劉臻楨

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

經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測(cè)裝置具有制作簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確，便于安裝，易于操作，能適應(yīng)不同水流環(huán)境的特點(diǎn)。它不僅可以提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，提高監(jiān)測(cè)效率，同時(shí)還可以減輕研究人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文將具體就此裝置的研究背景，設(shè)計(jì)原理，使用方法進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：水位監(jiān)測(cè);穩(wěn)定性;光伏發(fā)電

1.簡(jiǎn)介

水位觀測(cè)內(nèi)容包括河床變化、流勢(shì)、流向、分洪、冰情、水生植物、波浪、風(fēng)向、風(fēng)力、水面起伏度、水溫和影響水位變化的其他因素。必要時(shí)，還測(cè)定水面的比降。

2.研究背景

現(xiàn)有水位監(jiān)測(cè)裝置多單采用固定架或法蘭盤對(duì)監(jiān)測(cè)桿固定于所測(cè)位置。固定支架是限制管道或設(shè)備位移的，是一種支架形式;法蘭盤是鋼管結(jié)構(gòu)常見的連接形式，目前常用的加勁肋法蘭盤連接施工復(fù)雜，影響結(jié)構(gòu)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(dāng)測(cè)試的位置水流較快時(shí)，測(cè)試時(shí)間一長(zhǎng)安裝位置就容易出現(xiàn)松動(dòng)。

本研究所得水位監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)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(jiān)定、耐壓的特點(diǎn)，如埃及金字塔、鋼軌、三角形框架、起重機(jī)、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(cè)裝置的基礎(chǔ)上，加裝自動(dòng)支腳固定裝置，主要包括：（1）構(gòu)成正三棱錐穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的（材料）支腳，（2）保證監(jiān)測(cè)桿垂直牢固安裝于水底土面的鉆桿，（3）加強(qiáng)三棱錐支腳穩(wěn)定性的插針。固定裝置在安裝時(shí)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)安裝。

本裝置經(jīng)過(guò)研究人員的不斷研究已形成基本結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)已申請(qǐng)國(guó)家專利。

3.經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測(cè)裝置

3.1 裝置介紹

為實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定性改良的目的，本裝置提供如下設(shè)計(jì)方案：一種經(jīng)穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測(cè)裝置主體為監(jiān)測(cè)桿，監(jiān)測(cè)桿的外表面固定安裝有刻度尺并套設(shè)標(biāo)記版。監(jiān)測(cè)桿的一側(cè)安裝有側(cè)架，側(cè)架上固定安裝有光伏板，用于吸收光能為設(shè)備供電。監(jiān)測(cè)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(bào)燈。在監(jiān)測(cè)桿外表面開設(shè)有滑槽，滑槽的內(nèi)壁開設(shè)有限位槽，限位槽的內(nèi)壁固定安裝有磁塊。啟動(dòng)裝置活動(dòng)環(huán)設(shè)置于監(jiān)測(cè)桿外表面，在其內(nèi)部一側(cè)設(shè)置有插桿，其內(nèi)壁固定安裝有滑塊，和內(nèi)板，內(nèi)板一側(cè)外表面開設(shè)有卡槽。在活動(dòng)環(huán)的內(nèi)部位于內(nèi)板的外側(cè)固定安裝有連接軸，連接軸的外表面套設(shè)有扭簧和擋板。支架設(shè)置于活動(dòng)環(huán)的底端，在支架底部固定安裝有插針。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施方案中，活動(dòng)環(huán)通過(guò)滑塊與監(jiān)測(cè)桿滑動(dòng)連接，插桿與活動(dòng)環(huán)滑動(dòng)連接;底座的外表面開設(shè)有內(nèi)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(guò)連接軸與活動(dòng)環(huán)活動(dòng)連接，扭簧的一端與活動(dòng)環(huán)的內(nèi)壁固定連接，擋板的頂端與支架的頂端固定連接。在監(jiān)測(cè)桿的內(nèi)部安裝有固定板，固定板的頂端安裝有電機(jī)，電機(jī)的底端安裝有螺桿，螺桿的外表面套設(shè)有鉆桿，鉆桿頂端固定安裝有擋塊，鉆桿與螺桿通過(guò)螺紋活動(dòng)鏈接。監(jiān)測(cè)桿的內(nèi)部底端固定安裝有底板，底板的中心開設(shè)有通孔使鉆桿能夠通過(guò)。

3.3運(yùn)用模擬

下面將結(jié)合附圖對(duì)本水位監(jiān)測(cè)裝置安裝運(yùn)用進(jìn)行模擬，將技術(shù)方案進(jìn)行清楚，完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本改良裝置的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。

首先，選定測(cè)試位置后將底座安置在測(cè)試位，啟動(dòng)電機(jī)，使鉆桿經(jīng)螺紋推動(dòng)穿過(guò)監(jiān)測(cè)桿內(nèi)部底板插入土里，直到頂端的擋塊被底板卡住，完成對(duì)監(jiān)測(cè)桿的固定。

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

完成安裝后，通過(guò)浮板所對(duì)應(yīng)刻度尺的位置就可以收集到水位資料。

4.總結(jié)

本經(jīng)穩(wěn)定性改良的水位監(jiān)測(cè)裝置采用光伏發(fā)電的方式帶動(dòng)發(fā)電機(jī)能有效達(dá)到節(jié)能減排的目的。

通過(guò)設(shè)有支架，活動(dòng)環(huán)，扭簧和滑槽，在對(duì)監(jiān)測(cè)桿的底座固定完畢后，將活動(dòng)環(huán)沿著滑槽向上拉動(dòng)，使支架底端的插針從底座內(nèi)槽脫離。這時(shí)支架的一端會(huì)受到扭簧的帶動(dòng)，向外展開，接著將活動(dòng)環(huán)向下滑動(dòng)，帶動(dòng)支架底端的插針插入土內(nèi)，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(cè)桿安裝的穩(wěn)定性。

通過(guò)設(shè)有電機(jī)，鉆桿，螺桿和底板，在對(duì)監(jiān)測(cè)桿進(jìn)行安裝時(shí)，將底座放置在安裝位置，啟動(dòng)監(jiān)測(cè)桿內(nèi)部的電機(jī)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)螺桿，通過(guò)螺桿上的螺紋將鉆桿向下推動(dòng)，使鉆桿穿過(guò)底板進(jìn)入土內(nèi)，直到鉆桿的頂端被底板卡住，完成對(duì)監(jiān)測(cè)桿的固定，在安裝時(shí)可以節(jié)省人力，較為方便。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：華北電力大學(xué)（北京） ?可再生能源學(xué)院）