一种水文多普勒铅鱼的制作方法

1.本实用新型涉及一种水文多普勒铅鱼，属于水利行业监测技术领域。


背景技术：

2.缆道水文绞车作为河道分层测流的主要设备，分层测流采用的流速传感器为带有旋桨的传统水文铅鱼。其存在的主要问题是：吊挂在钢索下的传统水文铅鱼在水流作用下超下游后移，根据行业规范要求吊索后移的夹角不得大于15度以近似于实际水深，由于夹角15度角限制，高流速下铅鱼的重量过大（超过200公斤），制造成本，运成本输，安装、维护成本极高，运行功率消耗超大，需要很大存储空间，而跨河吊索弧垂影响实际水深测量，所采用的旋桨流速传感器量程分类多，导致适应性差，水中漂浮物又造成巨大影响。中国专利cn2018220256353名称为“一种走航式多普勒铅鱼水面运行控制结构”，采用多普勒流速传感器进行测流，该技术存在如下问题：1、不能进行分层测流；2、对钢丝绳倾角无法感知，无法确定所测流层的实际水深和河底淤积；3、对漂浮物无法自动脱离；4、多普勒流速传感器位置在铅鱼上方，会受到铅鱼本身对水流形成的流态扰动影响。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是提供一种水文多普勒铅鱼，采用非机械式多普勒流速传感器，可以进行分层测流，不影响流速测点的流态，没有后移角度限制，铅鱼重量无需过大，方便测流，解决背景技术中存在的上述技术问题。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种水文多普勒铅鱼，包含带尾舵多普勒铅鱼、吊架、防水密封盒和电缆芯钢丝绳，在带尾舵多普勒铅鱼的平衡点略靠上位置两侧分别设置吊架转轴，吊架两侧分别通过吊架转轴与带尾舵多普勒铅鱼铰接在一起，带尾舵多普勒铅鱼以吊架转轴为轴可上下自由转动；防水密封盒匹配在吊架上，电缆芯钢丝绳与吊架顶部连接，所述电缆芯钢丝绳的钢丝绳内部设有电缆，钢丝绳用于承重，内部的电缆用于供电和数据传输。
6.所述带尾舵多普勒铅鱼由多普勒铅鱼头、配重仓和尾舵依次连接构成，多普勒铅鱼头的端部设置多普勒流速传感器，吊架通过吊架转轴铰接在配重仓两侧，配重仓底部设置触底传感器；所述电缆芯钢丝绳中的电缆与带尾舵多普勒铅鱼的传感器电缆及防水密封盒连接。
7.所述吊架由两片不锈钢板及顶板制成，两片不锈钢板下端分别设有与配重仓上吊架转轴匹配的孔，两片不锈钢板上端通过顶板连为一体，并设有与电缆芯钢丝绳匹配的孔，两片不锈钢板之间设置防水密封盒。
8.所述带尾舵多普勒铅鱼上设置多普勒流速传感器、温度补偿传感器和姿态传感器。
9.所述防水密封盒包含防水密封外壳，内设有电子电路、倾角传感器和入水感知传感器，倾角传感器和入水感知传感器分别与电子电路连接；防水密封外壳内的电子电路通
过防水措施后分别连接多普勒流速传感器、触底传感器、温度补偿传感器、姿态传感器和电缆芯钢丝绳内部的电缆。
10.在流速测点前面将带尾舵多普勒铅鱼投入水中，依靠电缆芯钢丝绳控制带尾舵多普勒铅鱼随水流至流速测点下面，带尾舵多普勒铅鱼停留在不同深度进行分层测流；透过倾角传感器确定电缆芯钢丝绳倾斜角度，与入水的电缆芯钢丝绳长度相结合，可计算出带尾舵多普勒铅鱼所处的实际水深，通过多普勒流速传感器测得的流速计算出该测点的流量。
11.测流结束时，水中漂浮物可自动脱离；当水中漂浮物挂在前端的多普勒流速传感器上面时，在带尾舵多普勒铅鱼出水时，挂在前端的漂浮物的重量会将带尾舵多普勒铅鱼前端拉低，并随水流使带尾舵多普勒铅鱼朝后转动，水流会将挂在带尾舵多普勒铅鱼上的漂浮物扯下。
12.本实用新型所涉及的电子电路、各传感器、配重仓、尾舵、吊架、吊架转轴、防水密封盒、触底传感器、电缆芯钢丝绳和不锈钢弹簧均为是本领域公知技术。
13.本实用新型的积极效果：采用非机械式多普勒流速传感器，可以进行分层测流，不影响流速测点的流态，没有后移角度限制，铅鱼重量无需过大，方便测流。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例侧面结构示意图；
15.图2是本实用新型实施例前面结构示意图；
16.图3是本实用新型实施例测流时水流中倾角示意图；
17.图中：多普勒铅鱼头1、吊架2、防水密封盒3、电缆芯钢丝绳4、吊架转轴5、多普勒流速传感器6、配重仓7、尾舵8、触底传感器9、温度补偿传感器10、姿态传感器11、防水密封外壳12、电路板13、倾角传感器14、入水感知传感器15、配重物质16。
具体实施方式
18.以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。
19.一种水文多普勒铅鱼，包含带尾舵多普勒铅鱼、吊架2、防水密封盒3和电缆芯钢丝绳4，在带尾舵多普勒铅鱼的平衡点略靠上位置两侧分别设置吊架转轴5，吊架2两侧分别通过吊架转轴5与带尾舵多普勒铅鱼铰接在一起，带尾舵多普勒铅鱼以吊架转轴5为轴可上下自由转动；防水密封盒3匹配在吊架2上，电缆芯钢丝绳4与吊架2顶部连接，所述电缆芯钢丝绳4的钢丝绳内部设有电缆，钢丝绳用于承重，内部的电缆用于供电和数据传输。
20.所述带尾舵多普勒铅鱼上设置多普勒流速传感器6、温度补偿传感器10和姿态传感器11。
21.所述带尾舵多普勒铅鱼由多普勒铅鱼头1、配重仓7和尾舵8依次连接构成，多普勒铅鱼头1的端部设置多普勒流速传感器6，吊架2通过吊架转轴5铰接在配重仓7两侧，配重仓7底部设置触底传感器9；所述电缆芯钢丝绳4中的电缆与带尾舵多普勒铅鱼的传感器电缆及防水密封盒连接。
22.所述吊架2由两片不锈钢板及顶板制成，两片不锈钢板下端分别设有与配重仓上吊架转轴5匹配的孔，两片不锈钢板上端通过顶板连为一体，并设有与电缆芯钢丝绳4匹配
的孔，两片不锈钢板之间设置防水密封盒3。
23.所述防水密封盒包含防水密封外壳12，内设有电子电路13、倾角传感器14和入水感知传感器15，倾角传感器14和入水感知传感器15分别与电子电路13连接；防水密封外壳12内的电子电路13通过防水措施（比如灌注防水胶）后分别连接多普勒流速传感器6、触底传感器9、温度补偿传感器10、姿态传感器11和电缆芯钢丝绳内部的电缆。
24.所述电子电路13与各传感器连接的电缆穿入不锈钢弹簧内，防止水流中的泥沙对电缆的破坏，同时又不影响电缆柔韧性。
25.所述配重仓内填充配重物质16，是让带尾舵多普勒铅鱼有一定的重量，避免重量过轻在水中飘荡，又避免重量过重带来的各种麻烦和高成本。本实施例采用的带尾舵多普勒铅鱼重量为30-35公斤，适用水体流速为0.1-6m/s。为了在较小体积的异形空间里充满配重物质16，在本实施例的水文铅鱼里首先采用较小体积钢珠充满所有内部空间，然后再注入胶体做固定和防水，使之达到预期的重量。
26.在流速测点前面将带尾舵多普勒铅鱼投入水中，依靠电缆芯钢丝绳4控制带尾舵多普勒铅鱼随水流至流速测点下面，带尾舵多普勒铅鱼停留在不同深度进行分层测流；透过倾角传感器14确定电缆芯钢丝绳4倾斜角度，与入水的电缆芯钢丝绳4长度相结合，可计算出带尾舵多普勒铅鱼所处的实际水深，通过多普勒流速传感器测得的流速计算出该测点的流量。
27.本实施例中，在流速测点前面0.5米处，将带尾舵多普勒铅鱼投入水中，带尾舵多普勒铅鱼本身不会影响流速测点的流态；计算出实际水深时，没有后移15度的限制。
28.所述入水感知传感器15用于感知水面水位，避免跨河钢索的弧垂影响到实际水深的分层测量。
29.所述触底传感器9，用以探知测点实际水深，触底传感器可以是重力传感器或超声波流量传感器。本实施例采用的是超声波流量传感器，其原理是铅鱼触底后，河底淤泥堵塞超声波流量传感器，使其无水流通过，流量数值为零，从而感知铅鱼触底。
30.所述各分层后的实际水深等于电缆芯钢丝绳4入水长度夹角的余弦值，电缆芯钢丝绳4入水长度含支架有效部分。
31.所述姿态传感器11用于感知测点处水流的流态；所述多温度补偿传感器10用于感知测点处水流的水温。
32.所述带尾舵多普勒铅鱼可随水流方向上下左右自由旋转，上下自由旋转靠吊架转轴，左右自由旋转靠连接吊架的电缆芯钢丝绳；所述尾舵安装在配重仓尾部，在水流的作用下使得多普勒流速传感器始终朝向水流来水方向。
33.测流结束时，水中漂浮物可自动脱离；当水中漂浮物挂在前端的多普勒流速传感器上面时，在带尾舵多普勒铅鱼出水时，挂在前端的漂浮物的重量会将带尾舵多普勒铅鱼前端拉低，并随水流使带尾舵多普勒铅鱼朝后转动，水流会将挂在带尾舵多普勒铅鱼上的漂浮物扯下。

技术特征：
1.一种水文多普勒铅鱼，其特征在于：包含带尾舵多普勒铅鱼、吊架（2）、防水密封盒（3）和电缆芯钢丝绳（4），在带尾舵多普勒铅鱼的平衡点略靠上位置两侧分别设置吊架转轴（5），吊架（2）两侧分别通过吊架转轴（5）与带尾舵多普勒铅鱼铰接在一起，带尾舵多普勒铅鱼以吊架转轴（5）为轴可上下自由转动；防水密封盒（3）匹配在吊架（2）上，电缆芯钢丝绳（4）与吊架（2）顶部连接，所述电缆芯钢丝绳（4）的钢丝绳内部设有电缆，钢丝绳用于承重，内部的电缆用于供电和数据传输。2.根据权利要求1所述的一种水文多普勒铅鱼，其特征在于：所述带尾舵多普勒铅鱼由多普勒铅鱼头（1）、配重仓（7）和尾舵（8）依次连接构成，多普勒铅鱼头（1）的端部设置多普勒流速传感器（6），吊架（2）通过吊架转轴（5）铰接在配重仓（7）两侧，配重仓（7）底部设置触底传感器（9）；所述电缆芯钢丝绳（4）中的电缆与带尾舵多普勒铅鱼的传感器电缆及防水密封盒（3）连接。3.根据权利要求1或2所述的一种水文多普勒铅鱼，其特征在于：所述防水密封盒包含防水密封外壳（12），内设有电子电路（13）、倾角传感器（14）和入水感知传感器（15），倾角传感器（14）和入水感知传感器（15）分别与电子电路（13）连接；防水密封外壳（12）内的电子电路（13）通过防水措施后分别连接多普勒流速传感器（6）、触底传感器（9）、温度补偿传感器（10）、姿态传感器（11）和电缆芯钢丝绳内部的电缆。

技术总结
本实用新型涉及一种水文多普勒铅鱼，属于水利行业监测技术领域。技术方案是：在带尾舵多普勒铅鱼的平衡点略靠上位置两侧分别设置吊架转轴（5），吊架（2）两侧分别通过吊架转轴（5）与带尾舵多普勒铅鱼铰接在一起，带尾舵多普勒铅鱼以吊架转轴（5）为轴可上下自由转动；防水密封盒（3）匹配在吊架（2）上，电缆芯钢丝绳（4）与吊架（2）顶部连接，所述电缆芯钢丝绳（4）的钢丝绳内部设有电缆，钢丝绳用于承重，内部的电缆用于供电和数据传输。本实用新型的积极效果：不会影响流速测点的流态，可计算出实际水深，没有后移角度限制，铅鱼重量无需过大，流速传感器挂住的漂浮物自动脱离。速传感器挂住的漂浮物自动脱离。速传感器挂住的漂浮物自动脱离。


技术研发人员：张喜 于树利 张家铭
受保护的技术使用者：唐山现代工控技术有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/20