一种水利工程用大坝渗压渗流量监测装置

技术领域

本发明属于大坝监测技术领域，尤其涉及一种水利工程用大坝渗压渗流量监测装置。

背景技术

大坝作为一种重要的水利工程设施，对水利安全起到重要作用，其有着抬高水位、调节径流、集中水头，用于防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运等效果，从而提高人们对水资源的利用率，地基对于水坝来说尤为重要，为保证水坝的正常运行，需要对渗流参数进行监控，通常需要进行涌水压力、排水量等进行监测，现有技术中，公布了一种大坝渗压渗流量监测装置，采用如下技术方案：一种大坝渗压渗流量监测装置，包括渗压计、渗流量计和监测控制器，所述渗压计和渗流量计与监测控制器连接；所述渗压计设置于大坝内部并通过线缆与外部监测控制器连接，渗流量计设置于大坝的排水管处；所述渗压计的线缆外设置有膨胀保护管套，优点在于：通过将渗压计和渗流量计与监测控制器连接，利用监测控制器对大坝的渗压和渗流量进行实时数据采集，从而实现对大坝渗压和渗流量的实时监测，可有效提高对大坝的安全管理效率；同时在渗压计的线缆上设置膨胀保护套管可以对渗压计埋设在大坝中的线缆进行有效保护，提高渗压计的工作寿命和工作稳定性。

但是，上述结构之中存在不足之处，在对渗流量的检测过程中，渗流水会夹杂着大量砂石异物，会对监测设备造成磨损，从而产生测量误差，影响监测效果。

因此，有必要提供一种新的水利工程用大坝渗压渗流量监测装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够对大坝的渗压和渗流量进行实时监测，同时能够在测量渗流水时将其中夹杂的泥沙和异物过滤干净的水利工程用大坝渗压渗流量监测装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的水利工程用大坝渗压渗流量监测装置包括大坝本体，所述大坝本体上设置有测压机构、测流机构、过滤机构和调平机构；所述测压机构包括有安装板、监测设备、无线传输设备、测压管、三个分段板、测压传输线、四个渗压计和四个花管，所述安装板固定安装在大坝本体的顶部，所述监测设备设置在安装板的上方，所述无线传输设备固定安装在监测设备的顶部，所述测压管固定安装在大坝本体上，三个所述分段板均固定安装在测压管内，所述测压传输线固定安装在监测设备上，所述测压传输线的一端延伸至测压管内，所述测压传输线贯穿分段板，四个所述渗压计均固定安装在测压传输线上，四个所述花管均固定安装在测压管的一侧，所述花管的一端贯穿大坝本体；

所述测流机构包括有渗流水排管、测量箱、锥形进水斗、排水管、电磁阀、连杆浮球液位开关、测流传输线和防浪板，所述渗流水排管设置在大坝本体的一侧，所述测量箱设置在大坝本体的一侧，所述测量箱位于渗流水排管的下方，所述锥形进水斗固定安装在测量箱的顶部，所述排水管固定安装在测量箱的底部，所述电磁阀固定安装在排水管上，所述连杆浮球液位开关固定安装在测量箱的顶部，所述连杆浮球液位开关的输出轴延伸至测量箱内，所述测流传输线固定安装在连杆浮球液位开关的一侧，所述测流传输线的一端与监测设备的一侧固定连接，所述防浪板固定安装在测量箱的顶部内壁上。

作为本发明的进一步方案，所述过滤机构包括有两个定位槽、两个过滤板、两个安装通口、粗过滤网、细过滤网、两个矩形环块、两个固定板和两个拆卸组件，两个所述定位槽均开设在防浪板的一侧，两个所述过滤板均设置在大坝本体的一侧，所述过滤板的一侧延伸至测量箱内并与测量箱滑动连接，所述过滤板的一侧延伸至对应的定位槽内并与定位槽滑动连接，两个所述安装通口分别开设在对应的过滤板上，所述粗过滤网固定安装在对应的安装通口内，所述细过滤网固定安装在对应的安装通口内，两个所述矩形环块均固定安装在测量箱的一侧外壁上，所述矩形环块与对应的过滤板相适配，两个所述固定板分别固定安装在对应的过滤板的一侧，所述固定板的一侧与对应的矩形环块的一侧外壁相接触。

作为本发明的进一步方案，所述拆卸组件包括有插槽、插块、圆槽、锁紧腔、电动伸缩杆、夹持箱、T形滑杆、圆杆和弹簧一，所述插槽开设在矩形环块的一侧外壁上，所述插块固定安装在固定板的一侧，所述插块的一侧延伸至插槽内并与插槽滑动连接，所述圆槽开设在插块的底部，所述锁紧腔开设在矩形环块上，所述电动伸缩杆固定安装在锁紧腔的一侧内壁上，所述夹持箱固定安装在电动伸缩杆的输出轴上，所述T形滑杆滑动安装在夹持箱的底部内壁上，所述T形滑杆的底端延伸至矩形环块外，所述圆杆固定安装在T形滑杆的顶端，所述圆杆的顶端延伸至圆槽内并与圆槽滑动连接，所述圆杆与夹持箱滑动连接，所述弹簧一滑动套设在T形滑杆上，所述弹簧一的顶端与圆杆的底端固定连接，所述弹簧一的底端与夹持箱的底部内壁固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述调平机构包括有放置基座、两个升降块、两个矩形通口、两个圆形通口、两个螺纹套筒、两个螺纹杆、两个方块和两个调平座，所述放置基座固定安装在测量箱的底部，两个所述升降块均固定安装在放置基座的底部，两个所述矩形通口分别开设在对应的升降块上，两个所述圆形通口均开设在放置基座上，所述圆形通口与对应的矩形通口相连通，两个所述螺纹套筒分别转动安装在对应的圆形通口内，所述螺纹套筒的顶端延伸至圆形通口外，两个所述螺纹杆分别螺纹安装在对应的螺纹套筒内，所述螺纹杆的底端延伸至对应的矩形通口内，两个所述方块分别固定安装在对应的螺纹杆的底端，所述方块的底端延伸至矩形通口外并与矩形通口滑动连接，所述调平座设置在方块的下方。

作为本发明的进一步方案，所述调平座的上方活动镶嵌有滚珠，滚珠的顶部固定安装有短杆，所述短杆的顶端与对应的方块的底部固定连接。

作为本发明的进一步方案，所述螺纹套筒上固定安装有齿环，所述放置基座的顶部转动安装有两个转动杆，所述转动杆上固定安装有齿轮，所述齿轮与对应的齿环啮合，所述转动杆的顶端固定安装有辅助把手。

作为本发明的进一步方案，所述矩形通口的一侧内壁上开设有滑动槽，所述方块的一侧外壁上固定安装有阻块，所述阻块的一侧延伸至滑动槽内并与滑动槽滑动连接。

作为本发明的进一步方案，所述锥形进水斗的上方设置有锥形过滤斗，所述锥形过滤斗的底部延伸至锥形进水斗内，所述锥形过滤斗的外壁上固定安装有连接环，所述连接环的底部与锥形进水斗的顶部相接触，所述连接环的外壁上固定安装有套设环。

作为本发明的进一步方案，所述测量箱的一侧内壁上固定安装有两个橡胶密封环，所述橡胶密封环与对应的过滤板相适配。

作为本发明的进一步方案，所述监测设备上固定安装有两个辅助块，所述辅助块上开设有两个固定槽，所述安装板的顶部固定安装有两个矩形块，所述矩形块上开设有移动腔，所述移动腔的一侧内壁上固定安装有弹簧二，所述弹簧二的一端固定安装有限位板，所述限位板的一侧固定安装有固定杆，所述固定杆的一端延伸至对应的固定槽内并与固定槽滑动连接，所述固定杆与矩形块滑动连接，所述限位板的顶部固定安装有拉杆，所述拉杆的顶端延伸至矩形块外。

与相关技术相比较，本发明提供的水利工程用大坝渗压渗流量监测装置具有如下有益效果：

1、本发明通过设置测压机构，所述测压机构使得可以对大坝内不同水位的水压进行分段测量，具有能够实时监测大坝不同水位的水压的效果；

2、本发明通过设置测流机构，所述测流机构使得可以对大坝的渗流量进行精准测量，具有能够对大坝的渗流量进行实时监测的效果；

3、本发明通过设置过滤机构，所述过滤机构使得可以将渗流水中夹杂的砂石泥浆过滤干净，具有可以避免渗流水中的异物会对造成磨损导致测量存在误差的效果；

4、本发明通过设置调平机构，所述调平机构使得可以将测量箱水平放置在斜面上，具有可以使安装测量箱时使其保持水平状态避免产生测量误差的效果。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明水利工程用大坝渗压渗流量监测装置的正视剖视结构示意图；

图2为图1中A部分的放大结构示意图；

图3为本发明水利工程用大坝渗压渗流量监测装置的局部正视剖视结构示意图；

图4为图3中B部分的放大结构示意图；

图5为本发明中调平机构的结构示意图；

图6为本发明中测压管、分段板、测压传输线、渗压计和花管的装配图；

图7为本发明中锥形过滤斗、连接环和套设环的装配图。

图中：1、大坝本体；2、安装板；3、监测设备；4、无线传输设备；5、测压管；6、分段板；7、测压传输线；8、渗压计；9、花管；10、渗流水排管；11、测量箱；12、锥形进水斗；13、排水管；14、电磁阀；15、连杆浮球液位开关；16、测流传输线；17、防浪板；18、定位槽；19、过滤板；20、安装通口；21、粗过滤网；22、细过滤网；23、矩形环块；24、固定板；25、插槽；26、插块；27、锁紧腔；28、电动伸缩杆；29、弹簧一；30、放置基座；31、升降块；32、螺纹套筒；33、螺纹杆；34、方块；35、调平座；36、齿环；37、转动杆；38、阻块；39、锥形过滤斗；40、橡胶密封环；41、辅助块；42、弹簧二；43、拉杆。

具体实施方式

请结合参阅图1至图7，其中，图1为本发明水利工程用大坝渗压渗流量监测装置的正视剖视结构示意图；图2为图1中A部分的放大结构示意图；图3为本发明水利工程用大坝渗压渗流量监测装置的局部正视剖视结构示意图；图4为图3中B部分的放大结构示意图；

图5为本发明中调平机构的结构示意图；图6为本发明中测压管、分段板、测压传输线、渗压计和花管的装配图；图7为本发明中锥形过滤斗、连接环和套设环的装配图。水利工程用大坝渗压渗流量监测装置包括大坝本体1，所述大坝本体1上设置有测压机构、测流机构、过滤机构和调平机构；所述测压机构包括有安装板2、监测设备3、无线传输设备4、测压管5、三个分段板6、测压传输线7、四个渗压计8和四个花管9，所述安装板2固定安装在大坝本体1的顶部，所述监测设备3设置在安装板2的上方，所述无线传输设备4固定安装在监测设备3的顶部，所述测压管5固定安装在大坝本体1上，三个所述分段板6均固定安装在测压管5内，所述测压传输线7固定安装在监测设备3上，所述测压传输线7的一端延伸至测压管5内，所述测压传输线7贯穿分段板6，四个所述渗压计8均固定安装在测压传输线7上，四个所述花管9均固定安装在测压管5的一侧，所述花管9的一端贯穿大坝本体1；

所述测流机构包括有渗流水排管10、测量箱11、锥形进水斗12、排水管13、电磁阀14、连杆浮球液位开关15、测流传输线16和防浪板17，所述渗流水排管10设置在大坝本体1的一侧，所述测量箱11设置在大坝本体1的一侧，所述测量箱11位于渗流水排管10的下方，所述锥形进水斗12固定安装在测量箱11的顶部，所述排水管13固定安装在测量箱11的底部，所述电磁阀14固定安装在排水管13上，所述连杆浮球液位开关15固定安装在测量箱11的顶部，所述连杆浮球液位开关15的输出轴延伸至测量箱11内，所述测流传输线16固定安装在连杆浮球液位开关15的一侧，所述测流传输线16的一端与监测设备3的一侧固定连接，所述防浪板17固定安装在测量箱11的顶部内壁上。

如图3所示，所述过滤机构包括有两个定位槽18、两个过滤板19、两个安装通口20、粗过滤网21、细过滤网22、两个矩形环块23、两个固定板24和两个拆卸组件，两个所述定位槽18均开设在防浪板17的一侧，两个所述过滤板19均设置在大坝本体1的一侧，所述过滤板19的一侧延伸至测量箱11内并与测量箱11滑动连接，所述过滤板19的一侧延伸至对应的定位槽18内并与定位槽18滑动连接，两个所述安装通口20分别开设在对应的过滤板19上，所述粗过滤网21固定安装在对应的安装通口20内，所述细过滤网22固定安装在对应的安装通口20内，两个所述矩形环块23均固定安装在测量箱11的一侧外壁上，所述矩形环块23与对应的过滤板19相适配，两个所述固定板24分别固定安装在对应的过滤板19的一侧，所述固定板24的一侧与对应的矩形环块23的一侧外壁相接触；

通过定位槽18、过滤板19、安装通口20、粗过滤网21、细过滤网22、矩形环块23、固定板24和拆卸组件相互配合，形成可以通过粗过滤网21和细过滤网22对渗流水中夹杂的砂石泥浆进行过滤，避免了渗流水中含有的砂石泥浆会对连杆浮球液位开关15造成磨损影响测量精度。

如图4所示，所述拆卸组件包括有插槽25、插块26、圆槽、锁紧腔27、电动伸缩杆28、夹持箱、T形滑杆、圆杆和弹簧一29，所述插槽25开设在矩形环块23的一侧外壁上，所述插块26固定安装在固定板24的一侧，所述插块26的一侧延伸至插槽25内并与插槽25滑动连接，所述圆槽开设在插块26的底部，所述锁紧腔27开设在矩形环块23上，所述电动伸缩杆28固定安装在锁紧腔27的一侧内壁上，所述夹持箱固定安装在电动伸缩杆28的输出轴上，所述T形滑杆滑动安装在夹持箱的底部内壁上，所述T形滑杆的底端延伸至矩形环块23外，所述圆杆固定安装在T形滑杆的顶端，所述圆杆的顶端延伸至圆槽内并与圆槽滑动连接，所述圆杆与夹持箱滑动连接，所述弹簧一29滑动套设在T形滑杆上，所述弹簧一29的顶端与圆杆的底端固定连接，所述弹簧一29的底端与夹持箱的底部内壁固定连接；

通过插槽25、插块26、圆槽、锁紧腔27、电动伸缩杆28、夹持箱、T形滑杆、圆杆和弹簧一29相互配合，形成可以在粗过滤网21和细过滤网22长时间使用后对其进行更换清洗，避免了粗过滤网21和细过滤网22长期使用后表面会存在大量污垢影响过滤效率。

如图5所示，所述调平机构包括有放置基座30、两个升降块31、两个矩形通口、两个圆形通口、两个螺纹套筒32、两个螺纹杆33、两个方块34和两个调平座35，所述放置基座30固定安装在测量箱11的底部，两个所述升降块31均固定安装在放置基座30的底部，两个所述矩形通口分别开设在对应的升降块31上，两个所述圆形通口均开设在放置基座30上，所述圆形通口与对应的矩形通口相连通，两个所述螺纹套筒32分别转动安装在对应的圆形通口内，所述螺纹套筒32的顶端延伸至圆形通口外，两个所述螺纹杆33分别螺纹安装在对应的螺纹套筒32内，所述螺纹杆33的底端延伸至对应的矩形通口内，两个所述方块34分别固定安装在对应的螺纹杆33的底端，所述方块34的底端延伸至矩形通口外并与矩形通口滑动连接，所述调平座35设置在方块34的下方；

通过放置基座30、升降块31、矩形通口、圆形通口、螺纹套筒32、螺纹杆33、方块34和调平座35相互配合，形成可以通过转动螺纹套筒32来间接控制方块34进行升降，避免了方块34无法升降导致无法在斜面上进行水平安装测量箱11。

如图5所示，所述调平座35的上方活动镶嵌有滚珠，滚珠的顶部固定安装有短杆，所述短杆的顶端与对应的方块34的底部固定连接；

通过滚珠和短杆相互配合，形成可以通过滚珠转动调平座35使其与斜面保持完全贴合，避免了调平座35无法转动导致无法稳固放置在斜面上。

如图5所示，所述螺纹套筒32上固定安装有齿环36，所述放置基座30的顶部转动安装有两个转动杆37，所述转动杆37上固定安装有齿轮，所述齿轮与对应的齿环36啮合，所述转动杆37的顶端固定安装有辅助把手；

通过齿环36、转动杆37、齿轮和辅助把手相互配合，形成可以通过辅助把手间接带动螺纹套筒32进行转动，避免了螺纹套筒32无法转动导致方块34无法进行升降。

如图5所示，所述矩形通口的一侧内壁上开设有滑动槽，所述方块34的一侧外壁上固定安装有阻块38，所述阻块38的一侧延伸至滑动槽内并与滑动槽滑动连接；

通过滑动槽和阻块38相互配合，形成可以通过阻块38对方块34进行限位，避免了方块34移动距离过大脱离矩形通口。

如图3和图7所示，所述锥形进水斗12的上方设置有锥形过滤斗39，所述锥形过滤斗39的底部延伸至锥形进水斗12内，所述锥形过滤斗39的外壁上固定安装有连接环，所述连接环的底部与锥形进水斗12的顶部相接触，所述连接环的外壁上固定安装有套设环；

通过锥形过滤斗39、连接环和套设环相互配合，形成可以通过锥形过滤斗39防止有体积较大的异物通过锥形进水斗12进入到测量箱11内，避免了异物进入到测量箱11内影响测量。

如图3所示，所述测量箱11的一侧内壁上固定安装有两个橡胶密封环40，所述橡胶密封环40与对应的过滤板19相适配；

通过橡胶密封环40和过滤板19相互配合，形成可以使过滤板19与测量箱11的连接处保持密封状态，避免了渗流水会通过缝隙流出影响测量精度。

如图2所示，所述监测设备3上固定安装有两个辅助块41，所述辅助块41上开设有两个固定槽，所述安装板2的顶部固定安装有两个矩形块，所述矩形块上开设有移动腔，所述移动腔的一侧内壁上固定安装有弹簧二42，所述弹簧二42的一端固定安装有限位板，所述限位板的一侧固定安装有固定杆，所述固定杆的一端延伸至对应的固定槽内并与固定槽滑动连接，所述固定杆与矩形块滑动连接，所述限位板的顶部固定安装有拉杆43，所述拉杆43的顶端延伸至矩形块外；

通过辅助块41、固定槽、矩形块、移动腔、弹簧二42、限位板、固定杆和拉杆43相互配合，形成可以通过拉动拉杆43控制固定杆进行移动，避免了固定杆无法移动导致无法对监测设备3进行拆卸维护。

本发明提供的水利工程用大坝渗压渗流量监测装置的工作原理如下：

第一步骤：本发明中渗压计8的型号为ZY-P300A，连杆浮球液位开关15的型号为SLH-K，其输出端上有三个液位开关；当需要对大坝的渗压进行实时检测时，首先大坝上游不同水位的水通过花管9进入到测压管5内，并且进入到测压管5内由分段板6隔成的区间内，四个渗压计8对不同区间的水压进行独立测量，然后将测量数据通过测压传输线7传输至监测设备3内，监测设备3再通过无线传输设备4传输至中央服务器进行实时监测，完成对不同高度水位的渗压监测工作；需要对大坝的渗流量进行实时监测时，首先渗流水通过渗流水排管10进入到锥形进水斗12内，锥形进水斗12上的锥形过滤斗39可以将渗流水中含有的体积较大的异物过滤掉，渗流水进入到测量箱11内，会通过粗过滤网21和细过滤网22，粗过滤网21和细过滤网22将渗流水中的含有的砂石泥浆过滤干净，然后连杆浮球液位开关15对渗流量进行测量，当测量箱11内水位到达连杆浮球液位开关15最底下的第一开关触发点时，开关被触发，通过测流传输线16向监测设备3发送计时开始指令；当测量箱11内水位到达连杆浮球液位开关15的第二个开关触发点时，向监测设备3发送小容积计时结束指令；当测量箱11内水位到达连杆浮球液位开关15第三个开关触发点时，向监测设备3发送大容积计时结束指令；然后监测设备3发送电磁阀14打开强制指令，渗流水通过排水管13排出，连杆浮球液位开关15回到原始状态，等待下次测量指令，完成渗流量测量工作；

第二步骤：当安装测量箱11时，需要使其保持水平状态，此时需要对装置进行调平，首先转动调平座35，使调平座35的斜度与斜坡的斜面保持水平，保证调平座35与斜坡能够完美贴合，此时装置处于倾斜状态，然后操作人员转动辅助把手，辅助把手带动转动杆37转动，转动杆37带动齿轮转动，齿轮带动齿环36转动，齿环36带动螺纹套筒32转动，螺纹套筒32带动螺纹杆33进行升降调节，螺纹杆33带动方块34进行升降，方块34由于和矩形通口均为方形形状，矩形通口会对方块34进行限位，防止其发生转动，方块34带动短杆进行升降，短杆带动调平座35进行升降，直至放置基座30保持水平，此时测量箱11也成水平状态，完成调平工作；当需要对粗过滤网21和细过滤网22进行拆卸更换时，首先启动电动伸缩杆28,电动伸缩杆28带动夹持箱移动，夹持箱带动圆杆移动，圆杆推动插块26移动，使固定板24与矩形环块23分离，此时再下拉T形滑杆，T形滑杆拉动圆杆使其脱离圆槽同时挤压弹簧一29，当圆杆完全脱离圆槽时，外拉固定板24即可将过滤板19抽出，如需安装反向操作即可；当需要对监测设备3进行停机维护时，首先拉动拉杆43,拉杆43带动限位板移动，限位板带动固定杆向远离辅助块41的方向移动同时挤压弹簧二42，当固定杆脱离固定槽时，即可将监测设备3取下，如需安装反向操作即可。

需要说明的是，本发明的设备结构和附图主要对本发明的原理进行描述，在该设计原理的技术上，装置的动力机构、供电系统及控制系统等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述发明的原理的前提下，可清楚获知其动力机构、供电系统及控制系统的具体，申请文件的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现；

其中所使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，且本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型或直接或间接运用，在其它相关的技术领域，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均同理包括在本发明的专利保护范围内。