一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备及其使用方法与流程

1.本发明属于水文监测技术领域，具体涉及一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备及其使用方法。


背景技术：

2.我国河流流域众多、降雨量分布不均，造成某些地区洪涝灾害频发。为减少洪灾给人民生命财产带来损失，需实时动态监测河流水位、流速等水文信息，最常见的是利用水位计进行监测，需要投入较大的人力操作，工作量大，时效性差，尤其针对高寒地区等环境苛刻的地域，这种监测方法则无法有效进行；
3.目前，针对高寒地区等环境苛刻的地域，非接触监测手段不断地被推广应用。例如雷达监测技术，雷达测流是利用水流多普勒效应计算流速，但电磁波能穿透雾、烟、灰尘，且不受河流水质、漂浮物等影响，测速范围和精度都有大幅提升。因此，成为当下和未来主流的测流手段，而采用雷达测水文时，监测雷达安装位点需正对待监测河流的正上方，安装位点固定，在后期检修的过程，需要检修人员攀爬至监测雷达的安装位置进行调试、维修或更换等一系列操作，操作难度高且正对河流位置安全隐患大，对此，我们提出了一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备及其使用方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备及其使用方法。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.本发明提供一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，包括外侧安装有主控箱的主杆以及外端部设有监测雷达的监测杆，还包括设于主杆顶端与监测杆相连的转向调节组件；
7.所述转向调节组件包括支撑座、一端与监测杆呈直角布置的转向杆、驱动电机以及一端套设于驱动电机驱动端上，另一端套设于转向杆上的联动件，所述支撑座上与转向杆的另一端之间设有传动配合的锥齿轮组；
8.所述联动件在驱动电机的作用下使转向杆及监测杆水平摆动的同时，通过锥齿轮组的啮合传动使得转向杆及监测杆翻动至设定位置，从而完成对监测杆的转向调节。
9.作为本发明的进一步优化方案，所述联动件包括套设在转向杆外侧的第一套筒、设于驱动电机驱动轴端上的第二套筒以及连接第一套筒及第二套筒的直角连杆。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述锥齿轮组包括设于支撑座上的第一锥齿轮以及设于转向杆端部的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮传动配合。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述转向调节组件还包括设于支撑座一侧用于调节监测杆与转向杆相对位置的联动转向件，所述联动转向件包括设于支撑座靠近转向杆一侧的转向座，所述转向座呈圆弧状并且顶端沿转向杆摆动方向设有齿条，所述转向杆内部
设有转轴，且转轴上套设有与转向座最外端位置对应的传动齿轮，所述转轴沿转向杆内部贯穿伸出且靠近监测杆的一端套设有连接监测杆的连接件。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述主杆下端设有结构增强组件，所述结构增强组件包括四个呈矩形排布的立杆，每个所述立杆的内侧均铰接有斜撑，且斜撑的外端部呈折脚状设置，所述主杆的下端设有固定座，所述固定座上对应每个斜撑的位置处均开设有供斜撑贯穿的定位槽。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述固定座的外周对应每个立杆的位置分别设有凸块，且立杆外侧设有供凸块插入的凹槽，所述凸块卡接在凹槽内并通过螺栓与立杆固定。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述转向调节组件上还安装有用于向转向调节组件及主控箱供电的太阳能供电机组。
15.本发明还提供了一种利用如上述任一所述的高寒地区小流域水文系统动态监测设备的使用方法，包括以下步骤，
16.步骤一：在高寒地区小流域的河道附近，挑选方便检测水流的位置后，先将立杆布置于河道岸边，再由驱动电机正向驱动联动件使转向杆及监测杆水平摆动的同时驱动电机驱动锥齿轮组啮合传动使得转向杆及监测杆翻动，使得监测杆位置由河道岸边调整至位于河道检测水流位置的正上方；
17.步骤二：利用监测雷达监测水位及水流流速，检测雷达将监测到的水位及水流流速的信号传输至主控箱进行数据处理后，由主控箱将监测数据无线传输至中心平台，供研究人员完成数据统计和分析工作；
18.步骤三：监测雷达进行日常维护时，再由驱动电机反向驱动联动件使转向杆及监测杆水平摆动的同时通过锥齿轮组啮合传动使得转向杆及监测杆翻动，使得监测杆位置由位于河道检测水流位置的正上方调整至河道岸边，方便后期检修维护。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明通过在主杆顶端设置与监测杆相连的转向调节组件，转向调节组件可调节监测杆与主杆间的相对位置，在需要对设备进行检修时，在转向调节组件的作用下，监测杆及监测雷达得以转向，而不会正对着水流位置，进行如此结构的设计更有利于设备的后期检修，降低检修难度和检修的安全性。
附图说明
21.图1为本发明提供的整体结构示意图；
22.图2为本发明提供的转向调节组件处的俯视图；
23.图3为本发明提供的转向调节组件的结构示意图；
24.图4为本发明提供的结构增强组件的结构俯视图；
25.图中：1、主杆；2、监测杆；3、监测雷达；4、太阳能供电机组；5、主控箱；6、转向调节组件；61、支撑座；62、转向杆；63、第一套筒；64、第二锥齿轮；65、第一锥齿轮；66、驱动电机；67、第二套筒；68、直角连杆；69、联动转向件；691、转轴；692、传动齿轮；693、转向座；694、齿条；695、连接件；7、结构增强组件；71、立杆；72、斜撑；73、固定座；74、凸块。
具体实施方式
26.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
27.实施例1
28.如图1-2所示，本实施例提供一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，包括外侧安装有主控箱5的主杆1以及外端部设有监测雷达3的监测杆2，还包括设于主杆1顶端与监测杆2相连的转向调节组件6；
29.所述转向调节组件6包括支撑座61、一端与监测杆2呈直角布置的转向杆62、驱动电机66以及一端套设于驱动电机66驱动端上，另一端套设于转向杆62上的联动件，所述支撑座61上与转向杆62的另一端之间设有传动配合的锥齿轮组；
30.所述联动件在驱动电机66的作用下使转向杆62及监测杆2水平摆动的同时，通过锥齿轮组的啮合传动使得转向杆62及监测杆2翻动至设定位置，从而完成对监测杆2的转向调节。
31.所述联动件包括套设在转向杆62外侧的第一套筒63、设于驱动电机66驱动轴端上的第二套筒67以及连接第一套筒63及第二套筒67的直角连杆68，所述锥齿轮组包括设于支撑座61上的第一锥齿轮65以及设于转向杆62端部的第二锥齿轮64，所述第一锥齿轮65与第二锥齿轮64传动配合，驱动电机66驱动联动件转动四分之一圆的同时，第二锥齿轮64在第一锥齿轮65传动配合下转动二分之一圆，使得转向杆62前端连接的监测杆2转动180
°
。
32.应用过程如下，主杆1布置在小流域河道附近方便监测水流的位置处，使用时，需要将主杆1顶端的监测杆2及其上的监测雷达3调整至监测位点河道的正上方呈平行设置，如图1-2所示的即为监测时监测杆2及监测雷达3与主杆1之间的相对位置；
33.调整过程如下，先由驱动电机66驱动第二套筒67逆时针转动90
°
，第二套筒67由直角连杆68连接第一套筒63，同时第一套筒63套在转向杆62上，进而在第二套筒67逆时针转动90
°
时，转向杆62的方位随之也逆时针转动90
°
；
34.而驱动电机66驱动第二套筒67逆时针转动90
°
的同时，转向杆62端部的第二锥齿轮64与支撑座1内的第一锥齿轮65产生啮合传动，使得第二锥齿轮64产生逆时针转动，同时转向杆62在第二锥齿轮64的带动下转动，最终带动监测杆2及监测雷达3翻转180
°
，使得监测杆2及监测雷达3与监测位点河道的正上方呈平行设置，而在需要对设备进行检修时，通过驱动电机66驱动第二套筒67转动复位后，监测杆2及监测雷达3转动至初始位置，监测杆2及监测雷达3不会正对着水流位置，进行如此结构的设计更有利于设备的后期检修，降低检修难度和检修的安全性。
35.实施例2
36.在实施例1的基础上，如图2-3所示，所述转向调节组件6还包括设于支撑座61一侧用于调节监测杆2与转向杆62相对位置的联动转向件69，所述联动转向件69包括设于支撑座61靠近转向杆62一侧的转向座693，所述转向座693呈圆弧状并且顶端沿转向杆62摆动方向设有齿条694，所述转向杆62内部设有转轴691，且转轴691上套设有与转向座693最外端位置对应的传动齿轮692，所述传动齿轮692与齿条694传动配合，所述转轴691沿转向杆62内部贯穿伸出且靠近监测杆2的一端套设有连接监测杆2的连接件695。
37.具体应用过程，与实施例1不同之处在于，本实施例中，监测杆2与转向杆62之间能够在转向调节组件6的作用下产生相对转动，从而使得监测杆2相对于转向杆62转动后可便于后期的检修工作，具体的，驱动电机66驱动联动件逆时针转动90
°
的同时，转向杆62内部设置的转轴691上的传动齿轮692靠近转向座693上的齿条694，两者产生啮合传动，驱动转轴691相对于转向杆62产生转动90
°
，转轴691前端通过连接件695与监测杆2相连接，转轴691驱动监测杆2抬起后，监测杆2及其上的监测雷达3与河道呈平行设置，在需要对设备进行检修时，通过驱动电机66驱动联动件转动复位后，监测杆2及监测雷达3在联动件的驱动下转动至初始位置，同时监测杆2及监测雷达3在转轴691的驱动下翻转复位，监测杆2及监测雷达3转动至接近地面，相比于实施例1，本实施例在设备复位时，监测杆2及监测雷达3的初始位置更接近地面，进行如此结构的设计更有利于设备的后期检修，检修人员不需要爬高就可对监测雷达3进行检修，降低检修难度和检修的安全性。
38.实施例3
39.在实施例1-2的基础上，如图1、4所示，所述主杆1下端设有结构增强组件7，所述结构增强组件7包括四个呈矩形排布的立杆71，每个所述立杆71的内侧均铰接有斜撑72，且斜撑72的外端部呈折脚状设置，所述主杆1的下端设有固定座73，所述固定座73上对应每个斜撑72的位置处均开设有供斜撑72贯穿的定位槽。
40.所述固定座73的外周对应每个立杆71的位置分别设有凸块74，且立杆71外侧设有供凸块74插入的凹槽，所述凸块74卡接在凹槽内并通过螺栓与所述转向调节组件6上还安装有用于向转向调节组件6及主控箱5供电的太阳能供电机组4，太阳能供电机组4为现有技术中常用的供电技术，其结构组成包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器等组成，太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，逆变器将蓄电池的直流电逆变成交流电供转向调节组件6及主控箱5使用。
41.主杆1在河道岸边布置时，通过结构增强组件7加强其与地面的安装结构，保证主杆1及其上结构的稳定性，具体的，将四个立杆71呈矩形排列并插入土壤中，插入深度以立杆71内侧铰接的斜撑72下端的折脚部位与地面贴合，随后，将主杆1下端连接的固定座73上的定位槽对应每个斜撑72的位置处，将主杆1及固定座73放置在四个立杆71之间，同时调整固定座73外周的凸块74使其卡入立杆71外侧的凹槽内并使用螺栓固定即可。
42.实施例4
43.在实施例1-3的基础上，本实施例还提供了一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备的使用方法，包括以下步骤，
44.步骤一：在高寒地区小流域的河道附近，挑选方便检测水流的位置后，先将立杆1布置于河道岸边，再由驱动电机66正向驱动联动件使转向杆62及监测杆2水平摆动的同时驱动电机66驱动锥齿轮组啮合传动使得转向杆62及监测杆2翻动，使得监测杆2位置由河道岸边调整至位于河道检测水流位置的正上方；
45.步骤二：利用监测雷达3监测水位及水流流速，检测雷达3将监测到的水位及水流流速的信号传输至主控箱5进行数据处理后，由主控箱5将监测数据无线传输至中心平台，供研究人员完成数据统计和分析工作；
46.步骤三：监测雷达3进行日常维护时，再由驱动电机66反向驱动联动件使转向杆62及监测杆2水平摆动的同时驱动电机66驱动锥齿轮组啮合传动使得转向杆62及监测杆2翻
动，使得监测杆2位置由位于河道检测水流位置的正上方调整至河道岸边，方便后期检修维护。
47.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，包括外侧安装有主控箱(5)的主杆(1)以及外端部设有监测雷达(3)的监测杆(2)，其特征在于：还包括设于主杆(1)顶端与监测杆(2)相连的转向调节组件(6)；所述转向调节组件(6)包括支撑座(61)、一端与监测杆(2)呈直角布置的转向杆(62)、驱动电机(66)以及一端套设于驱动电机(66)驱动端上，另一端套设于转向杆(62)上的联动件，所述支撑座(61)上与转向杆(62)的另一端之间设有传动配合的锥齿轮组；所述联动件在驱动电机(66)的作用下使转向杆(62)及监测杆(2)水平摆动的同时，通过锥齿轮组的啮合传动使得转向杆(62)及监测杆(2)翻动至设定位置，从而完成对监测杆(2)的转向调节。2.根据权利要求1所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述联动件包括套设在转向杆(62)外侧的第一套筒(63)、设于驱动电机(66)驱动轴端上的第二套筒(67)以及连接第一套筒(63)及第二套筒(67)的直角连杆(68)。3.根据权利要求1所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述锥齿轮组包括设于支撑座(61)上的第一锥齿轮(65)以及设于转向杆(62)端部的第二锥齿轮(64)，所述第一锥齿轮(65)与第二锥齿轮(64)传动配合。4.根据权利要求1所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述转向调节组件(6)还包括设于支撑座(61)一侧用于调节监测杆(2)与转向杆(62)相对位置的联动转向件(69)，所述联动转向件(69)包括设于支撑座(61)靠近转向杆(62)一侧的转向座(693)，所述转向座(693)呈圆弧状并且顶端沿转向杆(62)摆动方向设有齿条(694)，所述转向杆(62)内部设有转轴(691)，且转轴(691)上套设有与转向座(693)最外端位置对应的传动齿轮(692)，所述传动齿轮(692)与齿条(694)传动配合，所述转轴(691)沿转向杆(62)内部贯穿伸出且靠近监测杆(2)的一端套设有连接监测杆(2)的连接件(695)。5.根据权利要求1所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述主杆(1)下端设有结构增强组件(7)，所述结构增强组件(7)包括四个呈矩形排布的立杆(71)，每个所述立杆(71)的内侧均铰接有斜撑(72)，且斜撑(72)的外端部呈折脚状设置，所述主杆(1)的下端设有固定座(73)，所述固定座(73)上对应每个斜撑(72)的位置处均开设有供斜撑(72)贯穿的定位槽。6.根据权利要求5所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述固定座(73)的外周对应每个立杆(71)的位置分别设有凸块(74)，且立杆(71)外侧设有供凸块(74)插入的凹槽，所述凸块(74)卡接在凹槽内并通过螺栓与立杆(71)固定。7.根据权利要求1所述的一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备，其特征在于：所述转向调节组件(6)上还安装有用于向转向调节组件(6)及主控箱(5)供电的太阳能供电机组(4)。8.一种利用如权利要求1-7任一所述的高寒地区小流域水文系统动态监测设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一：在高寒地区小流域的河道附近，挑选方便检测水流的位置后，先将立杆(1)布置于河道岸边，再由驱动电机(66)正向驱动联动件使转向杆(62)及监测杆(2)水平摆动的同时驱动电机(66)驱动锥齿轮组啮合传动使得转向杆(62)及监测杆(2)翻动，使得监测杆(2)位置由河道岸边调整至位于河道检测水流位置的正上方；
步骤二：利用监测雷达(3)监测水位及水流流速，检测雷达(3)将监测到的水位及水流流速的信号传输至主控箱(5)进行数据处理后，由主控箱(5)将监测数据无线传输至中心平台，供研究人员完成数据统计和分析工作；步骤三：监测雷达(3)进行日常维护时，再由驱动电机(66)反向驱动联动件使转向杆(62)及监测杆(2)水平摆动的同时驱动电机(66)驱动锥齿轮组啮合传动使得转向杆(62)及监测杆(2)翻动，使得监测杆(2)位置由位于河道检测水流位置的正上方调整至河道岸边，方便后期检修维护。

技术总结
本发明涉及一种高寒地区小流域水文系统动态监测设备及其使用方法，涉及水文监测技术领域，包括外侧安装有主控箱的主杆以及外端部设有监测雷达的监测杆，还包括设于主杆顶端与监测杆相连的转向调节组件；所述转向调节组件包括一端与监测杆相连接的转向杆、驱动电机以及一端套设于驱动电机驱动端上，另一端套设于转向杆上的联动件，所述驱动电机的驱动端与转向杆另一端之间设有传动配合的锥齿轮组；所述联动件在驱动电机的作用下使转向杆及监测杆水平摆动的同时，通过锥齿轮组的啮合传动使得转向杆及监测杆翻动至设定位置，从而完成对监测杆的转向调节；本发明有利于设备的后期检修，降低检修难度和检修的安全性。降低检修难度和检修的安全性。降低检修难度和检修的安全性。


技术研发人员：李博炎 朱彦鹏 王槐睿
受保护的技术使用者：中国环境科学研究院
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/10/7