本发明专利技术公开了一种水文监测装置，包括流速测量组件、水位测量组件和固定支架；所述固定支架固定设置；其中，所述固定支架上设有水平延伸至水面上的水平支撑杆；所述水位测量组件和所述流速测量组件均与所述水平支撑杆连接；所述流速测量组件用于测量所述水平支撑杆下方的水流速度；所述水位测量组件与所述水平支撑杆连接，所述流速测量组件用于测量所述水平支撑杆下方的水位；所述水平支撑杆的长度方向与待测点的河流长度方向垂直，且所述水位测量组件与所述流速测量组件之间的距离不小于0.5米。本发明专利技术结构简单且适合长期连续测量水流速度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种水文监测装置
[0001]本专利技术涉及水利工程
，具体涉及一种水文监测装置。
技术介绍
[0002]水文监测是指，对江河湖泊的水的分布和变化规律进行监测，其中，主要的参数为水流速度、水位高度和降雨量。
[0003]现有的水流速度测量，主要是悬桨流速测量法、传播速度法测量。其中，旋桨流速测量法，是将测量装置整体没入水中，通过桨叶的转速计算流速，计算时所使用的公式是一个关于桨叶转速的一次多项式，即，其中， K和C是仪器出厂时已经确定的系数，T为测速历时，N为流速仪在测速历时T 时间内的总转数。这种测量方法，较适用于单次测量，而不适用于长期连续的监测。传播速度差法是向冰面发射超声波，用换能器接收反射回的信号，通过超声波顺流和逆流的速度差求得河水流速，虽然结构简单，但超声波传播与水流速度差距极大，对超声传播速度测量精度要求很高。
[0004]因此，如何设计一种结构简单又适合长期连续测量水流速度的结构，是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种水文监测装置，以解决现有技术中的不足，它能够适合长期连续测量水流速度。
[0006]本专利技术提供了一种水文监测装置，包括流速测量组件、水位测量组件和固定支架；
[0007]所述固定支架固定设置；其中，
[0008]所述固定支架上设有水平延伸至水面上的水平支撑杆；
[0009]所述水位测量组件和所述流速测量组件均与所述水平支撑杆连接；所述流速测量组件用于测量所述水平支撑杆下方的水流速度；
[0010]所述水位测量组件与所述水平支撑杆连接，所述流速测量组件用于测量所述水平支撑杆下方的水位；
[0011]所述水平支撑杆的长度方向与待测点的河流长度方向垂直，且所述水位测量组件与所述流速测量组件之间的距离不小于0.5米。
[0012]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述流速测量组件包括角度测量机构、检测球和悬置绳；
[0013]所述角度测量机构固定安装在所述水平支撑杆上；
[0014]所述悬置绳的一端与所述检测球固定连接，另一端与所述角度测量机构连接；
[0015]所述检测球为金属球；
[0016]所述检测球用于没入所述水平支撑杆下方的水中，所述角度测量机构用于测量所述悬置绳与铅垂线的角度。
[0017]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述角度测量机构包括刻度盘和旋转销，所述刻度盘与所述水平支撑杆连接；
[0018]所述旋转销与所述水平支撑杆转动连接，所述刻度盘与所述旋转销同轴设置；所述悬置绳与所述旋转销一端的中心处连接。
[0019]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，还包括控制器、联网模块和角度传感器；
[0020]所述旋转销通过所述角度传感器与所述刻度盘连接；
[0021]所述控制器与所述联网模块和所述角度传感器电连接；
[0022]所述控制器用于获取所述角度传感器的测量结果，并通过所述联网模块将所述测量结果输出至上位机，以计算出水流速度。
[0023]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述上位机计算水流速度的过程包括：
[0024]根据所述角度传感器的测量结果，按以下公式计算所述检测球在水平方向上的受力大小；
[0025][0026]其中，F
水平
为检测时所述检测球在受到的水流在水平方向上的冲击力；m 为检测球质量，π为圆周率，r为检测球的半径，ρ为河水密度，g为重力加速度，θ为角度传感器的检测结果；
[0027]将检测球在水平方向受到的冲击力输入预先设置的水流速度拟合模型中，以得出对应的水流速度。
[0028]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述检测球为空心球，其密度介于2
×
103kg/m3与3
×
103kg/m3之间，所述检测球的外周涂覆有耐腐蚀层。
[0029]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述旋转销上设有同轴的第一绳孔，所述第一绳孔供所述悬置绳穿过；
[0030]所述旋转销上还设有旋转杆，所述旋转杆与所述旋转销垂直连接，所述旋转杆上设有第二绳孔，所述第二绳孔与所述第一绳孔连通；所述旋转杆的一端与所述旋转销固定连接，所述旋转杆的另一端沿所述刻度盘的径向方向延伸；
[0031]所述悬置绳穿过所述第一绳孔和所述第二绳孔。
[0032]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，还包括卷绳机构，所述卷绳机构固定安装在所述水平支撑杆上，所述卷绳机构与所述悬置绳远离所述检测球的一端固定连接；
[0033]所述卷绳机构用于对所述悬置绳进行收卷，以控制所述悬置绳的伸长量；
[0034]所述卷绳机构与所述控制器电连接，所述控制器还用于通过所述联网模块接收所述上位机根据发出的所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述卷绳机构工作，以调节所述悬置绳的长度。
[0035]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，还包括雨量计，所述雨量计设置于所述固定支架的顶部；
[0036]所述雨量计用于测量降雨量；
[0037]所述控制器还用于获取所述雨量计的检测结果，并将检测结果发送至所述上位
机；
[0038]所述上位机还用于根据所述雨量计的测量结果对所述水位进行估算，以实现对于水位预测。
[0039]如上所述的水文监测装置，其中，可选的是，所述水位测量组件为浮子式水位计或跟踪式水位计。
[0040]与现有技术相比，本专利技术通过在设置检测球，通过悬置绳将检测球旋置，并使检测球没入水中至测量位置。通过时实检测悬置绳的倾斜角度，来计算检测球在水平方向上的受力，进而利用水流速度与检测球的受力关系来确定水流速度。如此，能够简单准确地实时监测水流速度。
[0041]通过设置卷绳机构，能够配合检测球自身的重量，实现对于悬置绳的收放，从而调节所述检测球没入水中的深度。以实现检测球完全没入水中，并且不与河底接触。以保证检测的准确性，同时，通过调节检测球高度，能够实现对于不同深度处的水流速度的水流速度测量。根据不同深度的水流速度，及水位高度，能够便于计算水流量。
[0042]通过雨量计获取降雨量信息，并根据降雨量信息、水位信息，对当前水位信息进行预测，以实现防洪防汛的作用。
附图说明
[0043]图1是本专利技术提出的水文监测装置的整体结构示意图；
[0044]图2是图1的剖示图；
[0045]图3是本专利技术提出的角度测量机构的结构示意图；
[0046]图4是本专利技术提出的水位测量组件的剖示图；
[0047]图5是本专利技术提出的水文监测装置另一种实施方式下的剖示图；
[0048]图6是本专利技术提出的检测球的剖示图；
[0049]图7是本专利技术提出的水文监测装置的控制系统的结构框图。
[0050]附图标记说明：
[0051]1‑
流速测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水文监测装置，包括流速测量组件(1)、水位测量组件(2)和固定支架(3)；所述固定支架(3)固定设置；其特征在于：所述固定支架(3)上设有水平延伸至水面上的水平支撑杆(4)；所述水位测量组件(2)和所述流速测量组件(1)均与所述水平支撑杆(4)连接；所述流速测量组件(1)用于测量所述水平支撑杆(4)下方的水流速度；所述水位测量组件(2)与所述水平支撑杆(4)连接，所述流速测量组件(1)用于测量所述水平支撑杆(4)下方的水位；所述水平支撑杆(4)的长度方向与待测点的河流长度方向垂直，且所述水位测量组件(2)与所述流速测量组件(1)之间的距离不小于0.5米。2.根据权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于：所述流速测量组件(1)包括角度测量机构(11)、检测球(12)和悬置绳(13)；所述角度测量机构(11)固定安装在所述水平支撑杆(4)上；所述悬置绳(13)的一端与所述检测球(12)固定连接，另一端与所述角度测量机构(11)连接；所述检测球(12)为金属球；所述检测球(12)用于没入所述水平支撑杆(4)下方的水中，所述角度测量机构(11)用于测量所述悬置绳(13)与铅垂线的角度。3.根据权利要求2所述的水文监测装置，其特征在于：所述角度测量机构(11)包括刻度盘(111)和旋转销(112)，所述刻度盘(111)与所述水平支撑杆(4)连接；所述旋转销(112)与所述水平支撑杆(4)转动连接，所述刻度盘(111)与所述旋转销(112)同轴设置；所述悬置绳(13)与所述旋转销(112)一端的中心处连接。4.根据权利要求3所述的水文监测装置，其特征在于：还包括控制器(5)、联网模块(6)和角度传感器(7)；所述旋转销(112)通过所述角度传感器(7)与所述刻度盘(111)连接；所述控制器(5)与所述联网模块(6)和所述角度传感器(7)电连接；所述控制器(5)用于获取所述角度传感器(7)的测量结果，并通过所述联网模块(6)将所述测量结果输出至上位机，以计算出水流速度。5.根据权利要求4所述的水文监测装置，其特征在于：所述上位机计算水流速度的过程包括：根据所述角度传感器(7)的测量结果，按以下公式计算所述检测球(12)在水平方向上的受力大小；其中，F
水平
为检测时所述检测球(12)在受到的水流在水平方向上的冲击力；m为检测球(12)质量，π为圆周率，r为检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛金金，彭文启，张敏，余杨，张汶海，渠晓东，黄伟，张海萍，解莹，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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