經穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測裝置

劉臻楨

摘要：在水位監(jiān)測過程中，受水流速度的影響，水位監(jiān)測裝置通常不易穩(wěn)固，從而降低采集數(shù)據(jù)的精準性。若水位數(shù)據(jù)得不到準確監(jiān)測，就難以保證之后科學研究和工程建設的有序開展?；诂F(xiàn)有水位監(jiān)測裝置技術條件，本文公開一種穩(wěn)定性改良水位監(jiān)測裝置，具體涉及水利工程領域。

經過穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測裝置具有制作簡單，監(jiān)測準確，便于安裝，易于操作，能適應不同水流環(huán)境的特點。它不僅可以提高數(shù)據(jù)采集的準確性，提高監(jiān)測效率，同時還可以減輕研究人員的勞動強度。本文將具體就此裝置的研究背景，設計原理，使用方法進行詳細論述。

關鍵詞：水位監(jiān)測;穩(wěn)定性;光伏發(fā)電

1.簡介

水位觀測內容包括河床變化、流勢、流向、分洪、冰情、水生植物、波浪、風向、風力、水面起伏度、水溫和影響水位變化的其他因素。必要時，還測定水面的比降。

2.研究背景

現(xiàn)有水位監(jiān)測裝置多單采用固定架或法蘭盤對監(jiān)測桿固定于所測位置。固定支架是限制管道或設備位移的，是一種支架形式;法蘭盤是鋼管結構常見的連接形式，目前常用的加勁肋法蘭盤連接施工復雜，影響結構外型美觀。[5] 并且這兩種固定方式抗擊水流沖擊力能力弱，當測試的位置水流較快時，測試時間一長安裝位置就容易出現(xiàn)松動。

本研究所得水位監(jiān)測裝置運用了三角形的穩(wěn)定性原理，三角形穩(wěn)定性是指三角形具有穩(wěn)定性，有著穩(wěn)固、堅定、耐壓的特點，如埃及金字塔、鋼軌、三角形框架、起重機、三角形吊臂、屋頂、三角形鋼架、鋼架橋和埃菲爾鐵塔都以三角形形狀建造的。在現(xiàn)有水位監(jiān)測裝置的基礎上，加裝自動支腳固定裝置，主要包括：（1）構成正三棱錐穩(wěn)定結構的（材料）支腳，（2）保證監(jiān)測桿垂直牢固安裝于水底土面的鉆桿，（3）加強三棱錐支腳穩(wěn)定性的插針。固定裝置在安裝時通過電機帶動，實現(xiàn)全自動安裝。

本裝置經過研究人員的不斷研究已形成基本結構體系，現(xiàn)已申請國家專利。

3.經過穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測裝置

3.1 裝置介紹

為實現(xiàn)達到穩(wěn)定性改良的目的，本裝置提供如下設計方案：一種經穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測裝置主體為監(jiān)測桿，監(jiān)測桿的外表面固定安裝有刻度尺并套設標記版。監(jiān)測桿的一側安裝有側架，側架上固定安裝有光伏板，用于吸收光能為設備供電。監(jiān)測桿的頂端固定安裝有安裝桿，安裝桿的頂端固定安裝有警報燈。在監(jiān)測桿外表面開設有滑槽，滑槽的內壁開設有限位槽，限位槽的內壁固定安裝有磁塊。啟動裝置活動環(huán)設置于監(jiān)測桿外表面，在其內部一側設置有插桿，其內壁固定安裝有滑塊，和內板，內板一側外表面開設有卡槽。在活動環(huán)的內部位于內板的外側固定安裝有連接軸，連接軸的外表面套設有扭簧和擋板。支架設置于活動環(huán)的底端，在支架底部固定安裝有插針。

在一個優(yōu)選地實施方案中，活動環(huán)通過滑塊與監(jiān)測桿滑動連接，插桿與活動環(huán)滑動連接;底座的外表面開設有內槽使插針與它們相匹配，插桿的一端與限位槽相匹配，擋板的一端與卡槽相匹配;支架通過連接軸與活動環(huán)活動連接，扭簧的一端與活動環(huán)的內壁固定連接，擋板的頂端與支架的頂端固定連接。在監(jiān)測桿的內部安裝有固定板，固定板的頂端安裝有電機，電機的底端安裝有螺桿，螺桿的外表面套設有鉆桿，鉆桿頂端固定安裝有擋塊，鉆桿與螺桿通過螺紋活動鏈接。監(jiān)測桿的內部底端固定安裝有底板，底板的中心開設有通孔使鉆桿能夠通過。

3.3運用模擬

下面將結合附圖對本水位監(jiān)測裝置安裝運用進行模擬，將技術方案進行清楚，完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本改良裝置的一部分實施例，而不是全部實施例。

首先，選定測試位置后將底座安置在測試位，啟動電機，使鉆桿經螺紋推動穿過監(jiān)測桿內部底板插入土里，直到頂端的擋塊被底板卡住，完成對監(jiān)測桿的固定。

接下來，抽出插桿，將活動環(huán)沿著滑槽向上拉動使三棱錐排列的支架解除限位，再將活動環(huán)向下滑動，插桿被限位槽內磁塊吸引，固定活動環(huán)，從而使支架通過插針作用牢固地立于測試點。

完成安裝后，通過浮板所對應刻度尺的位置就可以收集到水位資料。

4.總結

本經穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測裝置采用光伏發(fā)電的方式帶動發(fā)電機能有效達到節(jié)能減排的目的。

通過設有支架，活動環(huán)，扭簧和滑槽，在對監(jiān)測桿的底座固定完畢后，將活動環(huán)沿著滑槽向上拉動，使支架底端的插針從底座內槽脫離。這時支架的一端會受到扭簧的帶動，向外展開，接著將活動環(huán)向下滑動，帶動支架底端的插針插入土內，三根支架呈三棱錐形排列，具有較高的穩(wěn)定性，從而提高檢測桿安裝的穩(wěn)定性。

通過設有電機，鉆桿，螺桿和底板，在對監(jiān)測桿進行安裝時，將底座放置在安裝位置，啟動監(jiān)測桿內部的電機，通過電機帶動螺桿，通過螺桿上的螺紋將鉆桿向下推動，使鉆桿穿過底板進入土內，直到鉆桿的頂端被底板卡住，完成對監(jiān)測桿的固定，在安裝時可以節(jié)省人力，較為方便。

參考文獻：

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（作者單位：華北電力大學（北京） ?可再生能源學院）