一种明渠闸门用智能化测流装置及测流方法

本发明涉及水文测量设备，尤其涉及一种明渠闸门用智能化测流装置及测流方法。

背景技术：

1、水文是指自然界中水的变化、运动等的各种现象，现在一般指研究自然界水的时空分布、变化规律的一门边缘学科，水文学属于地球科学，研究的是关于地球表面、土壤中、岩石下和大气中水的发生、循环、含量、分布、物理化学特性、影响以及与所有生物之间的关系的科学；

2、明渠是一种具有自由表面（表面上各点受大气压强的作用）水流的渠道，明渠流动是水流的部分周界与大气接触具有自由表面的流动，由于自由表面上相对压强为零，又称为无压流动，而在对明渠内水的流速和流量测量时，需要使用一些测量设备，智能化测流装置就是其中一种检测设备，其通过流速测量传感器、流量转换器等设备实现水流速和流量的检测。如现有公开文件cn113740553a-一种用于灌区明渠水流速测量装置，就公开了一种测量流速的设备；

3、现有公开的智能化测流装置虽然可以实现测流作业，但在实际的使用中依然存在一定的不足：首先，现有的智能化测流装置在使用时直接置于渠道内部，通过流速测量传感器检测水流流速，而这种方式在明渠闸门打开时，明渠水流速较快，水中的水草、垃圾等杂物随着水流快速流动，可能会撞向流速测量传感器造成设备损坏，同时水草、垃圾等杂物附在流速测量传感器外侧还会影响测量精度；其次，现在的智能化测流装置中的流速测量传感器安装在升降部下方，而这种方式在需要对流速测量传感器拆装维护时，由于流速测量传感器位于下方且位置靠近明渠中部，故不便于工作人员拆装维护，存在安全隐患；最后，现有的流速测量传感器在使用时只能根据渠道深度改变其测量高度，以及利用超声波等雷达传感器只能检测表面水流速度，而这种方式无法根据明渠和闸门宽度调整流速测量传感器的水平位置，影响智能化测流装置的适用范围，以及无法检测明渠中各部位的流量是否存在异常；因此，有必要对现有技术进行改进，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有智能化测流装置直接置于渠道内部，而水中的水草、垃圾等杂物可能会撞向流速测量传感器造成设备损坏，还会影响测量精度的问题，提出了一种明渠闸门用智能化测流装置。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种明渠闸门用智能化测流装置，包括支撑机构，包括设置在明渠本体的内部一侧通过固定螺栓安装的支撑板件和设置在其内部中间位置的中连杆，中连杆的正下方安装有升降架，升降架的表面一侧开设有通槽；以及，分切组件，包括安装在升降架表面的第一防水壳和安装在第一防水壳内部的第一电机，第一电机的输出轴贯穿第一防水壳上的轴承与第一齿盘连接，第一齿盘的一侧安装有齿板，齿板的底部固定连接有限位条，齿板的一端固定连接有固定块，固定块的内部轴承中转动连接有第一转轴，第一转轴的底端贯穿固定块中的轴承与水轮连接，第一转轴的顶端可拆卸安装有切割刀；其中，第一齿盘外壁上的齿轮与齿板外壁上的齿条啮合，限位条的横截面呈倒t型，且限位条滑动连接在通槽的内部。

4、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：支撑机构的顶部一侧安装有拱座，支撑机构的内部另一侧滑动连接有闸门本体，拱座的顶部安装有用于升降闸门本体的开合机构，支撑机构的表面一侧通过固定螺栓安装有支撑柱。

5、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：支撑柱的表面安装有控制箱，支撑柱的一侧设置有升降机构，支撑板件的内部四个拐角处均安装有导杆，中连杆的两端分别安装有左连接板和右连接板。

6、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：左连接板和右连接板的外侧分别设置有左滑块和右滑块，左滑块和右滑块的表面均安装有挂环，升降架的表面另一侧滑动连接有流速测量传感器；其中，左连接板和右连接板以及左滑块和右滑块分别对称设置，左滑块和右滑块分别滑动套接在相邻导杆的外壁上，挂环与升降机构连接，升降架的表面另一侧设置有滑槽，流速测量传感器的底部安装有滑板，且滑板位于滑槽的内部，升降架的表面一处拐角处安装有限位部。

7、本发明的有益效果为：通过分切组件，第一电机运转可以带动齿板沿着通槽移动，推动固定块移动并调整其与流速测量传感器之间的距离，同时，在水流作用下会不断带动水轮旋转，使同在第一转轴上的切割刀同步转动，可以切断或上下分拨流向流速测量传感器的水草、垃圾等杂物，避免闸门本体打开后，水流速较快，水中的水草、垃圾等杂物随着水流快速流动，撞向流速测量传感器造成设备损坏，同时避免水草、垃圾等杂物附在流速测量传感器外侧影响测量精度，其中，通过调整切割刀距离流速测量传感器的位置，以降低切割刀对水流流速的影响，同时切割刀的厚度较薄，进一步降低切割盘对水流流速的影响。

8、鉴于现有的智能化测流装置中的流速测量传感器安装在升降部下方，而不便于工作人员拆装维护，存在安全隐患的问题，故提出了一种明渠闸门用智能化测流装置的进一步改进。

9、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：还包括设置在中连杆外侧的角度调节组件，角度调节组件包括安装在右连接板表面的第二防水壳和安装在第二防水壳内部的第二电机，第二电机的输出轴贯穿第二防水壳上的轴承与第二齿盘连接。

10、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：第二齿盘的下方设置有半齿盘，半齿盘的一侧设置有弧形盘，弧形盘的外壁上安装有第一手轮；其中，第二齿盘外壁上的齿轮与半齿盘外壁上的齿轮啮合，半齿盘和弧形盘对称设置，且半齿盘和弧形盘均转动套设在中连杆的外壁上，半齿盘和弧形盘相对端面通过连接板与升降架外壁连接。

11、本发明的另一有益效果为：通过设置角度调节组件，采用人工操作第一手轮的方式或第二电机机械驱动的方式，带动半齿盘和弧形盘之间的升降架以中连杆为圆心旋转，将升降架翻转180度至上方，以便于工作人员快速拆装、维护流速测量传感器，降低安全隐患。

12、鉴于现有的智能化测流装置在使用过程中只能根据渠道深度改变其测量高度，以及检测表面水流速度，会影响智能化测流装置的适用范围，以及无法检测明渠中各部位的流量是否存在异常的问题，故提出了一种明渠闸门用智能化测流装置的进一步改进。

13、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：还包括设置在左滑块和右滑块表面的水平调节组件，水平调节组件包括安装在左滑块和右滑块表面的第三防水壳，以及安装在第三防水壳内部的第三电机，第三电机的输出轴上安装有第三齿盘，第三齿盘的斜下方设置有从动齿盘。

14、作为本发明一种明渠闸门用智能化测流装置的一种优选方案，其中：从动齿盘的一侧端面上安装有第二手轮，从动齿盘的另一侧端面中心位置安装有第二转轴，第二转轴的另一端贯穿第一侧板上的轴承与第二侧板上的轴承连接，第二转轴的外壁上套设有收卷辊，收卷辊的外壁上缠绕有两组钢缆；其中，第三齿盘外壁上的齿轮与从动齿盘外壁上的齿轮啮合，第一侧板和第二侧板的一端通过固定螺栓与相邻左滑块或右滑块表面连接，钢缆的另一端固定在相邻左连接板或右连接板外壁上。

15、本发明的另一有益效果为：通过设置水平调节组件，采用人工操作两侧第二手轮或两组第三电机机械驱动的方式，带动两侧的收卷辊反向旋转，使得两组收卷辊外壁上的钢缆同步收缩缠绕和释放，可以带动两侧的左连接板和右连接板朝一个方向移动，所以可以调整两侧钢缆的长度达到改变流速测量传感器水平位置的目的，使其可适用于各种不同宽度的水渠、闸门中，适用范围广。

16、另外，本发明还提供如下技术方案：一种明渠闸门用智能化测流方法，一种明渠闸门用智能化测流装置按照如下步骤进行测流操作；

17、s1：首先，使用升降机构驱动升降架上的流速测量传感器降至支撑机构水流中，同时，调整切割刀与流速测量传感器之间的距离，并且在切割刀的作用下切断、上下分离水草、垃圾等杂物；

18、s2：接着通过人工操作方式或在第三电机机械驱动方式下，同步收缩缠绕和释放两侧的钢缆，利用两侧钢缆长度的变化调整升降架上流速测量传感器的水平位置，对支撑机构中各部位水流测量；

19、s3：依照s2，流速测量传感器在检测水流流速时，配合控制箱中的流量转换器实现流量的测量；

20、s4：在支撑机构中水流流速、流量检测后，通过人工操作方式或第二电机机械驱动方式下，调整翻转升降架及流速测量传感器的位置，以便于工作人员后续的拆卸、维护。

技术特征：

1.一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：所述支撑机构（100）的顶部一侧安装有拱座（101），所述支撑机构（100）的内部另一侧滑动连接有闸门本体（102），所述拱座（101）的顶部安装有用于升降所述闸门本体（102）的开合机构（102a），所述支撑机构（100）的表面一侧通过固定螺栓安装有支撑柱（103）。

3.如权利要求2所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：所述支撑柱（103）的表面安装有控制箱（103a），所述支撑柱（103）的一侧设置有升降机构（103b），所述支撑板件（104）的内部四个拐角处均安装有导杆（104a），所述中连杆（107）的两端分别安装有左连接板（109）和右连接板（1010）。

4.如权利要求3所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：所述左连接板（109）和所述右连接板（1010）的外侧分别设置有左滑块（105）和右滑块（106），所述左滑块（105）和所述右滑块（106）的表面均安装有挂环（105a），所述升降架（108）的表面另一侧滑动连接有流速测量传感器（108b）；

5.如权利要求4所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：还包括设置在所述中连杆（107）外侧的角度调节组件（300），所述角度调节组件（300）包括安装在所述右连接板（1010）表面的第二防水壳（301）和安装在所述第二防水壳（301）内部的第二电机（302），所述第二电机（302）的输出轴贯穿所述第二防水壳（301）上的轴承与第二齿盘（302a）连接。

6.如权利要求5所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：所述第二齿盘（302a）的下方设置有半齿盘（303），所述半齿盘（303）的一侧设置有弧形盘（304），所述弧形盘（304）的外壁上安装有第一手轮（304a）；

7.如权利要求4所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：还包括设置在所述左滑块（105）和所述右滑块（106）表面的水平调节组件（400），所述水平调节组件（400）包括安装在所述左滑块（105）和所述右滑块（106）表面的第三防水壳（401），以及安装在所述第三防水壳（401）内部的第三电机（402），所述第三电机（402）的输出轴上安装有第三齿盘（402a），所述第三齿盘（402a）的斜下方设置有从动齿盘（403）。

8.如权利要求7所述的一种明渠闸门用智能化测流装置，其特征在于：所述从动齿盘（403）的一侧端面上安装有第二手轮（403a），所述从动齿盘（403）的另一侧端面中心位置安装有第二转轴（403b），所述第二转轴（403b）的另一端贯穿第一侧板（404）上的轴承与第二侧板（405）上的轴承连接，所述第二转轴（403b）的外壁上套设有收卷辊（406），所述收卷辊（406）的外壁上缠绕有两组钢缆（406a）；

9.一种明渠闸门用智能化测流方法，其特征在于：权利要求6～8任一所述的一种明渠闸门用智能化测流装置按照如下步骤进行测流操作；

技术总结
本发明涉及水文测量设备技术领域，特别是一种明渠闸门用智能化测流装置及测流方法，包括支撑机构，包括设置在明渠本体的内部一侧通过固定螺栓安装的支撑板件和设置在其内部中间位置的中连杆，中连杆的正下方安装有升降架，升降架的表面一侧开设有通槽；以及，分切组件，包括安装在升降架表面的第一防水壳和安装在第一防水壳内部的第一电机，第一齿盘的一侧安装有齿板，齿板的底部固定连接有限位条，齿板的一端固定连接有固定块，固定块的内部轴承中转动连接有第一转轴，第一转轴的底端贯穿固定块中的轴承与水轮连接，第一转轴的顶端可拆卸安装有切割刀；该智能化测流装置在检测时保护效果好、精度更高，适用范围广，且便于拆卸维护。

技术研发人员：张文正,尚三林,李文辉,吕谋超,姜明梁,王莹莹
受保护的技术使用者：中国农业科学院农田灌溉研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5