一种便携式湖库表层流场实时监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式湖库表层流场实时监测装置及其监测方法，包括一个漂浮桶，漂浮桶设置有通信定位模块、电池和固定式配重体，漂浮桶还设置有自动配重装置，自动配重装置包括一个开口向上的U形管、压力传感器、活动式配重体和带有自动启闭功能的连接件。在进行湖库表层流场实时监测时，由于受到湖库不同区域水深及流速的影响，漂浮桶由于浮力的变化可能会面临着下沉的风险，造成不能有效的进行湖库表层流场的监测工作。本发明专利技术通过一种自动配重装置来自动调节漂浮桶的自身重力，使其保持在合理的漂浮水深。本发明专利技术的监测装置便于野外监测操作，成本相对较低，能够实时、准确的进行湖库表层流场的监测。

A portable monitoring device for the surface flow field of a portable lake reservoir and its monitoring method

The invention discloses a portable lake surface flow real-time monitoring device and monitoring method thereof, including a floating barrel, floating bucket has communication positioning module, battery and fixed weight body, floating barrel is also provided with automatic balance device, automatic balance device includes an opening to the form of U pipe, pressure sensor the movable counterweight body, and with automatic opening and closing function connector. During the real-time monitoring of the surface flow field of lakes and reservoirs, due to the influence of water depth and flow velocity in different areas of lakes and reservoirs, the floating bucket may be faced with the risk of sinking due to the change of buoyancy, which can not effectively monitor the surface flow field of lakes and reservoirs. The invention automatically adjusts the self gravity of the floating bucket by an automatic weight matching device, so that it is kept in a reasonable floating depth. The monitoring device of the invention is convenient for field monitoring and operation, and the cost is relatively low, and it can monitor the flow field of the surface of the lake storehouse in real time and accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式湖库表层流场实时监测装置及其监测方法
本专利技术涉及水利监测
，具体涉及一种便携式湖库表层流场的实时监测装置及其监测方法。
技术介绍
湖库表层流场是湖库水流的重要运动形式之一，表层流场的运动对湖库的水质变化有很大的扰动作用，通过影响水在湖库的滞留情况和水交换情况，进而间接影响悬浮物的沉淀及氮、磷等营养物的滞留，湖库表层流场活动越明显，湖库水滞留时间越短，不利于藻类的繁殖，较难以维持种群数量，不易形成水华；相反，若表层流场活动越不明显，发生富营养化的可能性越大。同时，湖库表层流场运动也是最能直观反映湖库表层水动力条件的指标之一。表层流场的变化不仅仅受入流和出流的制约，还受库区表面的风压，湖库的温度分层，环流以及湖库波动的影响。从目前的常规监测手段来看，很难有效且实时对湖库表层流场进行监测。湖库的表层流场监测已经是水利相关部门一项常规的重要工作，但大多数的监测方法多采用定点、定时监测，虽然这种方法费用廉价、人工花费时间较少，但湖库的表层流场时刻受到风场变化以及上下游流量的影响，单纯的定点、定时监测很难有效的表征湖库表层流场的整体空间变化特征和流场变化的实时性，这对于验证湖库水动力模型的表层流场结果的合理性造成了极大的困难，同时，目前的这种定点、定时的湖库表层流场监测方法很难宏观掌握湖库表层的流场变化特征，所以对后续的水质监测站点布设难以提供相应的理论依据。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种便于野外监测操作，成本相对较低，且能实时随湖库表层流场移动的监测装置及其监测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种便携式湖库表层流场实时监测装置，包括一个漂浮桶，所述漂浮桶设置有通信定位模块、电池和固定式配重体，所述漂浮桶还设置有自动配重装置，所述自动配重装置包括一个开口向上的U形管、压力传感器、活动式配重体和带有自动启闭功能的连接件；漂浮桶内部设置有内胆和外胆，所述通信定位模块、电池和一个数据存储器设置在内胆中，所述U形管设置在外胆中，U形管一端封闭、一端开放，U形管的封闭端设置有所述压力传感器；漂浮桶的桶壁上设置有与U形管开放端相连通的进水口和出水口，所述出水口设置在U形管开口上方的正常水位刻度处，所述进水口设置于出水口上方的最高警戒水位刻度处，进水口处设置有向内打开的活动式开关，出水口处设置有向外打开的活动式开关；所述漂浮桶的底部外侧设置有活动式配重体，所述活动式配重体通过带有自动启闭功能的连接件与漂浮桶底部活动连接；所述压力传感器与所述带有自动启闭功能的连接件之间有传输电路，压力传感器通过一个控制器控制所述带有自动启闭功能的连接件对活动式配重体的释放；所述电池为通信定位模块、数据存储器及自动配重装置供电。进一步的，所述漂浮桶的顶部设置有可以打开的防水性保护盖，保护盖的向阳面设置有太阳能电池板和漂浮指示灯；所述电池为直流蓄电池，所述太阳能电池板与直流蓄电池电源连接，在光照条件下可以为直流蓄电池充电。进一步的，所述漂浮指示灯与直流蓄电池电源连接，且设置有光度敏感控制器，可根据光度情况控制漂浮指示灯的开关；所述直流蓄电池为小体积高容量锂电池，可独立持续供电24小时。进一步的，所述带有自动启闭功能的连接件为电磁铁抓手。进一步的，所述内胆中设置有隔水层，所述通信定位模块、数据存储器、电池设置在隔水层内，所述固定式配重体设置在隔水层外部的内胆底部。进一步的，所述通信定位模块为GSM/GPRS+GPS模块，所述GSM/GPRS+GPS模块由GPS全球定位系统模块与GSM/GPRS通信模块集成的，通过GPS全球定位系统模块实时定位漂浮桶的位置来判断湖库表层流场的流向，并将定位信息通过GSM/GPRS通信模块传输给岸边基站进行记录；GSM/GPRS+GPS模块在漂浮桶外层延伸有传输天线。进一步的，漂浮桶外壁设置有防冲撞缓冲装置。进一步的，所述活动式配重体设置有多个。一种使用所述的便携式湖库表层流场实时监测装置监测湖库表层流场的方法，包括以下步骤：1）开始进行湖库表层流场监测工作时，通过在漂浮桶底部设置活动式配重体使漂浮桶淹没水位达到正常水位，根据需要监测的湖库水面面积大小以及监测时间长短，确定活动式配重体的个数和单个质量，向U形管内注水使U形管内左右两侧的水位相等且与正常水位刻度持平；2）在监测过程中，若漂浮桶出现下沉的情况，淹没水位超过最高警戒水位，水流冲开进水口向内的活动式开关，使U形管开放端水位高于封闭端水位，此时，压力传感器收到相应的水压力信号，向控制器释放电信号，控制器控制带有自动启闭功能的连接件打开，释放活动式配重体，使漂浮桶整体重力减轻；3）配重体释放后，此时漂浮桶的浮力大于自身重力，漂浮桶上浮，U形管内高出正常水位的水柱通过自身重力从出水口向外的活动式开关流出，U形管左、右侧水位持平，压力传感器不承受压力，漂浮桶恢复正常工作。进一步的，所述活动式配重体可视具体监测情况自行设置有多个，且活动式配重体质量可选；步骤2）中在监测过程中，可根据压力传感器承受到的水压力，使活动配重体逐个依次释放，自动调节漂浮桶的淹没水深。本专利技术的有益效果：1）在进行湖库表层流场监测时，随着不同区域水深及流速变化的影响，漂浮桶可能会面临着下沉的风险，造成不能有效的进行表层流场的监测。本专利技术通过一种自动配重装置来调节漂浮桶的自身重力，使其保持在合理的淹没水深。本专利技术的自动配重装置，将U形管、压力传感器、活动式配重体与带有自动启闭功能的连接件结合，利用U形管的等压面原理，能够在淹没水深超过警戒水位时，自动控制漂浮桶卸载活动式配重体，及时减轻漂浮桶自身重量，确保正常工作状态不受影响，达到随时精确监测湖库表层流场的目的。2）本专利技术通过太阳能电池板为直流蓄电池充电，由直流蓄电池向GSM/GPRS+GPS模块、漂浮指示灯、数据存储器供电，这种设计可以使太阳能电池板在光线较好的条件下随时为直流蓄电池充电，提高该表层流场监测装置的工作时间。3）本专利技术将定位信息通过GSM/GPRS通信模块实时传送给基站，另外，该监测装置内部有数据存储器，实时将定位信息数据进行存储，为监测数据的安全性和完整性上了双保险。4）本专利技术采用的GSM/GPRS+GPS模块的高度集成；直流蓄电池采用小体积高容量的锂电池，且可以通过太阳能电池板进行充电；活动式配重体可视具体监测环境与时长，选择悬挂个数和质量，以上装置可使本专利技术具有实时定位、重量轻、成本低、便于携带且能长时间持续监测工作的优点。下面结合附图和实施例对专利技术作一详细描述。附图说明图1为湖库表层流场实时监测装置结构示意图。附图标记：1.太阳能电池板；2.漂浮指示灯；3.通信定位模块；4.防冲撞缓冲装置；5.固定式配重体；6.直流蓄电池；7.隔水层；8.U形管；9.压力传感器；10.带有自动启闭功能的连接件；11.活动式配重体；12.传输天线；13.进水口；14.出水口；15.数据存储器；16.过滤网。具体实施方式实施例1如图1所示，一种便携式湖库表层流场实时监测装置，包括一个漂浮桶，漂浮桶侧面标有最高警戒水位、正常水位以及最低水位三种刻度.所述漂浮桶设置有通信定位模块3、直流蓄电池6和固定式配重体5，所述漂浮桶还设置有自动配重装置，所述自动配重装置包括一个开口向上的U形管8、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式湖库表层流场实时监测装置，包括一个漂浮桶，所述漂浮桶设置有通信定位模块、电池和固定式配重体，其特征在于：所述漂浮桶还设置有自动配重装置，所述自动配重装置包括一个开口向上的U形管、压力传感器、活动式配重体和带有自动启闭功能的连接件；漂浮桶内部设置有内胆和外胆，所述通信定位模块、电池和一个数据存储器设置在内胆中，所述U形管设置在外胆中，U形管一端封闭、一端开放，U形管的封闭端设置有所述压力传感器；漂浮桶的桶壁上设置有与U形管开放端相连通的进水口和出水口，所述出水口设置在U形管开口上方的正常水位刻度处，所述进水口设置于出水口上方的最高警戒水位刻度处，进水口处设置有向内打开的活动式开关，出水口处设置有向外打开的活动式开关；所述漂浮桶的底部外侧设置有活动式配重体，所述活动式配重体通过带有自动启闭功能的连接件与漂浮桶底部活动连接；所述压力传感器与所述带有自动启闭功能的连接件之间有传输电路，压力传感器通过一个控制器控制所述带有自动启闭功能的连接件对活动式配重体的释放；所述电池为通信定位模块、数据存储器及自动配重装置供电。

【技术特征摘要】
1.一种便携式湖库表层流场实时监测装置，包括一个漂浮桶，所述漂浮桶设置有通信定位模块、电池和固定式配重体，其特征在于：所述漂浮桶还设置有自动配重装置，所述自动配重装置包括一个开口向上的U形管、压力传感器、活动式配重体和带有自动启闭功能的连接件；漂浮桶内部设置有内胆和外胆，所述通信定位模块、电池和一个数据存储器设置在内胆中，所述U形管设置在外胆中，U形管一端封闭、一端开放，U形管的封闭端设置有所述压力传感器；漂浮桶的桶壁上设置有与U形管开放端相连通的进水口和出水口，所述出水口设置在U形管开口上方的正常水位刻度处，所述进水口设置于出水口上方的最高警戒水位刻度处，进水口处设置有向内打开的活动式开关，出水口处设置有向外打开的活动式开关；所述漂浮桶的底部外侧设置有活动式配重体，所述活动式配重体通过带有自动启闭功能的连接件与漂浮桶底部活动连接；所述压力传感器与所述带有自动启闭功能的连接件之间有传输电路，压力传感器通过一个控制器控制所述带有自动启闭功能的连接件对活动式配重体的释放；所述电池为通信定位模块、数据存储器及自动配重装置供电。2.根据权利要求1所述的便携式湖库表层流场实时监测装置，其特征在于：所述漂浮桶的顶部设置有可以打开的防水性保护盖，保护盖的向阳面设置有太阳能电池板和漂浮指示灯；所述电池为直流蓄电池，所述太阳能电池板与直流蓄电池电源连接，在光照条件下可以为直流蓄电池充电。3.根据权利要求2所述的便携式湖库表层流场实时监测装置，其特征在于：所述漂浮指示灯与直流蓄电池电源连接，且设置有光度敏感控制器，可根据光度情况控制漂浮指示灯的开关；所述直流蓄电池为小体积高容量锂电池，可独立持续供电24小时。4.根据权利要求1所述的便携式湖库表层流场实时监测装置，其特征在于：所述带有自动启闭功能的连接件为电磁铁抓手。5.根据权利要求1所述的便携式湖库表层流场实时监测装置，其特征在于：所述内胆中设置有隔水层，所述通信定位模块、数据存储器、电池设置在隔水层内，所述固定式配重体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓波，陈学凯，彭文启，王若男，黄爱平，董飞，刘畅，赵恩灵，顾佳俊，王世岩，
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：北京,11