一种地下水流速多点检测装置的制作方法

1.本发明涉及地下水检测装置技术领域，具体是一种地下水流速多点检测装置。


背景技术：

2.地下水在渗流作用下，对水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件等均有重大影响，如滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害过程中地下水渗流均扮十分重要；地下水渗流还影响地下构筑物水文地质条件、坝基管涌渗漏等。此外，地下水渗流作用引起土壤溶质运移，故地下水渗流对土体修复及农业科学亦有重要意义，故而，对地下水流速的检测尤为重要。
3.地下水流速的测得方法较多，传统方法主要分为抽水试验法和示踪法，传统的抽水试验法，不适用于单井监测，且耗时费力，示踪法又有放射性同位素示踪法、电位差法、热示踪法等，电位差法是通过注入盐溶液或蒸馏水等改变地下水电位，以传感器测得电位场在时间空间上的变化进而获得地下水流速流向，放射性同位素示踪法所需放射性物质可能对人体及环境造成危害，基于示踪剂的示踪法，所使用示踪剂可与地下水及岩土体发生离子交换、吸附、沉淀等理化反应，影响测量结果；同时，示踪剂投源机制亦不利于实现长期自动化监测，热示踪法对热敏元件的精度要求较高，随着经济与科技水平的发展，人们对地下水流速的测定提出了更高的要求。
4.然而，现有的对地下水流速测量的装置仍具有以下问题：
5.(1)由于地下水的深度通常较深，现有的检测装置的末端仅通过绳索固定，在对地下水流速的检测过程中，会在地下水流的作用下发生无规律的晃动，会影响测试结果的准确性；
6.(2)现有的对地下水流速的检测装置通常都会对地下水源的水质产生不良影响，且测试结果受环境因素的影响很大，无法检测出地下水流速在一段时间内的动态变化。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种地下水流速多点检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.本发明的技术方案是：一种地下水流速多点检测装置，其特征在于：包括有管桩，所述管桩的旁侧设置有一组升降组件，所述管桩的下方设置有一组角度调整组件，角度调整组件的下方设置有一组驱动组件，所述驱动组件的下方设置有多组流速测量组件；
9.其中，角度调整组件包括有圆形固定腔体、多条导轨、多个滑动块、多根压紧弹簧以及多个滑块，多条所述导轨沿着所述圆形固定腔体的圆周方向间隔设置在所述圆形固定腔体的顶部，每个滑动块均与一条所述导轨对应，每个滑动块均与对应的导轨滑动配合，每个滑块均与一条导轨对应，每个滑块均设置在对应的导轨上，且每个滑块均通过一根压紧弹簧与靠近滑块的一个滑动块固定连接，每个滑块的顶部均设置有一个连接杆，每个滑动块远离压紧弹簧的一侧均转动连接有一个固定轴，每个固定轴上均固定连接有一个辊轮。
10.进一步的，所述角度调整组件还包括有第一步进式电机、转动盘、转轴以及多根推动杆，所述第一步进式电机竖直设置在所述圆形固定腔体的顶部，所述转动盘的底部与所述第一步进式电机的输出端固定连接，所述转轴设置在所述转动盘的顶部，且所述转轴与所述转动盘为同心设置，多根所述推动杆均沿着所述转动盘的圆周方向设置在所述转动盘的底部，每根推动杆均与所述转动盘铰接，每根所述推动杆均与一个连接杆对应，每根推动杆远离转动盘的一侧均与对应的连接杆铰接。
11.进一步的，所述转轴上套设有多个转轮，每个转轮均与一个固定轴对应，每个转轮与对应的固定轴之间均通过一条同步带传动连接。
12.进一步的，所述升降组件包括有收卷轮、固定架、导向轮、电缆绳以及多根固定绳，所述收卷轮设置在所述管桩顶部的一侧，所述固定架设置在所述管桩的顶部，所述电缆绳转动连接在所述固定架上，所述电缆绳的末端绕设在在所述收卷轮上，所述电缆绳远离收卷轮的一端设置有一个旋转接头，多根所述固定绳沿着所述旋转接头的圆周方向间隔设置在旋转接头的底部，每根所述固定绳的底部均与所述圆形固定腔体的顶部固定连接。
13.进一步的，所述驱动组件包括有第二步进式电机、驱动齿轮、多个从动齿轮以及多个连接轴，所述圆形固定腔体的内部呈中空状，所述第二步进式电机竖直设置在所述圆形固定腔体的底部内壁上，所述驱动齿轮套设在所述第二步进式电机的输出轴上，多个连接轴间隔设置在所述圆形固定腔体的底部内壁上，且每个连接轴均与所述圆形固定腔体转动连接，每个连接轴均与一个从动齿轮对应，每个从动齿轮均设置在对应的连接轴的顶部，每个从动齿轮均通过一组齿轮组与所述驱动齿轮传动连接。
14.进一步的，每组所述流速测量组件均包括有圆柱形空腔、塑料球体、安装仓、两组挡板以及两组开合部件，所述圆柱形空腔设置在一个连接轴的底部，所述圆柱形空腔的内部呈中空状，且圆柱形空腔的两侧均开设有圆形通孔，所述塑料球体设置在所述圆柱形空腔的内部，所述安装仓设置在所述圆柱形空腔的底部，所述圆柱形空腔以及安装仓上均开设有两组滑槽，每组挡板均与一组滑槽对应，每组挡板均与对应的滑槽滑动配合。
15.进一步的，每组开合部件均包括有固定座、防水电机、控制器、滑动座以及齿条，所述固定座设置在所述安装仓内壁的底部，所述防水电机设置在固定座的顶部，所述滑动座竖直设置在所述防水电机的旁侧，所述齿条滑动连接在所述滑动座上，所述防水电机的输出端上设置有一个连接齿轮，所述连接齿轮与齿条啮合，所述齿条的顶部与所述挡板的底部固定连接。
16.进一步的，所述圆形固定腔体的底部设置有一个连接柱，所述连接柱的底部设置有一块流向测试板。
17.进一步的，所述流向测试板远离连接柱的一端设置有一个陀螺仪，所述流向测试板的两侧外壁上均设置有多组薄膜压力传感器。
18.进一步的，每组所述挡板的两侧均设置有一个压力感应器，所述安装仓内设置有一个计时器，所述薄膜压力传感器、压力感应器以及计时器均与控制器电性连接。
19.本发明通过改进在此提供一种地下水流速多点检测装置，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
20.其一：本发明在角度调整组件的作用下，能够使得多组流速测量组件能够稳定地与管桩的内壁相连接，不会在地下水水流的作用下发生晃动，保证检测结果的准确性，具体
的，第一步进式电机工作，带动转动盘转动，转动盘会带动推动杆运动，推动杆继续带动连接杆运动，进而带动多个滑块沿着滑轨运动，随着滑块的运动，会通过压紧弹簧带动滑动块运动，进而带动多组辊轮向着管桩的内壁移动，使得多组辊轮均与管桩的内壁相贴合，从而将圆形固定腔体下方的多组流速测量组件以及流向测试板固定，不会在地下水流中发生晃动，以解决背景技术中提出的现有的检测装置会在地下水流的作用下发生无规律的晃动，从而影响测试结果准确性的技术问题。
21.其二：本发明在多组流速测量组件的作用下，不会对地下水源的水质产生不良影响，且测试结果不会受环境因素的影响，还能够检测出地下水流速在一段时间内的动态变化，具体的，当圆柱形空腔没入水中，随着流向测试板与地下水的流向相一致后，圆柱形空腔也会与地下水的流向保持一致，此时测量得到的地下水的流速值会更加精确，靠近塑料球体的一组挡板在第二步进式电机的作用下向下运动，与塑料小球脱离，控制器通过计算求得此时地下水的流速，该测试过程不受外界环境变化的影响，之后多组圆柱形空腔旋转180
°
，重复上述过程，可检测出在一段时间内，地下水流速的变化，以解决背景技术中提出的现有的对地下水流速的检测装置通常都会对地下水源的水质产生不良影响，且测试结果受环境因素的影响很大，无法检测出地下水流速在一段时间内的动态变化的技术问题。
22.其三：本发明中，在固定绳与电缆绳之间设置旋转接头，能够使得圆形固定腔体在转动时不会使的电缆绳发生卷曲，从而延长本装置的使用寿命。
23.其四：本发明中，第一步进式电机工作，带动转动盘转动，转动盘会带动推动杆运动，推动杆继续带动连接杆运动，进而带动多个滑块沿着滑轨运动，随着滑块的运动，会通过压紧弹簧带动滑动块运动，进而带动多组辊轮向着管桩的内壁移动，使得多组辊轮均与管桩的内壁相贴合，此时，转轮与对应的固定轴之间的同步带会被张紧，从而驱动多组辊轮转动，在能保证流速测量组件能够稳定地固定在管桩中同时，还能够驱动流向测试板在地下水中转动。
24.其五：本发明中，在压紧弹簧的作用下，在转动盘一定的角度范围内，辊轮会始终与管桩的内壁贴合，此时，转轮与对应的固定轴之间的距离不会发生变化，在同步带的作用下，会继续带动辊轮转动，从而驱动圆形固定腔体下方的流向测试板在地下水中转动的同时能够保持稳定，不随着水流发生晃动，而影响测试结果的准确性，当测试结束时，转动盘继续转动，使得多个滑动块向转动盘的方向移动，将多个辊轮收回，从而能够顺利地将本装置回收。
25.其六：本发明中，辊轮转动会带动流向测试板在地下水中转动，当控制器检测到流向测试板两侧外壁上多组薄膜压力传感器的数值处于最低值时停止转动，此时流向测试板的方向与地下水的流向一致，控制器记录此时流向测试板上陀螺仪上的数据，进而得出地下水的流向数据，当地下水的流动角度发生变化时，辊轮继续带动流向测试板，能够对地下水的检测出地下水流向的角度变化范围。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
27.图1是本发明的立体结构示意图；
28.图2是本发明的立体结构剖视示意图；
29.图3是本发明中升降组件的部分立体结构示意图；
30.图4是本发明中角度调整组件的立体结构示意图；
31.图5是图4中a处放大图；
32.图6是图4中b处放大图；
33.图7是本发明中角度调整组件的部分立体结构示意图；
34.图8是图7中c处放大图；
35.图9是本发明中驱动组件的立体结构剖视示意图；
36.图10是图9中d处放大图；
37.图11是本发明中流速测量组件的立体结构示意图；
38.图12是本发明中流速测量组件的立体结构剖视示意图；
39.图13是图12中e处放大图。
40.附图标记说明：1、收卷轮；2、电缆绳；3、固定架；4、导向轮；5、管桩；6、旋转接头；7、固定绳；8、圆形固定腔体；9、第一步进式电机；11、安装仓；12、圆柱形空腔；13、导轨；14、转动盘；15、连接杆；16、推动杆；17、同步带；18、转轴；19、转轮；20、辊轮；21、固定轴；22、滑动块；23、压紧弹簧；24、滑块；25、连接轴；26、从动齿轮；27、齿轮组；28、连接柱；29、流向测试板；30、第二步进式电机；31、驱动齿轮；32、挡板；33、压力感应器；34、塑料球体；35、圆形通孔；36、固定座；37、防水电机；38、连接齿轮；39、滑动座；40、齿条；41、滑槽。
具体实施方式
41.下面对本发明进行详细说明，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。
42.实施例一：
43.本发明通过改进在此提供一种地下水流速多点检测装置，如图1-图13所示，包括有管桩5，所述管桩5的旁侧设置有一组升降组件，所述管桩5的下方设置有一组角度调整组件，角度调整组件的下方设置有一组驱动组件，所述驱动组件的下方设置有多组流速测量组件；
44.其中，角度调整组件包括有圆形固定腔体8、多条导轨13、多个滑动块22、多根压紧弹簧23以及多个滑块24，多条所述导轨13沿着所述圆形固定腔体8的圆周方向间隔设置在所述圆形固定腔体8的顶部，每个滑动块22均与一条所述导轨13对应，每个滑动块22均与对应的导轨13滑动配合，每个滑块24均与一条导轨13对应，每个滑块24均设置在对应的导轨13上，且每个滑块24均通过一根压紧弹簧23与靠近滑块24的一个滑动块22固定连接，每个滑块24的顶部均设置有一个连接杆15，每个滑动块22远离压紧弹簧23的一侧均转动连接有一个固定轴21，每个固定轴21上均固定连接有一个辊轮20；使用者将本装置放入预先钻好的管桩5中，并通过升降组件调节电缆绳2的长度，使得圆形固定腔体8下方的多组流速测量组件没入地下水中，此时，多个辊轮20仍处于管桩5内。
45.具体的，所述角度调整组件还包括有第一步进式电机9、转动盘14、转轴18以及多根推动杆16，所述第一步进式电机9竖直设置在所述圆形固定腔体8的顶部，所述转动盘14
的底部与所述第一步进式电机9的输出端固定连接，所述转轴18设置在所述转动盘14的顶部，且所述转轴18与所述转动盘14为同心设置，多根所述推动杆16均沿着所述转动盘14的圆周方向设置在所述转动盘14的底部，每根推动杆16均与所述转动盘14铰接，每根所述推动杆16均与一个连接杆15对应，每根推动杆16远离转动盘14的一侧均与对应的连接杆15铰接，所述转轴18上套设有多个转轮19，每个转轮19均与一个固定轴21对应，每个转轮19与对应的固定轴21之间均通过一条同步带17传动连接；第一步进式电机9工作，带动转动盘14转动，转动盘14会带动推动杆16运动，推动杆16继续带动连接杆15运动，进而带动多个滑块24沿着滑轨运动，随着滑块24的运动，会通过压紧弹簧23带动滑动块22运动，进而带动多组辊轮20向着管桩5的内壁移动，使得多组辊轮20均与管桩5的内壁相贴合，此时，转轮19与对应的固定轴21之间的同步带17会被张紧，从而驱动多组辊轮20转动，进而驱动圆形固定腔体8沿着管桩5的内壁开始转动，在压紧弹簧23的作用下，在转动盘14转动一定的角度范围内，辊轮20会始终与管桩5的内壁贴合，此时，转轮19与对应的固定轴21之间的距离不会发生变化，在同步带17的作用下，会继续带动辊轮20转动，从而驱动圆形固定腔体8下方的流向测试板29在地下水中转动的同时能够保持稳定，不随着水流发生晃动，而影响测试结果的准确性，当测试结束时，转动盘14继续转动，使得多个滑动块22向转动盘14的方向移动，将多个辊轮20收回，从而能够顺利地将本装置回收。
46.具体的，所述升降组件包括有收卷轮1、固定架3、导向轮4、电缆绳2以及多根固定绳7，所述收卷轮1设置在所述管桩5顶部的一侧，所述固定架3设置在所述管桩5的顶部，所述电缆绳2转动连接在所述固定架3上，所述电缆绳2的末端绕设在在所述收卷轮1上，所述电缆绳2远离收卷轮1的一端设置有一个旋转接头6，多根所述固定绳7沿着所述旋转接头6的圆周方向间隔设置在旋转接头6的底部，每根所述固定绳7的底部均与所述圆形固定腔体8的顶部固定连接；收卷轮1转动，能够根据地下水深度的不同调节电缆绳2的长度，在固定绳7与电缆绳2之间设置旋转接头6使得圆形固定腔体8在转动时不会使的电缆绳2发生卷曲，从而延长本装置的使用寿命。
47.具体的，所述驱动组件包括有第二步进式电机30、驱动齿轮31、多个从动齿轮26以及多个连接轴25，所述圆形固定腔体8的内部呈中空状，所述第二步进式电机30竖直设置在所述圆形固定腔体8的底部内壁上，所述驱动齿轮31套设在所述第二步进式电机30的输出轴上，多个连接轴25间隔设置在所述圆形固定腔体8的底部内壁上，且每个连接轴25均与所述圆形固定腔体8转动连接，每个连接轴25均与一个从动齿轮26对应，每个从动齿轮26均设置在对应的连接轴25的顶部，每个从动齿轮26均通过一组齿轮组27与所述驱动齿轮31传动连接；第二步进式电机30工作，带动驱动齿轮31转动，驱动齿轮31在齿轮组27的传动作用下，能够带动从动齿轮26转动，进而带动连接轴25转动，从而使得连接轴25转动时带动位于连接轴25底部的圆柱形空腔12转动。
48.具体的，每组所述流速测量组件均包括有圆柱形空腔12、塑料球体34、安装仓11、两组挡板32以及两组开合部件，所述圆柱形空腔12设置在一个连接轴25的底部，所述圆柱形空腔12的内部呈中空状，且圆柱形空腔12的两侧均开设有圆形通孔35，所述塑料球体34设置在所述圆柱形空腔12的内部，所述安装仓11设置在所述圆柱形空腔12的底部，所述圆柱形空腔12以及安装仓11上均开设有两组滑槽41，每组挡板32均与一组滑槽41对应，每组挡板32均与对应的滑槽41滑动配合；当每组流速测量组件均没入地下水之后，第一步进电
机工作，带动多组流速测量组件转动，当地下水的流动方向与圆柱形空腔12处于同一方向时停止转动。
49.具体的，每组开合部件均包括有固定座36、防水电机37、控制器、滑动座39以及齿条40，所述固定座36设置在所述安装仓11内壁的底部，所述防水电机37设置在固定座36的顶部，所述滑动座39竖直设置在所述防水电机37的旁侧，所述齿条40滑动连接在所述滑动座39上，所述防水电机37的输出端上设置有一个连接齿轮38，所述连接齿轮38与齿条40啮合，所述齿条40的顶部与所述挡板32的底部固定连接；防水电机37工作，带动连接齿轮38转动，连接齿轮38转动，进而带动齿条40沿着滑动座39的方向移动，进而驱动两组挡板32在竖直方向运动，从而实现对塑料球体34在地下水中的运动进行调节。
50.具体的，所述圆形固定腔体8的底部设置有一个连接柱28，所述连接柱28的底部设置有一块流向测试板29；流向测试板29用于对地下水的流向进行有效测量。
51.具体的，所述流向测试板29远离连接柱28的一端设置有一个陀螺仪，所述流向测试板29的两侧外壁上均设置有多组薄膜压力传感器；辊轮20转动会带动流向测试板29在地下水中转动，当控制器检测到流向测试板29两侧外壁上多组薄膜压力传感器的数值处于最低值时停止转动，此时流向测试板29的方向与地下水的流向一致，控制器记录此时流向测试板29上陀螺仪上的数据，进而得出地下水的流向数据。
52.具体的，每组所述挡板32的两侧均设置有一个压力感应器33，所述安装仓11内设置有一个计时器，所述薄膜压力传感器、压力感应器33以及计时器均与控制器电性连接；每组圆柱形空腔12的初始角度均与流向测试板29相平行，当圆柱形空腔12没入水中后，随着流向测试板29与地下水的流向相一致后，圆柱形空腔12也会与地下水的流向保持一致，此时测量得到的地下水的流速值会更加精确，靠近塑料球体34的一组挡板32在防水电机37的作用下向下运动，与塑料小球脱离，计时器开始计时，之后塑料小球会在水流的作用下沿着圆柱形空腔12运动，当塑料小球撞击到另一组挡板32上的压力感应器33时，计时停止，计时器记录塑料小球的运动时间t，由于塑料小球的运动距离始终为两组挡板32之间的间距s，控制器根据v＝s，求得此
53.t
54.时地下水的流速v，之后多组圆柱形空腔12旋转180
°
，重复上述过程，可检测出在一段时间内，地下水流速的变化；控制器的型号为spc-stw-1810，薄膜压力传感器的型号为fsr-a406，压力感应器33的型号为lfc-50，计时器的型号为lmc555ctp/nopb。
55.工作原理：使用者将本装置放入预先钻好的管桩5中，并通过收卷轮1的转动，调节电缆绳2的长度，使得圆形固定腔体8下方的多组流速测量组件没入地下水中，此时，多个辊轮20仍处于管桩5内；
56.在固定绳7与电缆绳2之间设置旋转接头6使得圆形固定腔体8在转动时不会使的电缆绳2发生卷曲，从而延长本装置的使用寿命；
57.第一步进式电机9工作，带动转动盘14转动，转动盘14会带动推动杆16运动，推动杆16继续带动连接杆15运动，进而带动多个滑块24沿着滑轨运动，随着滑块24的运动，会通过压紧弹簧23带动滑动块22运动，进而带动多组辊轮20向着管桩5的内壁移动，使得多组辊轮20均与管桩5的内壁相贴合，此时，转轮19与对应的固定轴21之间的同步带17会被张紧，从而驱动多组辊轮20转动，进而驱动圆形固定腔体8沿着管桩5的内壁开始转动；
58.在压紧弹簧23的作用下，在转动盘14转动一定的角度范围内，辊轮20会始终与管桩5的内壁贴合，此时，转轮19与对应的固定轴21之间的距离不会发生变化，在同步带17的作用下，会继续带动辊轮20转动，从而驱动圆形固定腔体8下方的流向测试板29在地下水中转动的同时能够保持稳定，不随着水流发生晃动，而影响测试结果的准确性，当测试结束时，转动盘14继续转动，使得多个滑动块22向转动盘14的方向移动，将多个辊轮20收回，从而能够顺利地将本装置回收；
59.辊轮20转动会带动流向测试板29在地下水中转动，当控制器检测到流向测试板29两侧外壁上多组薄膜压力传感器的数值处于最低值时停止转动，此时流向测试板29的方向与地下水的流向一致，控制器记录此时流向测试板29上陀螺仪上的数据，进而得出地下水的流向数据，当地下水的流动角度发生变化时，辊轮20继续带动流向测试板29，能够对地下水的检测出地下水流向的角度变化范围；
60.每组圆柱形空腔12的初始角度均与流向测试板29相平行，当圆柱形空腔12没入水中后，随着流向测试板29与地下水的流向相一致后，圆柱形空腔12也会与地下水的流向保持一致，此时测量得到的地下水的流速值会更加精确，靠近塑料球体34的一组挡板32在防水电机37的作用下向下运动，与塑料小球脱离，计时器开始计时，之后塑料小球会在水流的作用下沿着圆柱形空腔12运动，当塑料小球撞击到另一组挡板32上的压力感应器33时，计时停止，计时器记录塑料小球的运动时间t，由于塑料小球的运动距离始终为两组挡板32之间的间距s，控制器根据求得此时地下水的流速v，之后多组圆柱形空腔12旋转180
°
，重复上述过程，可检测出在一段时间内，地下水流速的变化。
61.以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。