[發明專利]一種冰層厚度自動檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201910733255.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110455237B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 方衛華;陸緯;王潤英;陳欣剛;劉磊;班瑩
• 申請（專利權）人: 水利部南京水利水文自動化研究所
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01F23/292;G01F23/296;G01F23/284
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種冰層厚度自動檢測裝置及方法，裝置包括固定支架，固定支架包括一橫梁，橫梁上設置一支架透孔，合金導管穿過支架透孔，在合金導管的頂端固定設置有透波密封罩，在透波密封罩內設置有測量組件；合金導管內部設置有探測線和電磁鐵，所述探測線一端連接至測量組件，另一端連接電磁鐵。固定合金導管下端連接一固定托盤，鐵環套裝在合金導管的外側，行程復位開關設置在固定托盤上且在合金導管內部。本發明的裝置在發生冰情的時實現冰厚度實時監測和數據的遠程傳輸，在無冰期亦可實現對水位的實時監測和數據遠程上報。

技術領域

本發明涉及無線智能測量技術領域，具體涉及一種冰層厚度自動檢測裝置及方法。

背景技術：

冰層厚度及其變化監測是寒冷地區分析冰情、分析冰推(壓)力的重要手段，對水工程安全運行具有十分重要的意義。目前主要的監測手段有鉆孔測量法、電測法、超聲波和探地雷達等。鉆孔法獲取圓柱體冰樣進行測量，但對鉆孔設備運輸及人工操作技術要求較高；電測法利用水、冰的弱導電性、空氣的電絕緣特性以及空氣、冰與水的電容特性差異自動檢測冰層厚度，但在具體應用時的監測精度會受到溫度等環境的影響，同時測量不夠直觀，在夏季等沒有冰情的時段無法對水庫、河流、渠道等的水位進行監測。超聲波和探地雷達測法的具體測量精度有待提高。本發明公開的冰厚度自動監測方法和裝置，在發生冰情的時段實現了冰厚度實時監測和數據的遠程傳輸，在沒有冰情的時段同樣可以完成對水位的實時監測和數據遠程上報。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：在發生冰情的時段可以實時檢測冰層厚度，在不發生冰情的時段可以實時監測水位，以解決現有技術中缺陷。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種冰層厚度自動檢測裝置，包括固定支架，固定支架包括一橫梁，橫梁上設置一支架透孔，合金導管穿過支架透孔，在合金導管的頂端固定設置有透波密封罩，在透波密封罩內設置有測量組件；合金導管內部設置有探測線和電磁鐵，所述探測線一端連接至測量組件，另一端連接電磁鐵，固定合金導管下端連接一固定托盤，鐵環套裝在合金導管的外側，行程復位開關設置在固定托盤上且在合金導管內部；所述測量組件包括微控制器，微控制器分別與水位計、編碼器、電機組件連接。

前述的冰層厚度自動檢測裝置，所述鐵環由中空不銹鐵制成，鐵環的高度與電磁鐵的高度相同，其內徑比合金導管大2mm，密封鐵環整個重量為相同體積水的重量的1.4倍。

前述的冰層厚度自動檢測裝置，所述合金導管為鎳鐵透磁合金管，內外管壁光滑無摩擦。

前述的冰層厚度自動檢測裝置，所述鐵環有上表面為與冰下表面相吻合的曲面。

前述的冰層厚度自動檢測裝置，所述電機組件包括直流電機，在所述直流電機的主軸上安裝有一定位齒輪，在所述定位齒輪一側安裝有所述編碼器，所述編碼器包括兩個沿定位齒輪的圓周方向相隔90度角設置的光電傳感器，兩個所述光電傳感器輸出的脈沖信號通過脈沖輸入捕捉電路連接至微控制器的脈沖上升沿捕捉引腳。

前述的冰層厚度自動檢測裝置，所述微控制器包括主控制芯片，所述主控制芯片設有以下控制模塊：

電機驅動模塊：控制直流電機通電；控制電機正轉或反轉；

電機電流檢測模塊：檢測電機電流是否發生突跳；

電機轉角檢測模塊：如果電機電流檢測模塊檢測到位電機電流發生突跳，說明電磁鐵觸碰冰下表面，此時記錄編碼器讀數，并計算電磁鐵行程，同時通知電機驅動模塊控制電機反轉；

水位計驅動及控制模塊：驅動并控制水位計工作；

復位行程開關檢測模塊：檢測電磁鐵是否脫離復位行程開關；

電池控制模塊：檢測電池電壓是否正常；控制探測線通電；