一种水利工程用水雨情监测装置

技术领域

本发明涉及监测装置，具体为一种水利工程用水雨情监测装置。

背景技术

水雨情监测是水利工程管理的重要水段，关乎人民生命财产和经济社会安全。

目前常用的水雨情监测装置立杆高大、结构复杂，导致成本高、安装维护不便，而且存在数据漂移现象。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种水利工程用水雨情监测装置，有效的解决了目前常用的水雨情监测装置立杆高大、结构复杂，导致成本高、安装维护不便，而且存在数据漂移现象的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明包括用于支撑的立杆，还包括设备箱、避雷针、支架、雨量筒、太阳能电池、底座、上行程开关、下行程开关、步进电机、减速器、丝杆、轴承、滑块、丝孔、连接块、连杆、液面检测传感器、防护罩、蓄电池、开门报警器、水雨情终端、断路器、避雷器和充放电控制器，立杆底端的一侧设置有设备箱，立杆顶端的中部安装有避雷针，立杆顶部的一侧固定有支架，支架中部的顶端安装有雨量筒，支架的一端安装有太阳能电池，立杆的一侧设置有底座，底座的顶端安装有上行程开关，底座的底部安装有下行程开关，支架一侧的立杆上安装有步进电机，步进电机的一端安装有减速器，减速器的一端安装有丝杆，丝杆上套接有滑块，滑块的一侧设置有连接块，连接块的一端设置有连杆，连杆的底端安装有液面检测传感器，设备箱内侧的底部安装有蓄电池，设备箱内侧的中部安装有开门报警器，开门报警器的一侧安装有水雨情终端，设备箱内侧的顶部安装有断路器，断路器的一侧安装有避雷器，避雷器的一侧安装有充放电控制器。

优选的，所述丝杆的底端通过轴承与底座的底端连接。

优选的，所述滑块对应丝杆位置处开设有丝孔。

优选的，所述液面检测传感器的外侧设置有防护罩，防护罩的底端为开口。

优选的，所述上行程开关和下行程开关均采用SN04-N型开关，三线制NPN常闭型，工作电压为10-30V，工作电流为300mA，感应距离为4mm，且外壳防水防火。

优选的，所述太阳能电池由若干单体光电池串、并联连接和严密封装成组件即成为太阳能板。

有益效果：本发明使用时，水雨情装置的安装位置高程，即液面检测传感器当前位置的高程为H，当进行水位监测时，水雨情终端控制步进电机旋转使液面检测传感器下降，当接触液面瞬间，液面检测传感器触发信号使步进电机停止旋转，并记录当前控制步进电机旋转的脉冲数N，然后根据步进电机的步长，计算出下降高度H1，因此可计算得到水位高度H2=H-H1，当水位监测完毕后，水雨情终端控制步进电机反方向旋转，恢复到初始高度，准备下一次测量，液面检测传感器的安装高度可根据实际需求制定，默认情况下，该水雨情装置中将液面检测传感器的安装高度设定为水位警戒线处，当水位上涨至该警戒线时，液面检测传感器刚好接触液面，可实时发出报警，起到实时预警、安全管理的作用，雨量的测量则根据实际需要进行设置，一般在有降雨时开始测量，测量频率可根据降雨量进行灵活设定，该水雨情装置对水位、雨量数据的测量和计算简便高效、测量精度高，每次测完之后滑块带着液面传感器上升至上限位，相当于回原点归零，因此没有累计误差，这样可以保证水位测量的精度和准确性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明设备箱内部结构示意图；

图3是本发明电路框图；

图中标号：1、立杆；2、设备箱；3、避雷针；4、支架；5、雨量筒；6、太阳能电池；7、底座；8、上行程开关；9、下行程开关；10、步进电机；11、减速器；12、丝杆；13、轴承；14、滑块；15、丝孔；16、连接块；17、连杆；18、液面检测传感器；19、防护罩；20、蓄电池；21、开门报警器；22、水雨情终端；23、断路器；24、避雷器；25、充放电控制器。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

实施例一，由图1-3给出，本发明提供一种水利工程用水雨情监测装置，包括用于支撑的立杆1，还包括设备箱2、避雷针3、支架4、雨量筒5、太阳能电池6、底座7、上行程开关8、下行程开关9、步进电机10、减速器11、丝杆12、轴承13、滑块14、丝孔15、连接块16、连杆17、液面检测传感器18、防护罩19、蓄电池20、开门报警器21、水雨情终端22、断路器23、避雷器24和充放电控制器25，立杆1底端的一侧设置有设备箱2，立杆1顶端的中部安装有避雷针3，立杆1顶部的一侧固定有支架4，支架4中部的顶端安装有雨量筒5，支架4的一端安装有太阳能电池6，立杆1的一侧设置有底座7，底座7的顶端安装有上行程开关8，底座7的底部安装有下行程开关9，支架4一侧的立杆1上安装有步进电机10，步进电机10是一种感应电机，它利用内部电子电路，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流，然后用这种电流为步进电机供电，驱动电机。由于每步的精度在3%~5%，而且不会将上一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性，可以保证水位监测的精度和准确性，性价比非常高，步进电机10的一端安装有减速器11，减速器11是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩，保持滑动模组平台的稳定运行，保证水位监测的可靠性和高精度，减速器11的一端安装有丝杆12，丝杆12上套接有滑块14，滑块14的一侧设置有连接块16，连接块16的一端设置有连杆17，连杆17的底端安装有液面检测传感器18，液面检测传感器18是水位检测的核心组成部件，其利用红外光学原理，将检测的液位、液面信号通过光学信号传递，转换为电信号输出，再通过传感器电路采集的电压信号进行判别液位情况，该传感器设计紧凑，体积小巧，防水、圆锥外形方便钻孔安装；本装置中采用下置安装方式，传感器头部光顺，不易沾污、遇水清洗容易，而且精度大大优越于浮子式液位开关，可控精度在±0.5mm之内，可以保证水位监测的精度和准确性。工作电压为DC5V，工作电流<10MA，支持低功耗工作，能完全适用于太阳能供电系统。输出方式有模拟输出0-4.5 V和高/低电平信号输出两种，响应时间<500ms，重量只有30g左右，对支架和滑动模组的轻质化有很大优势，可以降低整个装置的重量。另外价格低，检测灵敏度高、性价比非常高，设备箱2内侧的底部安装有蓄电池20，设备箱2内侧的中部安装有开门报警器21，开门报警器21由于设备箱安装在野外，而水雨情终端、充放电控制器和蓄电池等重要硬件设备都安装设备箱中，因此为了防盗，安装门磁式开门报警器，当设备箱门被非法开启时，报警器主副部件一旦被分离超过10厘米，报警声就会响起，用于震慑犯罪分子，开门报警器21的一侧安装有水雨情终端22，水雨情终端22安装于设备箱内，可采用可编程逻辑控制器或者嵌入式设备，工作时，主要通过输出控制步进电机10的运动，以及利用输入接口采集各类传感器信号，实现对水雨情监测装置的控制和水位、雨量数据的实时测量，保存、处理以及上传；不工作时，启用低功耗模式控制系统待机，节约电能，保证系统正常运行，设备箱2内侧的顶部安装有断路器23，断路器23的一侧安装有避雷器24，避雷器24的一侧安装有充放电控制器25。

实施例二

实施例一中丝杆12安装不便，参照图1，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，丝杆12的底端通过轴承13与底座7的底端连接，便于丝杆12的安装固定。

实施例三

实施例一中滑块14安装不便，参照图1，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，滑块14对应丝杆12位置处开设有丝孔15，便于滑块14的安装使用。

实施例四

实施例一中液面检测传感器18易损坏，参照图1，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，液面检测传感器18的外侧设置有防护罩19，防护罩19的底端为开口，可对液面检测传感器18进行一定的防护。

实施例五

实施例一中上行程开关8和下行程开关9使用不便，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，上行程开关8和下行程开关9均采用SN04-N型开关，三线制NPN常闭型，工作电压为10-30V，工作电流为300mA，感应距离为4mm，且外壳防水防火，便于上行程开关8和下行程开关9的使用。

实施例六

实施例一中太阳能电池6使用使用不便，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，太阳能电池6由若干单体光电池串、并联连接和严密封装成组件即成为太阳能板，便于太阳能电池6的使用。

工作原理：本发明使用时，水雨情装置的安装位置高程，即液面检测传感器18当前位置的高程为H，当进行水位监测时，水雨情终端22控制步进电机10旋转使液面检测传感器18下降，当接触液面瞬间，液面检测传感器18触发信号使步进电机10停止旋转，并记录当前控制步进电机10旋转的脉冲数N，然后根据步进电机10的步长，计算出下降高度H1，因此可计算得到水位高度H2=H-H1，当水位监测完毕后，水雨情终端22控制步进电机10反方向旋转，恢复到初始高度，准备下一次测量，液面检测传感器18的安装高度可根据实际需求制定，默认情况下，该水雨情装置中将液面检测传感器18的安装高度设定为水位警戒线处，当水位上涨至该警戒线时，液面检测传感器18刚好接触液面，可实时发出报警，起到实时预警、安全管理的作用，雨量的测量则根据实际需要进行设置，一般在有降雨时开始测量，测量频率可根据降雨量进行灵活设定，该水雨情装置对水位、雨量数据的测量和计算简便高效、测量精度高，每次测完之后滑块带着液面传感器上升至上限位，相当于回原点归零，因此没有累计误差，这样可以保证水位测量的精度和准确性。

有益效果：1、本发明利用水雨情终端、液面检测传感器、滑动模组平台、立杆、支架和设备箱等组成了水利工程用一体化水雨情监测装置，具有成本低、结构简单等优点，提高了安装维护的便捷性。

2、利用水雨情终端控制滑动模组运行，再带动液面检测传感器运动的机械方式来监测水位，具有成本低、精度高、不易产生数据漂移等优势，提高了水位监测的可靠性。

3、设备箱增加开门报警器，有助于野外防盗。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。