一种用于水文地质的水上漂浮勘测装置的制作方法

1.本发明属于水文地质勘测技术领域，具体是一种用于水文地质的水上漂浮勘测装置。


背景技术：

2.水文地质勘测指的是为查明一个地区的水文地质条件而进行的水文地质调查研究工作，地下水文勘察主要是调查研究地下水在全年不同时期的水位变化、流动方向、化学成分等情况，查明地下水的埋藏条件和侵蚀性，判定地下水在建筑物施工和使用阶段可能产生的变化及影响，并提出防治建议，为了提高水文地质勘察的便利性和高效性，对于一些地形较为复杂，不利于水文勘察人员直接进入的水域可以采用一种水上漂浮勘测装置，将用于水文地质勘察的各类设备集成到装置上来替代人力执行。
3.现有的用于水文地质的水上漂浮勘测装置防护性较差，在执行水文地质勘测任务的时候，水上漂浮勘测装置会遇到水流下坡甚至高度差不大的垂直瀑布，水上漂浮勘测装置在途径这些区域时可能会发生翻滚的现象，导致整个装置翻转而无法恢复，这严重影响了水文地质的勘测工作，现有的水上漂浮勘测装置也没有相应的防护结构来应对，且在水样采集的过程中也存在采样后不方便封存的问题导致水样在采集时不断地有外界的新水进入采集装置而造成初步采集的水样稀释而失去检测价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种用于水文地质的水上漂浮勘测装置，具有防护性强和便于封存采集水样的优点。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于水文地质的水上漂浮勘测装置，包括承接板，所述承接板的外表面固定安装有内漂浮圈，所述内漂浮圈的顶部固定安装有防护结构，所述内漂浮圈的外表面固定安装有外漂浮圈，所述承接板底部的前侧设置有水样采集机构，所述承接板的底部固定安装有声纳装置；所述水样采集机构包括活塞，所述活塞上部设有第一永磁铁，所述第一永磁铁通过弹簧与活塞筒顶端的第一电磁铁固定连接，所述活塞与活塞筒密封滑动连接，所述活塞筒顶端通过第一通道与大气连通，所述第一通道内设有第一电磁节气阀，所述活塞筒顶端通过第二通道与外漂浮圈和防护结构连通，所述第二通道内设有第二电磁节气阀，所述活塞筒底端设有第一限位环，所述第一限位环中间设有阻尼孔；所述活塞筒中部通过第三通道和第四通道与水样管连通，所述第三通道到活塞初始位置之间的体积与水样管的体积相同，所述第四通道开设在承接板的内部，所述第四通道下方开设有若干卡接槽，若干所述水样管卡接在所述卡接槽内，所述第四通道远离第三通道的一侧的顶部通过管道与第一通道连通，所述管道内设有第三电磁节气阀，所述水样管上端口设有铁磁性限位环，所述水样管内部设有漂浮板，所述漂浮板外周固定套接有环形永磁铁。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述外漂浮圈的外表面固定安装有辅助把手，
所述承接板顶部的后侧固定安装有二号固定柱，所述二号固定柱外表面的后侧固定安装有风向板，所述声纳装置位于承接板底面的中部。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述防护结构包括一号复位架、二号复位架和三号复位架，所述一号复位架、二号复位架和三号复位架按从后往前的顺序依次固定在内漂浮圈的顶部，所述一号复位架的顶部固定安装有三号把手，所述二号复位架的顶部固定安装有二号把手，所述三号复位架的顶部固定安装有一号把手，所述一号复位架、二号复位架和三号复位架的两端均与内漂浮圈固定连接。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述承接板的顶部从前往后依次固定安装有一号固定柱、通讯箱，所述一号固定柱的外表面活动安装有风力计。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助把手的数量为四个，四个所述辅助把手分别固定在外漂浮圈外表面的四周。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述风向板的上视截面为等腰三角形，所述风向板的正面开设有透风孔。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述一号复位架、二号复位架和三号复位架的形状均为顶部圆弧过渡的拱形，所述一号复位架、二号复位架和三号复位架的高度值均相等。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述卡接槽与水样管紧密接触，所述卡接槽的直径值与水样管的外直径值相适配。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述水样管底部设有放水阀，所述水样管底部开设有与放水阀连接的孔洞，所述水样管内腔底部孔洞外固定有压缩弹簧，所述压缩弹簧一端与水样管底部固定连接，所述压缩弹簧另一端与孔洞相配合的堵头固定连接。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、本发明通过设置有内漂浮圈和防护结构等实现了承接板的防护功能，通过设置有内漂浮圈和外漂浮圈为承接板提供浮力，方便了承接板在漂浮工作中的工作，通过设置有个完全相同、间隔相等的一号复位架、二号复位架和三号复位架在遭遇恶劣情况下的水域时使得承接板不会因翻滚而失去浮力，进而沉没，通过一号复位架、二号复位架和三号复位架顶部拱形的外形设计，在提供浮力的同时，可以依靠水力的作用带动承接板和内漂浮圈并翻转复位，本技术相对于现有技术而言，具有防护性强的优点。
15.2、本发明通过第一电磁铁、第一永磁铁、第一通道和外漂浮圈和防护结构等之间的相互配合，在翻转前使外漂浮圈和防护结构与第三通道和第四通道连通，一方面通过扩大体积，减小外漂浮圈和防护结构气体压力，增大外漂浮圈和防护结构的缓冲时间，减小装置受到的冲击力，第二方面，在翻转前使外漂浮圈和防护结构与第三通道和第四通道连通，导致该装置再翻转后环形永磁铁与铁磁性限位环吸合，从而避免水样管无法收集水样的情况发生，从而装置的可靠性。
16.3、本发明通过第一电磁铁、第一永磁铁、第一通道和外漂浮圈和防护结构等之间的相互配合，可完成不同位置、或在不同时间进行多处水样采集，从而提高装置的实用性。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构的背面外观示意图；图3为本发明结构的仰视外观示意图；图4为本发明承接板和水样采集机构的侧面剖切示意图；图5为本发明水样管剖切示意图；图6为本发明放水阀与水样管连接结构示意图。
18.图中：1、承接板；2、内漂浮圈；3、外漂浮圈；4、水样采集机构；401、活塞；402、活塞筒；403、第一通道；404、第一电磁节气阀；405、第二通道；406、第一电磁铁；407、第二电磁节气阀；408、第一限位环；409、阻尼孔；410、第三通道；411、第四通道；412、水样管；413、卡接槽；414、管道；415、铁磁性限位环；416、第三电磁节气阀；417、漂浮板；418、环形永磁铁；419、第一永磁铁；420、弹簧；5、防护结构；51、一号复位架；52、二号复位架；53、三号复位架；54、三号把手；55、二号把手；56、一号把手；6、一号固定柱；7、风力计；8、通讯箱；9、辅助把手；10、放水阀；1001、压缩弹簧；11、二号固定柱；12、风向板；13、声纳装置。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1至图6所示，本发明提供一种用于水文地质的水上漂浮勘测装置，包括承接板1，承接板1的外表面固定安装有内漂浮圈2，内漂浮圈2的顶部固定安装有防护结构5，内漂浮圈2的外表面固定安装有外漂浮圈3，承接板1底部的前侧设置有水样采集机构4，承接板1的底部固定安装有声纳装置13；水样采集机构4包括活塞401，活塞401上部设有第一永磁铁419，第一永磁铁419通过弹簧420与活塞筒402顶端的第一电磁铁406固定连接，活塞401与活塞筒402密封滑动连接，活塞筒402顶端通过第一通道403与大气连通，第一通道403内设有第一电磁节气阀404，活塞筒402顶端通过第二通道405与外漂浮圈3和防护结构5连通，第二通道405内设有第二电磁节气阀407，活塞筒402底端设有第一限位环408，第一限位环408中间设有阻尼孔409；活塞筒402中部通过第三通道410和第四通道411与水样管412连通，第三通道410到活塞401初始位置之间的体积与水样管412的体积相同，第四通道411开设在承接板1的内部，第四通道411下方开设有若干卡接槽413，若干水样管412卡接在卡接槽413内，第四通道411远离第三通道410的一侧的顶部通过管道414与第一通道403连通，管道414内设有第三电磁节气阀416，水样管412上端口设有铁磁性限位环415，水样管412内部设有漂浮板417，漂浮板417外周固定套接有环形永磁铁418。
21.外漂浮圈3的外表面固定安装有辅助把手9，承接板1顶部的后侧固定安装有二号固定柱11，二号固定柱11外表面的后侧固定安装有风向板12，声纳装置13位于承接板1底面的中部；外漂浮圈3负责辅助内漂浮圈2执行漂浮辅助工作，通过内漂浮圈2和外漂浮圈3使得装置在水面漂浮时不至于因水急而导致翻滚，很好地保证了承接板1及承接板1顶部结构的正常工作。
22.防护结构5包括一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53按从后往前的顺序依次固定在内漂浮圈2的顶部，一号复位架
51的顶部固定安装有三号把手54，二号复位架52的顶部固定安装有二号把手55，三号复位架53的顶部固定安装有一号把手56，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53的两端均与内漂浮圈2固定连接。当遇到水流湍急或者较低高度的垂直瀑布等水域时，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53通过与水面接触一方面提供浮力使得承接板1不至于直接沉没，另一方面，其顶部的外形设计有利于减小水的阻力，方便装置再次翻转复位过来，为承接板1提供了良好的防护性。
23.承接板1的顶部从前往后依次固定安装有一号固定柱6、通讯箱8，一号固定柱6的外表面活动安装有风力计7。
24.辅助把手9的数量为四个，四个辅助把手9分别固定在外漂浮圈3外表面的四周。，当承接板1的水文地质勘测任务结束后，工作人员会在指定位置将承接板1回收，此时辅助把手9则能为工作人员的回收提供极大的便利，四面都有的设计使得工作人员无需从外漂浮圈3的特定角度进行对辅助把手9的抓取，省时省力。
25.风向板12的上视截面为等腰三角形，风向板12的正面开设有透风孔。风向板12为承接板1的前进提供方位指引，由于承接板1是通过内漂浮圈2和外漂浮圈3经漂浮而随着水流的方向前进的，而水面的风则会吹到风向板12并为承接板1在行进过程中调整角度，避免承接板1撞向河边。
26.一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53的形状均为顶部圆弧过渡的拱形，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53的高度值均相等。一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53的拱形设计在承接板1遭遇垂直瀑布等恶劣情况下的水域时能避免承接板1翻滚甚至沉没，而防护结构5经翻滚朝向水面时，顶部过渡的弧形设计在减小水阻力的同时，经水力的击打能帮助防护结构5直接带动承接板1进行翻转复位。
27.卡接槽413与水样管412紧密接触，卡接槽413的直径值与水样管412的外直径值相适配，通过卡接槽413与水样管412紧密接触，防止水样从连接处泄露。
28.水样管412底部设有放水阀10，水样管412底部开设有与放水阀10连接的孔洞，水样管412内腔底部孔洞外固定有压缩弹簧1001，压缩弹簧1001一端与水样管412底部固定连接，压缩弹簧1001另一端与孔洞相配合的堵头固定连接。通过向水样管412内推动堵头，使堵头与孔洞的分离，压缩弹簧1001变形，同同时对环形永磁铁418施加一定压力，使环形永磁铁418与铁磁性限位环416分离，从而将水样管412内的水样取出。
29.使用时，先将水样管12卡接在卡接槽413内，再将承接板1抛进水中，然后内漂浮圈2和外漂浮圈3在水流的作用下随着水流移动，声纳装置13开始工作并向水下发生声纳信号，得到的图像经通讯箱8传至电脑端，风力计7开始被风吹动并旋转，然后通过通讯箱8将风力信息传至电脑端。
30.在需要对水进行采样时，首先开启第一电磁节气阀404，通过控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力，第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408处，在第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408过程中，活塞401将活塞401下部气体排出，同时活塞401将大气内的空气吸进活塞401上部，在第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408后，关闭第一电磁节气阀404，在第一电磁节气阀404关闭后，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间的产生磁吸力，同时开启第二电磁节气阀407，第一电磁铁406带动第一永磁铁419和活塞401向活塞筒402顶部运动，
在运动至活塞筒402顶部的过程中，活塞401将河流中的水吸进活塞401下部，同时活塞401上部的气体被压缩，上部气压增大，之后开启第三电磁节气阀416和第一电磁节气阀404，再次控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力，在阻尼孔409的作用下，在活塞401下行至第一通道403高度处过程中，活塞筒402内的水向第一通道403和第二通道405方向流动，在活塞401越过第一通道403后，开启第二电磁节气阀407，关闭第一电磁节气阀404和第三电磁节气阀416，第二电磁节气阀407开启后外漂浮圈3和防护结构5内高压气体进入活塞401上部，高压气体将推动第一通道403和第二通道405内的液体流动至第一个水样管412，在水进入第一个水样管412内时，第一个水样管412内漂浮板417漂浮，由于第三通道410到活塞401初始位置之间的体积与水样管412的体积相同，在活塞401下行至第一通道403高度处过程中，活塞筒402内的水流进第一通道403和第二通道405的水流体积与水样管412的体积相同，在外漂浮圈3和防护结构5的高压气体作用下，推动第一通道403和第二通道405内的液体完全流入至第一个水样管412，在水流完全流入至水样管412后，第一个水样管412内漂浮板417漂浮至水样管412上端口，漂浮板417外周固定套接的环形永磁铁418与铁磁性限位环415吸合在一起，对第一个水样管412内的水样密封；在活塞401越过第一通道403后，活塞401将活塞401下部的水从阻尼孔409挤压出，在活塞401运动至第一限位环408后，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间的产生磁吸力，第一电磁铁406带动第一永磁铁419和活塞401向活塞筒402顶部运动，在运动至活塞筒402第一通道403的过程中，活塞401将河流中的水吸进活塞401下部，活塞401上部体积减小，第一通道403、第二通道405和外漂浮圈3和防护结构5气体压力增大，在越过第一通道403继续向活塞筒402顶部运动过程中，外漂浮圈3和防护结构5气体压力继续增大，由于第一通道403气体处于压缩状态，在越过第一通道403继续向活塞筒402顶部运动过程中，第一通道403与活塞401连通，活塞401下部体积增大，第一通道403内气体膨胀，在第一通道403内气体膨胀作用下，河道内的水不会再被抽进活塞401的下部，因此活塞筒402内的水运动至第一通道403位置后不在上升，在活塞筒402运动至顶部后第二电磁节气阀407关闭、并关闭第一电磁铁406。
31.在需要再次进行采集水样时，第一电磁节气阀404开启，通过控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力，第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408处，在第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408过程中，活塞401将活塞401下部气体增压，并将第一通道403内的水挤出，同时活塞401将大气内的空气吸进活塞401上部，在在第一永磁铁419推动活塞401越过第一通道403后，由于第一通道403通过活塞401上部空间与大气连通，第一通道403内高压气压排出，与大气气压处于平衡状态，在第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408后，关闭第一电磁节气阀404，在第一电磁节气阀404关闭后，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间的产生磁吸力，同时开启第二电磁节气阀407，第一电磁铁406带动第一永磁铁419和活塞401向活塞筒402顶部运动，在运动至活塞筒402顶部的过程中，活塞401将河流中的水吸进活塞401下部，同时活塞401上部的气体被压缩，上部气压增大，之后开启第三电磁节气阀416和第一电磁节气阀404，再次控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力，在阻尼孔409的作用下，在活塞401下行至第一通道403高度处过程中，活塞筒402内的水向第一通道403和第二通道405方向流动，在活塞401越过第一通道403后，开启第二电磁节气
阀407，关闭第一电磁节气阀404和第三电磁节气阀416，第二电磁节气阀407开启后外漂浮圈3和防护结构5内高压气体进入活塞401上部，高压气体将推动第一通道403和第二通道405内的液体流动至第二个水样管412，在水进入第二个水样管412内时，第二个水样管412内漂浮板417漂浮，由于第三通道410到活塞401初始位置之间的体积与水样管412的体积相同，在活塞401下行至第一通道403高度处过程中，活塞筒402内的水流进第一通道403和第二通道405的水流体积与水样管412的体积相同，在外漂浮圈3和防护结构5的高压气体作用下，推动第一通道403和第二通道405内的液体完全流入至第二个水样管412，在水流完全流入至水样管412后，第二个水样管412内漂浮板417漂浮至水样管412上端口，漂浮板417外周固定套接的环形永磁铁418与铁磁性限位环415吸合在一起，对第二个水样管412内的水样密封；在活塞401越过第一通道403后，活塞401将活塞401下部的水从阻尼孔409挤压出，在活塞401运动至第一限位环408后，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间的产生磁吸力，第一电磁铁406带动第一永磁铁419和活塞401向活塞筒402顶部运动，在运动至活塞筒402第一通道403的过程中，活塞401将河流中的水吸进活塞401下部，活塞401上部体积减小，第一通道403、第二通道405和外漂浮圈3和防护结构5气体压力增大，在越过第一通道403继续向活塞筒402顶部运动过程中，外漂浮圈3和防护结构5气体压力继续增大，由于第一通道403气体处于压缩状态，在越过第一通道403继续向活塞筒402顶部运动过程中，第一通道403与活塞401连通，活塞401下部体积增大，第一通道403内气体膨胀，在第一通道403内气体膨胀作用下，河道内的水不会再被抽进活塞401的下部，因此活塞筒402内的水运动至第一通道403位置后不在上升，在活塞筒402运动至顶部后第二电磁节气阀407关闭、并关闭第一电磁铁406。重复上述操作即可完成不同位置、在不同时间进行多处水样采集，从而提高装置的实用性。
32.在装置随着水流移动过程中，电脑端获得的声纳图像进行分析，当分析出承接板1前方存在较低高度的垂直瀑布时，开启第二电磁节气阀407，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力，第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408处，并保持在第一限位环408位置，在第一永磁铁419推动活塞401运动至第一限位环408过程中，活塞401将活塞401下部气体增压，并将第一通道403内的水挤出，使第一通道403与外漂浮圈3和防护结构5连通，通过减小外漂浮圈3和防护结构5气体压力，增大外漂浮圈3和防护结构5的缓冲时间，减小装置受到的冲击力。承接板1被一百八十度翻转过来，此时，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53最先与水面接触，由于第一通道403与外漂浮圈3和防护结构5连通，通过减小外漂浮圈3和防护结构5气体压力，增大外漂浮圈3和防护结构5的缓冲时间，减小装置受到的冲击力，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53同时并为承接板1提供浮力，紧接着，一号复位架51、二号复位架52和三号复位架53借助自身的弧形过渡的拱形设计减小了水的阻力并带动承接板1和内漂浮圈2翻转后复位，此时承接板1翻转过来，通过第一电磁铁406、第一永磁铁419、第一通道403和外漂浮圈3和防护结构5等之间的相互配合，在翻转前使外漂浮圈3和防护结构5与第三通道410和第四通道411连通，一方面通过扩大体积，减小外漂浮圈3和防护结构5气体压力，增大外漂浮圈3和防护结构5的缓冲时间，减小装置受到的冲击力，第二方面，在翻转前使外漂浮圈3和防护结构5与第三通道410和第四通道411连通，导致该装置再翻转后环形永磁铁418与铁磁性限位环415吸合，从而避免水样管412无法收集水样的情况发生，从而提高装置的可靠性。
33.在翻转完成后，通过控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁吸力，使活塞401运动至活塞筒402顶部，在活塞401运动至活塞筒402顶部后，第二电磁节气阀407关闭。
34.在装置随着水流移动过程中，电脑端获得的声纳图像进行分析，当分析出承接板1前方存在障碍物时，控制第一电磁铁406，使第一电磁铁406与第一永磁铁419之间产生磁斥力和磁吸力，使活塞401在第一通道到活塞筒402底部内往复运动，通过使扩大体积或减小体积，使外漂浮圈3和防护结构5收缩或膨胀，在外漂浮圈3和防护结构5膨胀或收缩时，撞击障碍物，使装置远离障碍物。
35.在完成勘测后，通过将水样管412从卡接槽413内取出，通过向水样管412内推动堵头，使堵头与孔洞的分离，压缩弹簧1001变形，同同时对环形永磁铁418施加一定压力，使环形永磁铁418与铁磁性限位环416分离，从而将水样管412内的水样取出，在重力作用下，环形永磁铁418下沉至水样管412底部。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。