一种水文测验用泥沙流量监测装置

技术领域

本发明涉及泥沙测验技术领域，尤其涉及一种水文测验用泥沙流量监测装置。

背景技术

泥沙测验，水文测验项目之一，泛指流域和水体中泥沙随水流运动的形式、数量及其演变过程的观察和测量。通常指河流的悬移质输沙率、推移质输沙率、河床质测定以及泥沙颗粒级配的分析，在河流上修建水库，要考虑泥沙淤积情况来确定水库的使用寿命；河道的整治、堤防的修建、航道的治理，都需要研究河流泥沙运动规律；灌溉引水工程需要考虑入渠泥沙量大小和渠道不被冲淤的水力条件；水土保持工程需要研究流域产沙过程等。泥沙测验在人类经济活动的许多方面有重要意义。

现有泥沙流量监测装置在对河道水体进行监测的过程中，一般都是直接对河流水体进行检测，检测得到的流量数据比较单一，无法针对性地对泥沙以及水流进行分类监测，也无法进行不同流量数据之间的对比分析，导致监测数据不够科学全面，因此提供一种水文测验用泥沙流量监测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水文测验用泥沙流量监测装置，旨在解决现有泥沙流量监测装置监测数据单一，无法针对性地对泥沙以及水流进行分类监测，导致监测数据不够全面的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水文测验用泥沙流量监测装置，包括监测盒以及设置于监测盒两侧的支撑部件，所述支撑部件包括支撑柱，所述支撑柱的底端连接有锚固底座，所述支撑柱的顶端安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端与驱动螺杆相连接，所述监测盒的两端连接有连接柱，所述连接柱与对应的驱动螺杆螺纹配合；

所述监测盒内均匀安装有若干监测模块，每个所述监测模块包括取样组件、管道组件和传感器组件，所述监测盒内部通过隔板被分隔为上、中、下三个密闭腔室，所述取样组件设置于上方的密闭腔室内，所述管道组件设置于中间的密闭腔室，所述传感器组件设置于下方的密闭腔室；

所述管道组件包括引流罩、内管和外管，所述引流罩安装于监测盒前端面上，所述外管一端与引流罩相连接，所述外管另一端与监测盒贯穿连接，所述内管与外管同轴设置且安装于外管的内部，所述内管的一端与引流罩的尾端可拆卸连接，所述内管的另一端通过稳定圈与挡板转动连接，所述内管上均匀开设有滤沙孔，所述内管的中空管道形成内流道，所述外管与内管之间形成外流道；

所述取样组件包括第一取样管和第二取样管，所述第一取样管穿过外管伸入到外流道，所述第二取样管穿过外管和内管并伸入到内流道，所述传感器组件包括第一探测杆、第二探测杆和第三探测杆，所述第一探测杆穿过引流罩伸入到引流口，所述第二探测杆穿过外管和内管并伸入到内流道，所述第三探测杆穿过外管伸入到外流道。

作为本发明进一步的方案：所述取样组件还包括第一取样泵和第二取样泵，所述第一取样泵的输入端与第一取样管相连接，所述第一取样泵的输出端通过管道与第一取样盒相连通，所述第二取样泵的输入端与第二取样管相连接，所述第二取样泵的输出端通过管道与第二取样盒相连通。

作为本发明进一步的方案：所述传感器组件还包括信号收发器、第一流量传感器、第二流量传感器和第三流量传感器，所述第一流量传感器与第一探测杆相连接，所述第二流量传感器与第二探测杆相连接，所述第三流量传感器与第三探测杆相连接，所述第一流量传感器、第二流量传感器和第三流量传感器均与信号收发器通信连接。

作为本发明进一步的方案：所述第一取样管、第二取样管、第一探测杆、第二探测杆和第三探测杆与监测盒的连接处均设置有密封件。

作为本发明进一步的方案：所述监测盒背面沿着监测组件的排列方向安装有转动座，所述转动座内穿设有翻动杆，所述挡板背侧安装有耳座，所述翻动杆穿过耳座并与耳座固定连接，所述翻动杆的一端同轴穿过耳座以及转动座上的杆孔，所述翻动杆的另一端与电机盒内的翻转电机相连接。

作为本发明进一步的方案：所述监测盒内的上方密闭腔室以及下方密闭腔室的端口均连接有密封端盖，所述密封端盖与对应的腔室端口密封连接。

作为本发明进一步的方案：所述监测盒的前端面采用倒角设计。

作为本发明进一步的方案：所述锚固底座通过固定锚定与地面固定连接。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过引流罩、内管和外管的独特设计，形成了内流道以及外流道，水体在经过内管时压强增大，配合滤沙孔能够对水体进行挤压过滤，使得泥沙从内流道流通，挤出的水流从外流道流通，并且通过第一探测杆、第二探测杆和第三探测杆分别对水体的不同流经阶段进行分段式检测，从而能够获取过滤前水体、水体泥沙以及过滤后水体的流量信息，实现对水体泥沙多种流量数据的横向对比，使得水体泥沙流量监测过程更为科学有效；

(2)本发明通过第一取样管对过滤后水体进行取样收集，通过第二取样管获取湿润泥沙样本，同时通过挡板对泥沙进行阻挡拦截，对阻挡后的泥沙进行烘干以获取干燥泥沙样本，实现针对水体以及干湿泥沙的分类取样过程，从而能够全面地对河流水体进行分析，提高了水文监测效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中监测盒的背面结构示意图；

图3是本发明中监测模块的结构示意图；

图4是图3中A-A方向的截面示意图；

图5是本发明中取样组件的结构示意图；

图6是本发明中传感器组件的结构示意图；

图7是本发明中监测模块的结构爆炸示意图。

图中：1、监测盒；101、连接柱；102、密封端盖；2、支撑部件；201、支撑柱；202、锚固底座；203、驱动电机；204、驱动螺杆；205、固定锚钉；3、取样组件；301、第一取样管；302、第二取样管；303、第一取样泵；304、第二取样泵；305、第一取样盒；306、第二取样盒；4、管道组件；401、引流罩；402、内管；403、外管；404、滤沙孔；405、内流道；406、外流道；407、稳定圈；5、传感器组件；501、第一探测杆；502、第二探测杆；503、第三探测杆；504、信号收发器；505、第一流量传感器；506、第二流量传感器；507、第三流量传感器；6、挡板；601、转动座；602、翻动杆；603、耳座；604、电机盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本发明为一种水文测验用泥沙流量监测装置，包括监测盒1以及设置于监测盒1两侧的支撑部件2，支撑部件2包括支撑柱201，支撑柱201的底端连接有锚固底座202，支撑柱201的顶端安装有驱动电机203，驱动电机203的输出端与驱动螺杆204相连接，监测盒1的两端连接有连接柱101，连接柱101与对应的驱动螺杆204螺纹配合。

其中，锚固底座202通过固定锚钉205与地面固定连接，使得支撑柱201进行支撑固定，驱动电机203带动驱动螺杆204转动，使得连接柱101能够沿着驱动螺杆204进行升降，从而能够根据实际水体情况调整监测盒1在河流水体中的深度。

如图3所示，监测盒1内均匀安装有若干监测模块，每个监测模块包括取样组件3、管道组件4和传感器组件5，监测盒1内部通过隔板被分隔为上、中、下三个密闭腔室，取样组件3设置于上方的密闭腔室内，管道组件4设置于中间的密闭腔室，传感器组件5设置于下方的密闭腔室。

其中，上、中、下三个密闭腔室分别对应这取样过程、水体流通过程以及检测过程，这种分区模块化设计可以使得取样组件3、管道组件4以及传感器组件5的工作环境相互分离，彼此不会受到影响干扰，同时也简化了装配拆卸过程，在更换维修时只需要针对对应腔室内的结构部件即可，而无需对整个监测模块进行更换维修。

如图3和图7所示，管道组件4包括引流罩401、内管402和外管403，引流罩401安装于监测盒1前端面上，外管403一端与引流罩401相连接，外管403另一端与监测盒1贯穿连接，内管402与外管403同轴设置且安装于外管403的内部，内管402的一端与引流罩401的尾端可拆卸连接，内管402的另一端通过稳定圈407与挡板6转动连接，内管402上均匀开设有滤沙孔404，内管402的中空管道形成内流道405，外管403与内管402之间形成外流道406。

其中，引流罩401采用喇叭状，河流水体通过引流罩401进入内管402，由于内管402的管径较小，河流水体进入内流道405时压强增大，从而能够对水体进行挤压，挤压后的水流从滤沙孔404进入外流道406进行流通，而水体泥沙则继续在内流道405中进行流通，从而实现了泥沙以及过滤后水体的分道流通过程，方便取样以及检测过程。

由于内管402与引流罩401采用可拆卸连接的连接方式，能够根据实际水体泥沙情况方便对内管402进行更换，从而改变滤沙孔404的大小以及分布密度。本实例中，内管402与引流罩401之间采用螺纹连接。

如图3所示，取样组件3包括第一取样管301和第二取样管302，第一取样管301穿过外管403伸入到外流道406，第二取样管302穿过外管403和内管402并伸入到内流道405，传感器组件5包括第一探测杆501、第二探测杆502和第三探测杆503，第一探测杆501穿过引流罩401伸入到引流口，第二探测杆502穿过外管403和内管402并伸入到内流道405，第三探测杆503穿过外管403伸入到外流道406。

如图4所示，取样组件3还包括第一取样泵303和第二取样泵304，第一取样泵303的输入端与第一取样管301相连接，第一取样泵303的输出端通过管道与第一取样盒305相连通，第二取样泵304的输入端与第二取样管302相连接，第二取样泵304的输出端通过管道与第二取样盒306相连通。

其中，第一取样管301与外流道406相通，第一取样泵303工作时，能够将外流道406中流通的过滤后水体泵入到第一取样盒305进行采样收集；同理，第二取样管302与内流道405相通，第二取样泵304工作时，能够将内流道405中流通的泥沙泵入到第二取样盒306进行采样收集，从而实现了分类取样过程。

如图5所示，传感器组件5还包括信号收发器504、第一流量传感器505、第二流量传感器506和第三流量传感器507，第一流量传感器505与第一探测杆501相连接，第二流量传感器506与第二探测杆502相连接，第三流量传感器507与第三探测杆503相连接，第一流量传感器505、第二流量传感器506和第三流量传感器507均与信号收发器504通信连接。

其中，第一探测杆501伸入到引流口，此时水体尚未经过内管402分滤，第一流量传感器505可以采集过滤前水体的流量信息，第二探测杆502伸入到内流道405，从而第二流量传感器506可以采集泥沙流量信息，第三探测杆503伸入到外流道406，从而第三流量传感器507可以采集过滤后水体流量信息，同时由信号收发器504将各种流量信息进行传递，从而能够获取水体泥沙的多种流量数据。

具体的，第一取样管301、第二取样管302、第一探测杆501、第二探测杆502和第三探测杆503与监测盒1的连接处均设置有密封件。

其中，密封件能够有效提高连接处的密封性能，防止水流从缝隙中渗漏到取样组件3以及传感器组件5的工作腔室，本实施例中采用的密封件为密封圈。为了进一步保证取样组件3以及传感器组件5的正常运行，可以在上下封闭腔室内安装加热电阻丝或者吸湿海绵，以保证腔体内的干燥环境。

如图2所示，监测盒1背面沿着监测组件的排列方向安装有转动座601，转动座601内穿设有翻动杆602，挡板6背侧安装有耳座603，翻动杆602穿过耳座603并与耳座603固定连接，翻动杆602的一端同轴穿过耳座603以及转动座601上的杆孔，翻动杆602的另一端与电机盒604内的翻转电机相连接。

其中，由于翻动杆602与耳座603固定连接，翻转电机驱动翻动杆602旋转时，翻动杆602可以通过耳座603带动对应的挡板6进行翻转，当挡板6翻转至与内管402竖截面相平行时，此时挡板6可以阻挡拦截泥沙流通，当挡板6翻转至与内管402竖截面相垂直时，此时泥沙正常保持流通，从而实现了内管402端口的启闭控制。挡板6的翻转过程始终在稳定圈407内进行，保证了挡板6翻转时的稳定性。

具体的，监测盒1内的上方密闭腔室以及下方密闭腔室的端口均连接有密封端盖102，密封端盖102与对应的腔室端口密封连接。开启密封端盖102可以使上下密闭腔室内的结构部件一览无遗，从而方便对取样组件3或者传感器组件5进行维修更换。

更具体的，监测盒1的前端面采用倒角设计，有利于河流水体在监测盒1表面进行流通，减少水体对监测盒1的冲击，避免监测盒1在水流湍急时遭到破坏。

本发明的工作原理：

使用时，工作人员通过锚固底座202将支撑柱201进行支撑固定，启动驱动电机203，通过驱动螺杆204带动监测盒1进行上下位移以根据河流水体情况调整监测深度，监测过程中，水体在经过监测盒1时，会通过引流罩401进入内管402，内流道405中压强增大，从而能够对水体进行挤压，挤压后的水流从滤沙孔404进入外流道406进行流通，而水体泥沙则继续在内流道405中进行流通，从而实现了泥沙以及过滤后水体的分道流通过程，此时第一取样泵303将外流道406中流通的过滤后水体泵入到第一取样盒305进行采样收集，第二取样泵304将内流道405中流通的泥沙泵入到第二取样盒306进行采样收集，实现分类取样过程，同时第一流量传感器505采集过滤前水体的流量信息，第二流量传感器506采集泥沙流量信息，第三流量传感器507采集过滤后水体流量信息，从而能够获取水体泥沙的多种流量数据，根据取样的对比分析以及多种流量数据的横向对比，实现了更为科学全面的水体监测过程。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。