 軸與螺桿連接；C) 所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量桿與運(yùn)動(dòng)螺帽通過(guò)螺絲固定，運(yùn)動(dòng)螺帽一端開(kāi)有內(nèi)螺紋孔，與 螺桿通過(guò)內(nèi)外螺紋連接，另一端開(kāi)孔，導(dǎo)向桿穿過(guò)孔并與機(jī)罩的頂板和底板固結(jié)；測(cè)量桿上 連接有溫度傳感器、流速傳感器和觸底傳感器，所有傳感器電纜與測(cè)控板連接；電機(jī)軸上裝 有旋轉(zhuǎn)編碼器。
全文摘要
水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，包括一臺(tái)上位機(jī)與至少2臺(tái)水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置，通過(guò)有線或無(wú)線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)。所述的水深流速溫度垂直連續(xù)測(cè)量裝置，機(jī)罩頂部連接有儀表箱，儀表箱上安裝有無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸天線、RS485通信接口和測(cè)控板；機(jī)罩內(nèi)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)攜帶測(cè)量桿及流速傳感器、溫度傳感器和觸底傳感器，能在測(cè)量桿觸底時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，在測(cè)量桿從水底返回水面的過(guò)程中連續(xù)測(cè)量不同深度的水流速度和溫度，測(cè)量結(jié)果精確，為科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01F23/00GK101408424SQ20081004182
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者進(jìn) 陳, 黃海燕 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)