本實(shí)用新型涉及水利技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種量水堰滲流量測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

水庫(kù)建成后，由于水位地基條件的改變，對(duì)大壩、基巖、壩肩、岸坡及地下建筑物的工作狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生很大影響。特別是當(dāng)大壩蓄水后，對(duì)大壩產(chǎn)生了水壓荷載，并在上下游水位差的作用下，對(duì)壩體、壩基和繞壩產(chǎn)生滲流。因此，按照有關(guān)規(guī)范的要求，需對(duì)通過(guò)壩體、壩基和兩岸繞壩滲流的滲漏水流量進(jìn)行觀測(cè)計(jì)量。繞壩滲流一般通過(guò)布置在繞流線或沿著滲流較集中的透水層中的測(cè)壓孔來(lái)觀測(cè)其水位變化。

滲流監(jiān)測(cè)是大壩安全監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目，大壩一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，滲流狀況就會(huì)迅速發(fā)生變化，滲流監(jiān)測(cè)是大壩安全蓄水與運(yùn)行的重要安全保證。量水堰是監(jiān)測(cè)大壩滲流量的主要設(shè)施，量水堰滲流量的測(cè)量精度是大壩安全運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前常見(jiàn)的量水堰測(cè)量裝置一般采用人工測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量?jī)商自O(shè)備互相校正的方式。人工測(cè)量由于視覺(jué)誤差、水質(zhì)以及現(xiàn)場(chǎng)情況等復(fù)雜原因，均無(wú)法保證其測(cè)量精度。而采用稱重方式的自動(dòng)測(cè)量方法由于水質(zhì)原因，容易使類似于浮球等稱重物結(jié)鈣，導(dǎo)致稱重物的質(zhì)量和密度發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差越來(lái)越大。由于上述兩種測(cè)量方式均無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出滲流量，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員無(wú)法根據(jù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地判斷出該點(diǎn)的滲流量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種量水堰滲流量測(cè)量裝置，用以解決由于現(xiàn)有測(cè)量裝置所測(cè)得的數(shù)據(jù)誤差大而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員無(wú)法根據(jù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地判斷出測(cè)量點(diǎn)滲流量的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種量水堰滲流量測(cè)量裝置，包括：固定架、處理器、探針運(yùn)動(dòng)控制模塊、探針、探頭、液位檢測(cè)模塊、光柵尺、啟動(dòng)按鈕和顯示模塊，其中：

光柵尺包括標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭；

探針沿豎直方向設(shè)置在固定架下方；

標(biāo)尺光柵與探針平行并設(shè)置在探針的側(cè)面；

光柵讀數(shù)頭設(shè)置在探針的頂部，用于讀取其自身沿豎直方向移動(dòng)時(shí)的與標(biāo)尺光柵的相對(duì)位置；

處理器分別與探針運(yùn)動(dòng)控制模塊、液位檢測(cè)模塊、光柵讀數(shù)頭、顯示模塊和啟動(dòng)按鈕連接；

探頭設(shè)置在探針底部；

探針與液位檢測(cè)模塊連接；

探針運(yùn)動(dòng)控制模塊用于帶動(dòng)探針、探頭及光柵讀數(shù)頭沿豎直方向移動(dòng)。

進(jìn)一步的，固定架包括絲桿、固定橫梁和主體箱，絲桿豎直固定在地上，固定橫梁通過(guò)絲桿水平固定在測(cè)量裝置的頂部，主體箱平行固定在所述絲桿的側(cè)面。

進(jìn)一步的，顯示模塊為液晶顯示器。

進(jìn)一步的，探針包括一根公共端電極和一根反饋端電極，其中，兩個(gè)電極都使用交流電工作。

進(jìn)一步的，量水堰滲流量測(cè)量裝置還包括一CAN總線模塊和一數(shù)據(jù)接收端，CAN總線模塊和處理器連接以傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)接收端。

進(jìn)一步的，處理器、CAN總線模塊、探針運(yùn)動(dòng)控制模塊、液位檢測(cè)模塊、光柵讀數(shù)頭設(shè)置在主體箱內(nèi)部，啟動(dòng)按鈕、顯示模塊設(shè)置在主體箱外部。

進(jìn)一步的，探針運(yùn)動(dòng)控制模塊為一步進(jìn)電機(jī)。

本實(shí)用新型通過(guò)自動(dòng)測(cè)量的方式，并且檢測(cè)探頭采用交流電極設(shè)計(jì)，有效地解決了現(xiàn)有測(cè)量裝置存在的由于視覺(jué)誤差、水質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)情況等原因產(chǎn)生測(cè)量誤差的問(wèn)題，使得滲流量的測(cè)量更加準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的量水堰滲流量測(cè)量裝置設(shè)計(jì)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的量水堰滲流量測(cè)量裝置主體箱中各結(jié)構(gòu)連接示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-主體箱；2-絲桿；3-固定橫梁；4-標(biāo)尺光柵；5-探針； 6-探頭；7-探針運(yùn)動(dòng)控制模塊；8-啟動(dòng)按鈕；9-光柵讀數(shù)頭；10-液位檢測(cè)模塊；11-處理器；12-顯示模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的量水堰滲流量測(cè)量裝置設(shè)計(jì)示意圖，圖 2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的量水堰滲流量測(cè)量裝置主體箱中各元器件連接示意圖，如圖1、圖2所示，量水堰測(cè)量裝置包括：主體箱1、絲桿2、固定橫梁3、標(biāo)尺光柵4、探針5、探頭6、探針運(yùn)動(dòng)控制模塊7、啟動(dòng)按鈕8、光柵讀數(shù)頭9、液位檢測(cè)模塊10、處理器11和顯示模塊12，其中：

絲桿2豎直固定在地上，固定橫梁3通過(guò)絲桿2水平固定在測(cè)量裝置的頂部，主體箱1平行固定在絲桿2的側(cè)面，探針5沿豎直方向設(shè)置在主體箱 1下方，探針5包括一根公共端電極和一根反饋端電極(圖中未標(biāo)出)，探頭6設(shè)置在探針5底部，標(biāo)尺光柵4通過(guò)固定橫梁3與探針5平行并設(shè)置在探針5的側(cè)面，光柵讀數(shù)頭9設(shè)置在探針5的頂部，用于讀取其自身沿豎直方向移動(dòng)時(shí)與標(biāo)尺光柵4的相對(duì)位置；

顯示模塊12可以為液晶顯示器，也可以為其他具有數(shù)字顯示功能的設(shè)備；

探針運(yùn)動(dòng)控制模塊7為一步進(jìn)電機(jī)，用于帶動(dòng)探針5、探頭6及光柵讀數(shù)頭9沿豎直方向移動(dòng)；

處理器11分別與探針運(yùn)動(dòng)控制模塊7、液位檢測(cè)模塊10、光柵讀數(shù)頭9、顯示模塊12和啟動(dòng)按鈕8連接，探針5與液位檢測(cè)模塊10連接；

本實(shí)用新型提供的量水堰滲流量測(cè)量裝置還包括一CAN總線模塊和一數(shù)據(jù)接收端，CAN總線模塊和處理器11連接以傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)接收端，數(shù)據(jù)接收端可以為一便攜式移動(dòng)設(shè)備或設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)部的固定設(shè)備，以便于監(jiān)測(cè)人員遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)量水堰滲流量，以在滲流量出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理，避免因滲流量異常而造成嚴(yán)重后果。

處理器11、CAN總線模塊、探針運(yùn)動(dòng)控制模塊7、液位檢測(cè)模塊10、光柵讀數(shù)頭9設(shè)置在主體箱1內(nèi)部，啟動(dòng)按鈕8、顯示模塊12設(shè)置在主體箱 1外部。另外，主體箱1表面開(kāi)設(shè)有一朝向標(biāo)尺光柵4的孔，以便光柵讀數(shù)頭9由標(biāo)尺光柵4上讀取刻度。

本實(shí)用新型適用于不同形狀的量水堰，例如形狀為直角三角形、梯形或無(wú)側(cè)收縮矩形的量水堰，本實(shí)用新型應(yīng)用于各種不同形狀的量水堰中時(shí)，不同之處在于預(yù)先存儲(chǔ)在處理器11中的滲流量計(jì)算公式不同。以下以直角三角堰為例進(jìn)行說(shuō)明，但本實(shí)用新型不以此為限。

量水堰為圖1所示的直角三角堰時(shí)，量水堰滲流量測(cè)量裝置工作過(guò)程如下：

(1)按下啟動(dòng)按鈕，處理器11接收啟動(dòng)信號(hào)后控制光柵讀數(shù)頭9讀取此時(shí)標(biāo)尺光柵4上的刻度a₁，刻度a₁即為探頭的位置恰好為水頭高點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的刻度；

(2)讀取數(shù)據(jù)完成后，處理器11控制步進(jìn)電機(jī)工作，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)探針5、探頭6和光柵讀數(shù)頭9向下移動(dòng)，直到液位檢測(cè)模塊10檢測(cè)到探針 5的反饋端電極(探針5中的公共端電極略長(zhǎng)于反饋端電極，探針5和液位檢測(cè)模塊10配合使用，液位檢測(cè)模塊10控制公共端電極送出交流電流，根據(jù)液體導(dǎo)電特性，當(dāng)2根電極底部的探頭6都接觸液體以后，液位檢測(cè)模塊 10在反饋端電極可以檢測(cè)到液體反饋回的交流電流，此時(shí)液位檢測(cè)模塊10 向處理器11發(fā)送接觸到水面信號(hào))有電流通過(guò)時(shí)，反饋端電極再將信息傳輸給處理器11，處理器11向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出停止命令，步進(jìn)電機(jī)停止工作，處理器11再控制光柵讀數(shù)頭9讀取此時(shí)標(biāo)尺光柵4上的刻度a₂，刻度a₂即為探頭的位置剛剛接觸水面時(shí)對(duì)應(yīng)的刻度；

(3)根據(jù)兩次位置數(shù)據(jù)，處理器11計(jì)算出探頭6移動(dòng)的距離H₂＝a₂-a₁，再根據(jù)量水堰制作完成后的水頭高點(diǎn)與水頭零點(diǎn)的相對(duì)高度H₁(已預(yù)先存儲(chǔ)在處理器中)及距離H₂，計(jì)算出堰上水頭高度H＝H₁-H₂；

(4)根據(jù)直角三角堰滲流量計(jì)算公式Q＝1.4′H^2.5(該計(jì)算公式已被預(yù)先存儲(chǔ)在處理器11中)，處理器11計(jì)算出此時(shí)此點(diǎn)的滲流量Q，通過(guò)液晶顯示器將滲流量Q顯示出來(lái)，并通過(guò)CAN總線模塊傳輸?shù)狡渌麛?shù)據(jù)接收端，以便于監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)量水堰的滲流量。

本實(shí)用新型中的各個(gè)電氣元件被連接在一起并使用主體箱將這些電氣元件集中起來(lái)，采用自動(dòng)測(cè)量的方式，并且檢測(cè)探頭采用交流電極設(shè)計(jì)，有效地解決了目前測(cè)量裝置由于視覺(jué)誤差、水質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)情況等原因產(chǎn)生的測(cè)量誤差問(wèn)題，提高了滲流量的測(cè)量精度以及測(cè)量準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型還具有遠(yuǎn)程顯示及控制功能，可以通過(guò)液晶顯示器顯示當(dāng)前滲流量并將該滲流量遠(yuǎn)程傳輸至其他數(shù)據(jù)接收端，便于監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)點(diǎn)的滲流量。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本實(shí)用新型所必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。