一种便携式量水堰水头激光测量装置及方法

技术领域

本发明涉及激光测量仪技术领域，尤其涉及一种便携式量水堰水头激光测量装置及方法。

背景技术

本发明属于激光测距领域，具体用于量水堰水头测量。量水堰水头测量是大坝监测中的一项重要监测项目。监测的量水堰一般位于大坝的廊道排水沟内，通过对其堰上水头的测量，可以计算得到大坝的渗流量，监测人员可根据渗流量的大小来判断大坝是否处于正常运行状态。

目前监测量水堰的方法包括采用钢尺或者液位传感器测量，采用钢尺测量读数时要平视水面，需要观测人员趴在地面上或者利用手机拍摄进行读数，操作较为不便，人工读数时也会产生误差；并且在测量过程中，由于水面的波动以及水在钢尺上发生的毛细作用，会导致测值的精度不高；在析钙严重的水质中，钢尺上还会吸附上钙质，破坏钢尺刻度；此外，在钢尺的安装过程中，容易造成钢尺的歪斜以及变形，这也会影响测值的准确性。采用液位传感器进行测量时，测量仪器需要长期泡在水中，与液位传感器一体的带导气管信号引线非常容易堵塞和损坏，导致仪器的使用寿命短，测值的精度也不高，尤其是在水质不好的水中(析钙多、泥沙多等)，影响最为明显；并且在仪器失效或测值不准确时，观测人员需要一边对仪器进行维护，一边采用传统的钢尺测量法测量，这也加大了观测人员的工作量。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种便携式量水堰水头激光测量装置及方法。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

一种便携式量水堰水头激光测量装置，其特征在于，包括激光测量仪、圆水准器、支架、连接杆和空心管，所述圆水准器设置在激光测量仪的顶部，所述激光测量仪放置在支架上；

所述支架背后设有圆形凹槽，所述连接杆一端设置有球形接头，另一端安装至墙壁；所述球形接头与所述支架背后的圆形凹槽相连接，

所述空心管位于激光测量仪的正下方并放置于水中，内部水平放置挡板，所述挡板随水位变化而变化；

所述空心管顶部高于水面，下方设置有连通孔与水流相连。

进一步地，所述支架包括底托架和弹簧夹，用于固定激光测量仪。

进一步地，所述空心管是圆形空心管，所述挡板是圆形的黑色不透光的塑料膜，并与水面贴合；所述挡板的直径小于所述圆形空心管内圈直径。

进一步地，所述连接杆与球形接头是一体的；所述球形接头带有阻尼。

进一步地，所述激光测量仪是数字式激光测量仪。

本发明还涉及一种便携式量水堰水头激光测量方法，采用如上所述的装置进行量水堰水头测量，所述方法包括：

确定安装高度，将连接杆一端安装在墙壁上；

将激光测量仪通过弹簧夹和底托架固定于支架上，通过支架背后的圆形凹槽与带有阻尼的球形接头调整所述圆水准器，使所述圆水准器的气泡居中；

将空心管放置于所述激光测量仪正下方的水中，使空心管内部的挡板随水位变化而变化；

设定激光测量仪的前缘为固定参考点，将激光照射在所述挡板上，测得所述挡板与固定参考点的距离，使用安装高度减去所述挡板与固定参考点的距离，得到量水堰上水头的高度。

本发明的有益效果为：

采用本发明所述的一种便携式量水堰水头激光测量装置及方法，其结构简单，安装和携带方便，成本低，与现有的液位传感器装置相比，用材更简便，资金投入更少。将测量装置安装在水面上方，且测量完毕后便可取走，避免了其长期处于恶劣的环境中，影响使用寿命和测值准确性，维护仪器也更为方便。通过安装仪器的支架进行调平，保证了每次测量时测量仪都处于水平，提高了测值的准确性。采用数字化仪器进行测量，简化了传统人工测量的步骤，既减轻了测量人员的工作量，又提高了测值的精度。利用连通器原理，在水中用圆柱形空心管圈出一块测量区，减少了水面波动的影响；同时测量区设置挡板，避免了测量仪的激光在水面发生反射而影响测值。

附图说明

图1为本发明便携式量水堰水头激光测量装置的优选实施例结构主视示意图。

图2为本发明优选实施例结构左视示意图。

图3为本发明优选实施例支架结构主视示意图。

图4为本发明优选实施例支架结构左视示意图。

图5为本发明优选实施例支架结构俯视示意图。

图6为本发明优选实施例水中测量区结构主视示意图。

附图编号说明：1-圆水准器、2-支架、3-激光测量仪、4-激光、5-空心管、6-挡板、7-连通孔、8-水面、9-量水堰、10-弹簧夹、11-底托架、12-球形接头、14-连接杆。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1、图2所示为本发明实施例提供一种便携式量水堰水头激光测量装置结构示意图。所述装置包括包括激光测量仪3、圆水准器1、支架2、连接杆14和空心管5，所述圆水准器1设置在激光测量仪3的顶部，所述激光测量仪3放置在支架2上；所述支架2背后设有圆形凹槽；所述连接杆14一端设置有球形接头12，所述球形接头12带有阻尼；所述支架2通过支架2背后的圆形凹槽和连接杆14一端的球形接头12与所述连接杆14相连接；所述支架包括底托架11和弹簧夹10，用于固定激光测量仪3；所述空心管5位于激光测量仪3的正下方并放置于水中，所述空心管内部水平放置挡板6，所述挡板6随水位变化而变化；所述空心管5高度高于水面8，下方设置有连通孔7与水流相连。所述激光测量仪3是数字式激光测量仪。

如图3、图4和图5所示为本发明实施例提供一种便携式量水堰水头激光测量装置支架结构示意图。打开所述弹簧夹10，然后将激光测量仪3放置在底托架11上，松开弹簧夹10夹住激光测量仪3；转动支架2，将圆水准器1的气泡调至居中，以保证激光测量仪3的位置水平。

如图6所示为本发明实施例提供一种便携式量水堰水头激光测量装置水中测量区结构示意图。在空心管5下方设置连通孔7，使得水流与空心管5形成连通器，以此来减少水流波动的影响；空心管5中放置挡板6，所述挡板6是一块黑色不透光的塑料膜，所述挡板6的直径小于空心管6，贴合在水面8上。

测量时，安装激光测量仪3，打开所述弹簧夹10，然后将激光测量仪3放置在底托架11上，松开弹簧夹10夹住激光测量仪3；转动支架2，由于球形接头12带有较大阻尼力，可承受激光测量仪的重量，在将圆水准器1的气泡调至居中后可保证激光测量仪3的位置水平。

量水堰一般设置于顺直渠段，上游行近渠段壅水高度不影响进水口的正常引水，渠床稳定坚固、水流平稳、无冲刷和淤积现象，且不受下游建筑物回水影响。安装完成激光测量仪3后，在激光测量仪3的正下方放置空心管5，优选使用直径为10cm的圆柱形空心管，以确定水中测量区；空心管5高度高于水面8，下方设置有连通孔7与水流相连，使得水流与空心管5形成连通器，以此来减少水流波动的影响；空心管内部水平放置挡板6，所述挡板6是厚度可以忽略不计的黑色不透光塑料膜，所述挡板6随水位变化而变化。

打开激光测量仪3，激光4照射在空心管5中，被挡板6挡住，避免了激光直接照射在水面8上而被反射，设置固定参考点为激光测量仪3的前缘，安装高度为所述固定参考点到量水堰9堰顶的距离，该安装高度为已知，且可以根据便于观测人员操作的高度来拟定；测得挡板6与测量仪3前缘的距离，测值将会以数字形式显示在激光测量仪6屏幕上，读数方便，测量的精度控制在±1.5mm内，利用安装高度减去测值，便得到堰上水头的高度。

测量完成后可取走激光测量仪，只需一台测量仪就可测量完所有的量水堰，避免了其长期处于恶劣的环境中，影响使用寿命和测值准确性，维护仪器也更为方便。

本发明专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。