[發明專利]超聲波水位自動監測裝置

在審

• 申請號: 201410266082.4
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104132714A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 胡永成;嚴甬;車新壘;黃健;胡紅英;貴天虎;陳婉瑩
• 申請（專利權）人: 浙江省水文局
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種水文測量裝置，特別涉及一種采用超聲波自動監測河流水位的超聲波水位自動監測裝置。

技術背景

水文部門常年對河道水文信息進行觀測，其中，河道的水位數據是重要的水文信息。傳統的水位監測裝置一般采用水位標尺方式，在河道靠近岸邊的位置設置水位標尺，利用河道靠岸的位置水流一般比較平穩、波浪不大的特點，直接在水位標尺上進行讀數。這種水位標尺測量方式成本低，但是需要人工讀數，無法提供連續的測量數據，而且在天氣不好的情況下，讀數比較困難。

還有采用浮子式的測量方法，在河道一側開設豎直的測量井，測量井的底部與河道連通，形成連通器，在測量井的水面上設置一個浮子，通過浮子浮動帶動機械測量表偏轉來獲取水位信息。這種測量方式雖然穩定，但是建設成本高，不適合大規模多點應用。因此大多數地方水位測量還是采用水位標尺的方式。

目前還有利用超聲波換能器測量水位的，如2012年12月12日公告的中國專利CN202599479U，名稱為一種河道水位監測儀，該裝置包括固定底座，支架和吊桿，所述支架安裝在固定底座上，吊桿設置在支架的頂端，支架中部還設置著電路箱，支架上部安裝有報警燈和聲報警器，吊桿的一頭設置有測量筒，所述測量筒內部安裝有超聲波換能器和溫度傳感器。該裝置將超聲波換能器挑空設置在水面上方，利用水面反射來獲取水位數據，超聲波在空氣中傳播，空氣中的溫度、濕度對超聲波測量的精度會產生較大的影響，尤其是濕度較高時，會在超聲波換能器探頭形成霧滴，對測量精度造成較大影響，而且由于空氣中溫度濕度的變化情況復雜，測量裝置距離水面越遠則產生的誤差越大，精度越低。在我國的新疆等西部地區，河道水位高度變化小，根據歷年水位數據，水位最高和最低的波動甚至在5米以內，上述裝置可以設置在水面5米左右即可保證不會被淹沒，而且該地氣候常年較為干燥，采用上述裝置可以獲得較高的測量精度。而在浙江、江蘇等東南地區，某些河道水位變化幅度甚至會達到20米以上，相應的測量裝置必須設置的很高，甚至距離水面達到30米，且空氣溫度濕度變化大，利用水面反射超聲波測量水位數據會產生很大的誤差。

發明內容

本發明的目的在于解決現有的水面以上挑空式的超聲波水位測量裝置在溫度、濕度、河道水位變化大的地區測量誤差大的問題，提供一種水下超聲波水位測量的超聲波水位自動監測裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種超聲波水位自動監測裝置，包括設置在河岸上的立柱、立柱的頂端設有挑空架設到河道上方的橫梁，所述橫梁下方的河床上澆設有水平的混凝土基礎，橫梁和混凝土基礎之間設有至少兩條豎直的導向索，導向索上設有漂浮在水面上浮球，浮球為密封防水結構，浮球底面中部設有凹腔，凹腔內設置超聲波換能器，浮球內還設有提供電能的蓄電池、處理數據并發射信號的遙測終端機，浮球朝南一側還設有為蓄電池充電的太陽能板。浮球受導向索的限制，浮在水面上并隨水位上下滑動，混凝土基礎不僅作為導向索固定的基礎，而且是水位測量換算的基準，固定的混凝土基礎與河床水位之間有固定的換算關系。浮球底部的超聲波換能器發出信號經過河床上的混凝土基礎的反射，或者測量數據，再經過換算后可以準確得到水位數據。超聲波傳播介質以水體為介質，相對空氣介質來說，水體介質性質穩定，對超聲波傳播造成的影響基本是固定的，跟容易校準，更適合空氣濕度、溫度變化大、河道水位高差變化大的地區。超聲波換能器測得的數據經過遙測終端機的初步處理后，無線發射到水文站中。太陽能板在有陽光的時候為蓄電池充電，滿足整體運行需求。

作為優選，所述導向索為并行的兩條，浮球兩側分別設有與兩導向索套接配合的套環。

作為優選，所述浮球的頂部設有與遙測終端機連接的天線。

作為優選，所述橫桿與導向索對應的位置設有拉緊彈簧，導向索的上端穿過拉緊彈簧的下端后在立柱的底部固定。拉緊彈簧能提供長時間的緊固效果，避免導向索松動。

作為優選，所述浮球為底面平面，上部為半球面的半球形，浮球半球面與太能能板相對的一側設有檢修窗口，檢修窗口周邊設有密封圈。

作為優選，所述浮球的半球面采用玻璃鋼制成。

本發明利用漂浮在水面的浮球超聲波測量河床基礎至水面之間的高度數據來換算成水位數據，利用性質穩定的水體作為超聲波介質，避免了空氣濕度、溫度變化對超聲波信號傳播的影響，使超聲波測量適合濕度、溫度、水位高差變化大的地區。

附圖說明

圖1是本發明一種結構示意圖。

圖2是本發明浮球結構示意圖。