一种用于河道的远程水文监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于河道的远程水文监测系统，包括巡检无人机以及各个水文监测基站；水文监测基站包括控制箱、升降充电平台、悬挑支撑架、悬吊拉绳、水质检测机构、雨量传感器以及水位传感器；在控制箱内设置有拉绳收放机构、基站控制器以及基站无线通信模块。该远程水文监测系统利用各个水文监测基站能够对河道进行定点水文监测，并远程发送至远程监控中心，从而实现远程水文数据无人采集；利用巡检无人机能够对河道进行巡检，并对河道水文状况进行图像采集，从而上传至远程监控中心，便于对河道进行无盲点监测；利用悬吊拉绳与拉绳收放机构的配合，能够对水质检测机构的悬吊高度进行调节，从而满足不同深度的水质检测需要。从而满足不同深度的水质检测需要。从而满足不同深度的水质检测需要。

【技术实现步骤摘要】
一种用于河道的远程水文监测系统


[0001]本专利技术涉及一种水文监测系统，尤其是一种用于河道的远程水文监测系统。

技术介绍

[0002]目前，在对现有的河道在进行水文监测时，尤其是对偏远地区河道进行远程水文监测时，如果采用人工定期进行巡查监测，不仅需要耗费大量的人力物力，而且测量的水文数据也不及时。若是在汛期，如果没有及时的水文数据，就不能及时掌握河道的水文信息，就不能对防汛工作进行快速反应和调度。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：提供一种用于河道的远程水文监测系统，能够对河道的水文数据进行实时监测，同时通过巡检无人机对河道进行水文图像采集，并远程发送至水文监控中心，无需进行人工定期进行巡查监测。
[0004]技术方案：本专利技术所述的用于河道的远程水文监测系统，包括巡检无人机以及各个水文监测基站；水文监测基站包括控制箱、升降充电平台、悬挑支撑架、悬吊拉绳、水质检测机构、雨量传感器以及水位传感器；在控制箱内设置有拉绳收放机构、基站控制器以及基站无线通信模块；
[0005]各个水文监测基站的悬挑支撑架沿河道分布式安装；升降充电平台安装在悬挑支撑架的顶部，并在升降充电平台上升降式安装有基站环形充电线圈；在巡检无人机上设置有摄像头和无人机环形充电线圈；无人机环形充电线圈用于与上升后的基站环形充电线圈配合为巡检无人机无线充电；在悬挑支撑架的悬吊端上安装有滑轮，控制箱安装在悬挑支撑架上；悬吊拉绳的一端安装在拉绳收放机构上，由拉绳收放机构对悬吊拉绳进行收放控制；悬吊拉绳的另一端通过滑轮转向后固定在水质检测机构上；雨量传感器以及水位传感器均安装在悬挑支撑架上；基站控制器分别与基站无线通信模块、雨量传感器以及水位传感器电连接，并对拉绳收放机构以及水质检测机构进行协调控制。
[0006]进一步的，水质检测机构包括浮力箱、一级弹簧线缆、二级弹簧线缆、接线圆筒、流速传感器以及各个水质传感器的传感探头；在浮力箱的中心处贯穿式设置有中心贯穿孔；在接线圆筒的下端面中心处竖向设置有悬吊杆，流速传感器安装在悬吊杆上；在浮力箱上竖向安装有L形杆，二级弹簧线缆的上端固定在L形杆的上端上，二级弹簧线缆的下端贯穿中心贯穿孔后固定在接线圆筒上；各个水质传感器的传感探头径向固定安装在接线圆筒上，且流速传感器以及各个传感探头分别与二级弹簧线缆下端的对应线芯电连接；一级弹簧线缆的上端固定安装在悬挑支撑架的悬吊端上，一级弹簧线缆的下端固定在浮力箱上，且一级弹簧线缆下端的各个线芯与二级弹簧线缆上端的各个线芯通过连接线缆电连接；悬吊拉绳的端部贯穿中心贯穿孔后固定安装在接线圆筒的上端面中心处；在控制箱内设置有与基站控制器电连接的各个水质传感器的信号处理电路；基站控制器以及各个水质传感器的信号处理电路分别与一级弹簧线缆上端的对应线芯电连接。
[0007]进一步的，在悬吊杆的下端上固定安装有重锤；在浮力箱的上侧面上安装有水面指示灯，且水面指示灯与一级弹簧线缆下端的对应线芯电连接；接线圆筒的上端设置为锥形凸台；在中心贯穿孔的孔壁上竖向设置有四个贯穿槽，且四个贯穿槽成十字形分布，用于在接线圆筒进入中心贯穿孔后嵌入各个传感探头；在四个贯穿槽的槽壁上分布设置有用于清理各个传感探头的清理刷毛；在浮力箱的下侧面上，且位于各个相邻贯穿槽之间均设置有一个挤压块；在各个挤压块上均设置有两个分别延伸至相邻两个贯穿槽的斜坡面；在接线圆筒的上端圆周壁上旋转式安装有两个挤压滚轮，用于与斜坡面相挤压，使得各个传感探头进入对应的贯穿槽内；在接线圆筒的下端圆周上设置有限位圆盘，且限位圆盘的直径大于中心贯穿孔的孔径。
[0008]进一步的，拉绳收放机构包括收卷绞盘、升降驱动电机、升降驱动蜗杆以及升降驱动蜗轮；收卷绞盘旋转式安装在控制箱内，升降驱动蜗轮固定安装在收卷绞盘的中心转轴上；悬吊拉绳的端部绕设固定在收卷绞盘上；升降驱动电机固定安装在控制箱内，升降驱动蜗杆对接安装在升降驱动电机的输出轴端部上；升降驱动蜗杆与升降驱动蜗轮相啮合；在控制箱内设置有与基站控制器电连接的升降驱动电路，升降驱动电路与升降驱动电机电连接。
[0009]进一步的，悬挑支撑架包括管状立柱、底部支撑管、支撑底板以及悬挑横杆；底部支撑管竖向固定安装在支撑底板上；管状立柱的下端旋转式安装在底部支撑管的上端管口内；在管状立柱的下端固定安装有旋转驱动蜗轮；在底部支撑管的上端通过蜗杆支座旋转式安装有一根与旋转驱动蜗轮相啮合的旋转驱动蜗杆；在旋转驱动蜗杆的端部上设置有三角形凹槽；悬挑横杆垂直固定安装在管状立柱上；控制箱固定安装在管状立柱上；升降充电平台安装在管状立柱的顶端上；雨量传感器安装在悬挑横杆悬挑端的上部，水位传感器安装在悬挑横杆悬挑端的下部。
[0010]进一步的，巡检无人机包括飞行单元、四根缓冲弹簧、四根竖向支撑杆以及摄像云台；四根竖向支撑杆竖向固定安装在飞行单元的下侧面上，无人机环形充电线圈的边缘通过四个固定侧耳活动式在四根竖向支撑杆上；在四根竖向支撑杆的中部均设置有一个阻挡凸圈；四根缓冲弹簧分别套设在四根竖向支撑杆上，用于弹性推动固定侧耳按压在阻挡凸圈上；在四根竖向支撑杆的下端部上均设置有一个滚珠支座，并在滚珠支座的下侧面上旋转式安装有支撑滚珠；摄像云台固定安装在飞行单元的下侧面中心处，摄像头安装在摄像云台上，且摄像头由无人机环形充电线圈的中心环孔向下伸出；飞行单元分别与无人机环形充电线圈、摄像云台以及摄像头电连接。
[0011]进一步的，升降充电平台包括中部支撑平台、设备安装箱、折叠支撑套、四根斜撑杆、折叠驱动螺杆、折叠驱动电机以及弹性升降机构；设备安装箱固定安装在悬挑支撑架的顶端上，中部支撑平台固定安装在设备安装箱的顶部上；在中部支撑平台的中心处设置有升降窗口，且升降窗口与设备安装箱的顶部相连通；弹性升降机构安装在设备安装箱内，基站环形充电线圈安装在弹性升降机构上，用于在巡检无人机停靠就位后将基站环形充电线圈弹出；折叠驱动电机安装在设备安装箱内，折叠驱动螺杆的上端与折叠驱动电机的输出轴相对接安装；在中部支撑平台的四侧边缘上均铰接安装有一块支撑背板；折叠支撑套滑动式套设在竖向支架上，四根斜撑杆的下端通过四个下铰接座分别摆动式铰接安装在折叠支撑套上，四根斜撑杆的上端分别摆动式铰接安装在四块支撑背板的下侧面上；在折叠驱
动螺杆上螺纹旋合安装有折叠驱动座，且折叠驱动座与折叠支撑套固定连接；在控制箱内设置有无线充电电路以及与基站控制器电连接的折叠驱动电路；折叠驱动电路与折叠驱动电机电连接；基站蓄电池通过无线充电电路与基站环形充电线圈电连接。
[0012]进一步的，在支撑背板上安装有太阳能电池板；在控制箱内设置有太阳能充电电路以及基站蓄电池；四块太阳能电池板通过太阳能充电电路为基站蓄电池充电；在四块支撑背板的上侧面上均垂直设置有一根推压杆；在四根推压杆的上端均摆动式铰接安装有一根推压连杆；在推压连杆的另一端上铰接安装有一个弧形推压座，且弧形推压座滑动式放置于中部支撑平台上；在弧形推压座的弧形面上设置有用于推动巡检无人机向中部支撑平台中部的柔性支撑垫。
[0013]进一步的，弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于河道的远程水文监测系统，其特征在于：包括巡检无人机以及各个水文监测基站；水文监测基站包括控制箱(6)、升降充电平台、悬挑支撑架、悬吊拉绳(43)、水质检测机构、雨量传感器(36)以及水位传感器(39)；在控制箱(6)内设置有拉绳收放机构、基站控制器以及基站无线通信模块；各个水文监测基站的悬挑支撑架沿河道分布式安装；升降充电平台安装在悬挑支撑架的顶部，并在升降充电平台上升降式安装有基站环形充电线圈(62)；在巡检无人机上设置有摄像头(31)和无人机环形充电线圈(26)；无人机环形充电线圈(26)用于与上升后的基站环形充电线圈(62)配合为巡检无人机无线充电；在悬挑支撑架的悬吊端上安装有滑轮(53)，控制箱(6)安装在悬挑支撑架上；悬吊拉绳(43)的一端安装在拉绳收放机构上，由拉绳收放机构对悬吊拉绳(43)进行收放控制；悬吊拉绳(43)的另一端通过滑轮(53)转向后固定在水质检测机构上；雨量传感器(36)以及水位传感器(39)均安装在悬挑支撑架上；基站控制器分别与基站无线通信模块、雨量传感器(36)以及水位传感器(39)电连接，并对拉绳收放机构以及水质检测机构进行协调控制。2.根据权利要求1所述的用于河道的远程水文监测系统，其特征在于：水质检测机构包括浮力箱(35)、一级弹簧线缆(52)、二级弹簧线缆(42)、接线圆筒(49)、流速传感器(56)以及各个水质传感器的传感探头(50)；在浮力箱(35)的中心处贯穿式设置有中心贯穿孔(46)；在接线圆筒(49)的下端面中心处竖向设置有悬吊杆(54)，流速传感器(56)安装在悬吊杆(54)上；在浮力箱(35)上竖向安装有L形杆(84)，二级弹簧线缆(42)的上端固定在L形杆(84)的上端上，二级弹簧线缆(42)的下端贯穿中心贯穿孔(46)后固定在接线圆筒(49)上；各个水质传感器的传感探头(50)径向固定安装在接线圆筒(49)上，且流速传感器(56)以及各个传感探头(50)分别与二级弹簧线缆(42)下端的对应线芯电连接；一级弹簧线缆(52)的上端固定安装在悬挑支撑架的悬吊端上，一级弹簧线缆(52)的下端固定在浮力箱(35)上，且一级弹簧线缆(52)下端的各个线芯与二级弹簧线缆(42)上端的各个线芯通过连接线缆电连接；悬吊拉绳(43)的端部贯穿中心贯穿孔(46)后固定安装在接线圆筒(49)的上端面中心处；在控制箱(6)内设置有与基站控制器电连接的各个水质传感器的信号处理电路；基站控制器以及各个水质传感器的信号处理电路分别与一级弹簧线缆(52)上端的对应线芯电连接。3.根据权利要求2所述的用于河道的远程水文监测系统，其特征在于：在悬吊杆(54)的下端上固定安装有重锤(55)；在浮力箱(35)的上侧面上安装有水面指示灯(51)，且水面指示灯(51)与一级弹簧线缆(52)下端的对应线芯电连接；接线圆筒(49)的上端设置为锥形凸台(71)；在中心贯穿孔(46)的孔壁上竖向设置有四个贯穿槽(82)，且四个贯穿槽(82)成十字形分布，用于在接线圆筒(49)进入中心贯穿孔(46)后嵌入各个传感探头(50)；在四个贯穿槽(82)的槽壁上分布设置有用于清理各个传感探头(50)的清理刷毛(73)；在浮力箱(35)的下侧面上，且位于各个相邻贯穿槽(82)之间均设置有一个挤压块(47)；在各个挤压块(47)上均设置有两个分别延伸至相邻两个贯穿槽(82)的斜坡面(48)；在接线圆筒(49)的上端圆周壁上旋转式安装有两个挤压滚轮(41)，用于与斜坡面(48)相挤压，使得各个传感探头(50)进入对应的贯穿槽(82)内；在接线圆筒(49)的下端圆周上设置有限位圆盘(57)，且限位圆盘(57)的直径大于中心贯穿孔(46)的孔径。4.根据权利要求1所述的用于河道的远程水文监测系统，其特征在于：拉绳收放机构包
括收卷绞盘(45)、升降驱动电机(34)、升降驱动蜗杆(17)以及升降驱动蜗轮(44)；收卷绞盘(45)旋转式安装在控制箱(6)内，升降驱动蜗轮(44)固定安装在收卷绞盘(45)的中心转轴上；悬吊拉绳(43)的端部绕设固定在收卷绞盘(45)上；升降驱动电机(34)固定安装在控制箱(6)内，升降驱动蜗杆(17)对接安装在升降驱动电机(34)的输出轴端部上；升降驱动蜗杆(17)与升降驱动蜗轮(44)相啮合；在控制箱(6)内设置有与基站控制器电连接的升降驱动电路，升降驱动电路与升降驱动电机(34)电连接。5.根据权利要求1所述的用于河道的远程水文监测系统，其特征在于：悬挑支撑架包括管状立柱(1)、底部支撑管(3)、支撑底板(2)以及悬挑横杆(7)；底部支撑管(3)竖向固定安装在支撑底板(2)上；管状立柱(1)的下端旋转式安装在底部支撑管(3)的上端管口内；在管状立柱(1)的下端固定安装有旋转驱动蜗轮(4)；在底部支撑管(3)的上端通过蜗杆支座(38)旋转式安装有一根与旋转驱动蜗轮(4)相啮合的旋转驱动蜗杆(5)；在旋转驱动蜗杆(5)的端部上设置有三角形凹槽(37)；悬挑横杆(7)垂直固定安装在管状立柱(1)上；控制箱(6)固定安装在管状立柱(1)上；升降充电平台安装在管状立柱(1)的顶端上；雨量传感器(36)安装在悬挑横杆(7)悬挑端的上部，水位...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱晓军，陈波，周俊生，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：