一种预埋式液位监测仪及预埋方法

1.本发明涉及城市内涝路面积水监测领域技术领域，尤其涉及一种预埋式液位监测仪及预埋方法。


背景技术：

2.城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象，造成内涝的原因是降雨强度大，范围集中，同时下水管道的堵塞，使得排水不及时，进而使得降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长可能形成积水，国内一些城市排水管管道老化，排水标准比较低，有的地方排水设施就不健全，不完善，排水系统建设滞后是造成内涝的一个重要原因，另外，城市大量的硬质铺装，如柏油路、水泥路面，降雨时水渗透性不好，不容易入渗，也容易形成这段路面的积水，市政人员到达指定位置进行目测，判定是否有积水的可能，当需要时，前去进行清理，使得在暴雨季节时，市政人员的劳动强度过大，且可能清理不及时，影响交通，甚至影响人民的生命安全。
3.为了解决上述问题，需要设计一种能够监测积水深度的预埋式液位监测仪。预埋式液位监测仪通过积水探测器超声波接口监测地面积水深度，并通过内置gprs/4g/nb-iot等通信方式上报云服务器，为行业用户指挥决策提供数据支持，提升城市水文监测能力。同时可通过lora通信方式传送至附近监测主机进行现场预警指示。
4.同时，为了便于通信，需要在预埋式液位监测仪内置电源，电源的供电一般需要满足预埋式液位监测仪待机五年，但是电源在密封的环境下工作会产生大量的热量，若不能及时将这些热量导出，容易影响预埋式液位监测仪内部元器件的工作。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种预埋式液位监测仪。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预埋式液位监测仪，包括：盖体，所述盖体适于安装液位传感器；外壳体，所述外壳体的顶部开设有一适于安装盖体的安装槽，所述外壳体底部开设有一蓄水槽；内套筒，所述内套筒滑动连接在所述外壳体的内侧壁，所述内套筒的内侧壁安装有电路板，所述内套筒的底部密封，所述内套筒的内侧壁一体设置有一台阶，且所述台阶上安装有绝缘板，以及所述台阶适于容纳电源，电源、电路板和液位传感器电性相连；顶杆，所述顶杆转动连接在所述内套筒的底部，所述顶杆能够延伸出所述外壳体的底端面，且所述顶杆与所述内套筒的长度之和等于所述安装槽的槽底与外壳体的底部之间的距离，所述顶杆位于凸出外壳体的一端设置有抓土部；挡板，所述挡板与所述外壳体转动连接，且所述挡板位于所述蓄水槽的开口处，所述挡板被所述顶杆穿过，且所述挡板与所述顶杆螺纹连接，所述挡板的底端面上设置有若干推土部，各推土部周向均匀分布；其中向泥土地面按压所述外壳体以使所述顶杆顶推所述内套筒的上端面滑动至与所述安装槽的槽底齐平时，所述顶杆正向转动通过挡板带动各推土部推开泥土；安装所述盖体后按压所述内套筒，所述顶杆反向转动带动各抓土部抓紧地面。
7.进一步地，所述推土部包括固定在所述挡板端面的凸楞，和固定在所述凸楞侧壁的推土刀，所述凸楞为弧形，所述推土刀位于所述凸楞的外侧，所述推土刀的纵截面面积由靠近所述挡板的一端向远离所述挡板的一端逐渐减小，以及所述凸楞的内侧设置有一斜坡，其中所述顶杆联动所述挡板正向转动时，所述推土刀能够推开泥土并依次经过所述凸楞和所述斜坡。
8.进一步地，所述抓土部包括固定在所述顶杆凸出所述外壳体一端的若干抓杆，各抓杆周向均匀分布且各抓杆呈伞状，以及所述抓杆的端部固定连接有一向下倾斜的卡爪，所述卡爪向所述凸楞的内侧延伸；其中所述顶杆反向转动带动各卡爪插入泥土地面。
9.进一步地，所述安装槽的底壁开设有一环形的密封槽，且所述密封槽内设置有密封环，其中所述密封环能够抵触所述盖体的底壁以密封所述盖体和所述外壳体。
10.进一步地，所述密封环能够凸出所述内套筒的上端面；所述盖体的底壁固定连接有一按压环，所述按压环位于与所述密封槽相对应的位置上，其中安装所述盖体时，所述按压环能够将密封环向内套筒方向引导弯折。
11.进一步地，所述安装槽的槽底还开设有一环形的溢水槽，所述溢水槽内开设有若干冷却槽，所述冷却槽与所述蓄水槽连通，且所述冷却槽螺旋设置，其中由所述盖体与所述安装槽之间渗入溢水槽的积水，能够从所述冷却槽螺旋冲出至蓄水槽内。
12.进一步地，贯穿所述挡板和所述凸楞开设有若干排水孔，所述排水孔适配有堵头，所述蓄水槽内设置有一可升降的浮块，各堵头分别固定在所述浮块底部，其中积水流入所述蓄水槽内后，所述浮块能够带动各堵头从排水孔脱出。
13.进一步地，所述内套筒的外侧壁开设有若干轴向延伸的滑动槽，且所述外壳体的内侧壁设置有与所述滑动槽适配的滑动块。
14.另一方面，本发明还提供了一种预埋式液位监测仪的预埋方法，包括如上所述的一种预埋式液位监测仪。
15.进一步地，挖开泥土地面并形成一个土坑，并在坑底的中部堆积一个土堆；将外壳体置于土坑内，使得顶杆与土堆的顶部接触；按压外壳体，使得顶杆向上顶推内套筒至与安装槽的内底壁齐平；通过挡板转动带动各推土部推开泥土；将盖体安装在安装槽内，盖体按压内套筒使得顶杆凸出外壳体的内底壁；顶杆反向转动带动各抓土部抓紧地面。
16.本发明的有益效果是，本发明的一种预埋式液位监测仪及其预埋方法，安装外壳体时，通过推土刀的设置将土堆推平并夯实，再在安装盖体时，内套筒推动顶使得抓杆插回夯实的泥土中，以保证液位监测仪的预固定稳定性。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
18.图1是本发明的液位监测仪的优选实施例的立体图；图2是本发明的盖体的优选实施例的立体图；图3是本发明的外壳体的优选实施例的第一立体图；图4是本发明的外壳体与内套筒的优选实施例的半剖视图；图5是本发明的绝缘板的优选实施例的立体图；图6是本发明外壳体的优选实施例的第二立体图；
图7是图6中a部分局部放大图；图8是图6中b部分局部放大图；图9是图4中c部分局部放大图。
19.图中：盖体1、安装架11、侧板12、液位传感器13、按压环14；外壳体2、安装槽21、蓄水槽22、密封槽23、密封环24、堵头25、浮块26、滑动块27、溢水槽28、冷却槽29；内套筒3、台阶31、电源32、电源容纳腔33、绝缘板34、穿线孔341、通气孔342、电路板35、转动槽36、滑动槽37；顶杆4、转动块41、抓土部5、抓杆51、卡爪52；挡板6、排水孔61；推土部7、凸楞71、推土刀72、斜坡73。
具体实施方式
20.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
21.实施例一如图1至图9所示，预埋式液位监测仪主要应用于城市内涝路面积水监测领域，有积水时，根据设置的采集周期定时采集水位，可实时监测低洼路段的积水情况，有效帮助管理者了解实时积水实况，为城市防灾减灾指挥调度决策提供数据支持，为公众出行提供方便，避免公众生命财产遭受损失，广泛适用于城市管理、市政交通道路、住宅小区、低洼地带、底下停车场、物流园区、农业灌区、旅游景区等场景。现有的预埋式液位监测仪是针对城市内涝难题，结合多年城市防灾减灾经验及城市积水特点研发而成，具有体积小巧，埋入路面即可实现积水监测，具有施工规模小、城市景观影响小、测量精度高等特点。然而现有的预埋式液位监测仪在安装时，直接在泥土上挖开一个凹坑，将液位监测仪放在该凹坑内，并对该液位监测仪进行预先固定后，再将地坪浇至跟液位监测仪齐平，这样的方式具有如下缺点：首先，对液位监测仪进行预固定需额外准备一套稳固机构，成本较高且安装比较麻烦；再而由于整个液位监测仪预埋在地面中，为了长时间使用会直接在液位监测仪内预置一个电源32，但是电源32在供电过程中会产生热量，若不能及时将热量排出，会影响液位监测仪中的元器件的使用寿命。因此，需要设计一种改进的预埋式液位监测仪，具体结构如下：盖体1，该盖体1用于安装监测积水水位的液位传感器13，具体地安装方式如下，在盖体1的盖合侧端面中部安装有一个安装架11，该安装架11的两侧延伸有侧板12，该安装架11为筒状结构，其中心形成一个适于安装液位传感器13的安装位，在液位传感器13安装在安装位后，通过螺栓穿过侧板12固定在盖体1上，以实现液位传感器13的安装。
22.外壳体2，该外壳体2即为整个液位监测仪的保护壳，其能起到液位监测仪侧壁防水的效果，
且避免泥土进入到液位监测仪内，外壳体2的纵截面呈“t”形，使得外壳体2分为上部和下部两部分，在外壳体2的上部开设有安装槽21，该安装槽21由外壳体2的上部的上端面向下延伸，该安装槽21与盖体1相适配，盖体1通过螺栓旋紧在安装槽21内以完成盖体1的安装。在外壳体2的下部底端面开设一蓄水槽22，该蓄水槽22的设置相比于传统的液位监测仪底部密封的结构，相当于底部抬高之后以适于底部蓄水，以对整个液位监测仪进行降温冷却。
23.内套筒3，该内套筒3滑动连接在外壳体2的内侧壁，具体地该内套筒3沿外壳体2的轴向滑动，内套筒3的底部密封，在内套筒3的内侧壁一体设置有一台阶31，该台阶31由内套筒3的底部向上延伸并在其内部形成一电源容纳腔33，在该电源容纳腔33内安装电源32，在台阶31的上端面安装有绝缘板34，在绝缘板34与液位传感器13之间设置有电路板35，电源32、电路板35和液位传感器13电性相连，具体地，在绝缘板34的中部开设有一穿线孔341，以适于电源32与电路板35之间线路的连接；为了安装绝缘板34，绝缘板34通过多个螺栓固定在台阶31的上端面，通过绝缘板34使得电源32限位在电源容纳腔33内，同时且在绝缘板34上开设有通气孔342，以使电源32工作时在电源容纳腔33内产生的热量向上传递，避免在一个较小的密闭环境中过热引发爆炸的情况。
24.顶杆4，该顶杆4转动连接在内套筒3的底部，具体的，在内套筒3的底部中心开设有一个截面为“t”型的转动槽36，在该转动槽36内适配有一截面为“t”型的转动块41，顶杆4便一体安装在转动块41底部，以实现顶杆4的转动，在液位监测仪安装前，顶杆4的底部是伸出外壳体2的底端面的，进而在安装液位监测仪的时候，通过按压外壳体2可以使得顶杆4推动内套筒3向上滑动，而顶杆4最多被顶推至与外壳体2的底端面齐平，而此时内套筒3的上端面需要与安装槽21的内底壁齐平，因此，所述顶杆4与所述内套筒3的长度之和等于所述安装槽21的槽底与外壳体2的底部之间的距离，同时在顶杆4位于凸出外壳体2的一端设置有抓土部5，通过抓土部5的设置，在按压内套筒3后，顶杆4会再次伸出外壳体2的底端面，通过抓土部5抓紧泥土以实现对液位监测仪的预固定，以便于浇地坪。
25.具体地抓土部5的结构是，在顶杆4凸出所述外壳体2一端有若干抓杆51，具体的抓杆51数量可以是六个，其数量在六个的时候相比于四个能够更好地站立在泥土上，而数量超过六个的时候，抓杆51与泥土的受力面过大从而影响到按压外壳体2时顶杆4的上升；各抓杆51周向均匀分布在顶杆4的底端面上，各抓杆51分布成伞状，以便于抓杆51纵向插入泥土中进行预固定，为了进一步提高也为监测仪的预固定稳定性，可以在抓杆51的端部设置卡爪52，卡爪52向下倾斜以便于顶杆4向下顶推时卡爪52横向插入泥土中，以使整个液位监测仪获得更好的抓地效果。
26.挡板6，该挡板6与外壳体2转动连接，且该挡板6位于蓄水槽22的开口处，挡板6为一圆盘，挡板6能够将蓄水槽22密封起来，使得蓄水槽22内能够积蓄积水并从底部对电源容纳腔33进行冷却，以保证电路板35及液位传感器13的使用寿命；该挡板6被被顶杆4穿过，且该挡板6与顶杆4螺纹连接，这使得顶杆4升降的时候挡板6会发生转动，同时，在挡板6的底端面设置有若干推土部7，各推土部7周向均匀分布，在顶杆4抬升过程中顶杆4驱动挡板6转动，挡板6转动带动各推土部7将挡板6下方的泥土向外壳体2的外侧壁外推动，以铺平液位监测仪
底部的泥土，以保证液位监测仪的站立稳定性。
27.具体的推土部7的结构如下，在挡板6的底端面具有若干凸楞71，这些凸楞71为弧段，且该弧的凸楞方向朝向顶杆4上升时挡板6的转动方向，在凸楞71的外侧一体设置有一推土刀72，该推土刀72的截面为直角三角形，该直角三角形的短边直角边靠着凸楞71，长边直角边贴合挡板6，斜边朝向凸楞71的外侧，这样在顶杆4上升时带动挡板6转动，推土刀72跟随挡板6转动使得推土刀72拨开泥土，凸楞71为弧段的设计使得推土刀72也适应为弧段，则泥土能够沿推土刀72径向向外偏移，同时推土刀72将土堆推平；由于凸楞71的外侧设置推土刀72后土块不会堆积在凸楞71的外侧，但是土块越过推土刀72后依然会堆积在凸楞71的内侧，因此可以在凸楞71的内侧设置一斜坡73，该斜坡73的截面也为直角三角形，但是该直角三角形的长边直角边贴靠着凸楞71，短边直角边贴合挡板6，泥土依次经由推土刀72、凸楞71和斜坡73后至下一推土刀72，而不会残留在凸楞71上，以便于土堆的推平。
28.而作为一个液位监测仪，其整体是需要有一定的密封性要求的，具体可以采用如下结构，在安装槽21的底壁开设有一个环形的密封槽23，该密封槽23内设置有密封环24，密封环24凸出密封槽23，在安装盖体1后，顶杆4顶推内套筒3向上滑动以使密封环24与盖体1抵触，从而避免雨水进入到内套筒3内部，以保证液位传感器13、电路板35和电源32的使用寿命；在顶杆4上升至底端面与外壳体2的底端面齐平后，旋紧盖体1，盖体1能够按压密封环24使得密封环24向内套筒3方向弯折，进一步提高了盖体1与外壳体2的密封效果，同时内套筒3被按压即通过密封环24的顶推，顶杆4向下移动的距离等于密封环24的厚度，即密封环24的设置还实现了对内套筒3的向下按压。
29.为了保证密封环24向内套筒3的方向倾倒折弯，在盖体1的底壁固定连接一个按压环14，按压环14位于与密封槽23对应的位置处，按压环14的纵截面为一开口朝向密封槽23的弧线，在密封环24接触到按压环14后，密封环24会在按压环14的导向下向内套筒3的方向弯折，并延伸至内套筒3上方，避免密封环24向远离内套筒3的方向弯折而无法起到按压内套筒3的作用。
30.为了进一步提高密封效果，密封环24是由两个环体组成的，且这两个环体之间形成的面与按压环14的外侧面共面，在内套筒3被顶杆4顶推至与安装槽21的底壁齐平再然后安装盖体1时，靠近内套筒3一侧的环体先与按压环14接触，继续安装盖体1使得靠近内套筒3一侧的环体经由按压环14导向而弯折至内套筒3上方，在远离内套筒3一侧的环体与盖体1接触后，继续安装盖体1使得远离内套筒3一侧的环体向远离内套筒3方向弯折，此时远离内套筒3一侧的环体对整个液位监测仪起到一重密封的效果，靠近内套筒3一侧的环体对整个液位监测仪起到二重密封的效果，进而提高了整个液位监测仪的密封效果。为了便于两环体弯折，在环体与按压环14接触或与盖体1接触的位置倒圆角设置，这样在倒圆角的导向下，靠近内套筒3一侧的环体在与按压环14接触后比较容易沿按压环14折弯，同时远离内套筒3一侧的环体在与盖体1接触后比较容易沿盖体1折弯。
31.在本实施例中，在安装液位监测仪前，盖体1时预安装在安装槽21内的，以保证整个液位监测仪的整体性，之后在需要密封的时候，进一步旋紧紧固螺栓来实现的，这样的方式液位监测仪的安装比较简便。
32.需要指出的是，盖体1与安装槽21之间还是存在间隙，而内涝的积水还是会顺着盖体1的侧壁与安装槽21内侧壁之间的间隙向内渗透，而仅通过两层的环体来挡住的话，还是
会由于积水过多压力过大或密封环24被腐蚀而造成泄漏，为了解决上述问题，需要设计如下方案，在安装槽21的槽底还开了一个环形的溢水槽28，溢水槽28位于密封槽23的外圈，这样从盖体1的侧壁与安装槽21的内侧壁之间渗入的雨水可以缓存在溢水槽28内，使得溢水槽28对雨水起到缓冲作用，避免雨水直接对密封环24造成冲击，同时溢水槽28对雨水起到蓄水作用。但是这样的溢水槽28只能在液位监测仪第一次使用时起到作用，需要将溢水槽28中的积水导出以保证溢水槽28蓄水和缓冲的作用，因此在溢水槽28的内底壁开设若干冷却槽29，这些冷却槽29沿外壳体2向下延伸并连通至蓄水槽22内，雨水在冷却槽29内滑动并经过电源32时，能够带走电源32在工作过程中传递至电源容纳腔33内的热量，从而保证液位传感器13、电路板35和电源32工作时的环境温度，避免液位传感器13、电路板35和电源32过热而损坏的情况；为了提高冷却槽29中的雨水对电源容纳腔33的冷却效果，将冷却槽29螺旋设置，这样可以增加雨水在冷却槽29中的滞留时间，即提高了雨水与电源容纳腔33中的热量的交换时间，从而提高冷却效果，同时，冷却槽29螺旋设置使得雨水经过冷却槽29后冲出蓄水槽22时，冲击力较大，且使得蓄水槽22内的积水形成涡流而对蓄水槽22内的积水进行搅拌，进而蓄水槽22内的积水从电源容纳腔33底部吸热的效果更好，通过将被密封环24挡住的雨水导入到蓄水槽22内，以实现对蓄水槽22存水。
33.为了及时对蓄水槽22内的积水进行更换，以保证蓄水槽22内的积水能够足够吸收电源容纳腔33内的热量，因此，在挡板6上开设有若干排水孔61，排水孔61位于凸楞71的位置处，且排水孔61贯穿凸楞71，在排水孔61内插接有堵头25，在蓄水槽22内设置有一可升降的浮块26，具体的，该浮块26外套在转动块41上，并通过转动块41保证浮块26升降的直线性，进而使得堵头25保持对准对应的排水孔61，各堵头25分别连接在该浮块26底部，在蓄水槽22内填充有足够的积水后，浮块26能够浮起使得堵头25从排水孔61脱出，从而排水孔61通水以实现蓄水槽22的排水，同时，在积水较少时，在浮块26重力作用下堵头25能插入到排水孔61内，实现堵头25堵住排水孔61，进而在蓄水槽22内起到蓄水的作用。
34.为了实现内套筒3的滑动，在内套筒3的外侧壁开设有若干滑动槽37，这些滑动槽37沿内套筒3的轴向延伸，在外壳体2的内侧壁设置有与滑动槽37相适配的滑动块27，在顶杆4升降过程中，滑动块27能够在滑动槽37内滑动，以保证内套筒3的滑动直线性。
35.工作原理：先在泥土地面上挖出一个土坑，再在土坑的坑底中间垒出一个土堆，然后开始安装液位监测仪，此时顶杆4凸出于外壳体2的底端面，内套筒3的上端面低于安装槽21的槽底所在平面的，然后将外壳体2置于土坑内，顶杆4先与土堆的尖顶接触，然后向下按压外壳体2，使得顶杆4被土堆顶推以使土堆夯实，顶杆4被顶推时向上滑动并带动内套筒3沿滑动槽37滑动至内套筒3的上端面与安装槽21的底壁齐平，密封环24能够与按压环14接触，同时顶杆4能够驱动挡板6转动并带动各推土刀72将泥土向外壳体2的外侧壁推动，并推平土堆，然后再继续旋紧用于安装盖体1的紧固螺栓，使得按压环14推动密封环24变形向内套筒3方向弯折，在盖体1与安装槽21的槽底贴合后，密封环24能够按压内套筒3使得内套筒3推动顶杆4，使得顶杆4插回到夯实的泥土中，从而对外壳体2进行预固定，再将地坪浇至与液位监测仪顶部齐平。在降雨时，雨水会顺着盖体1与安装槽21的内侧壁之间的间隙渗入至溢水槽28内，溢水槽28内的雨水又会通过冷却槽29储存在蓄水槽22内，同时，雨水在冷却槽29内流动时能够带走电源容纳腔33内部的热量，在蓄水槽22内的积水将浮块26浮起后，堵头25从排
水孔61中脱离使得蓄水槽22中的积水能够排出。
36.实施例二在实施例一的基础上，本实施例二还提供了一种预埋式液位监测仪的预埋方法，具体地预埋式液位监测仪参考实施例一，此处不再赘述，挖开泥土地面并形成一个土坑，并在坑底的中部堆积一个土堆；将外壳体2置于土坑内，使得顶杆4与土堆的顶部接触；按压外壳体2，使得顶杆4向上顶推内套筒3至与安装槽21的内底壁齐平；通过挡板6转动带动各推土部7推开泥土；将盖体1安装在安装槽21内，盖体1按压内套筒3使得顶杆4凸出外壳体的内底壁；顶杆4反向转动带动各抓土部5抓紧地面。
37.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。