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申请/专利权人：东北农业大学

摘要：本发明公开了一种河流冰花采样与含量分析装置。该装置的车架平台与车轮轴连，车轮外安装有履带，在所述车架平台上搭载有吊塔、重力传感器和控制台，在所述吊塔的顶端固装有转向电机，在转向电机上安装有悬臂，悬臂中安装有天车，潜水取样器通过放样缆绳与天车相连接；潜水取样器主要部分有：龙骨环，与龙骨环固装的取样器龙骨，在龙骨环预留缝里安装的封盖滤网，连接同层两半封盖滤网的刚性闭合器，以及架在封盖滤网上的自落滤网和自落锚环。本发明结构简单，极寒气候下作业运行稳定可靠，节省劳力，方便测量指定深度水体中的冰花含量。

主权项：1.一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：车架平台10与车轮5轴连，车轮5外安装有履带7，在所述车架平台10上搭载有吊塔8、重力传感器4和控制台6，在所述吊塔8的顶端固装有转向电机9，在转向电机9上安装有悬臂1，悬臂1中安装有天车2，潜水取样器3通过放样缆绳206与天车2相连接；悬臂1由悬臂外壳103包裹，所述悬臂外壳103内安装有天车电机101，天车电机101中的转子与丝杆102固装，丝杆102的外螺纹与天车2的内螺纹相互配合使得天车2可沿着丝杆102运动；天车2内安装有绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203，绞盘电机Ⅰ201的转子与绞盘Ⅰ202相固装，绞盘Ⅰ202上缠绕安装有放样缆绳206，绞盘电机Ⅱ203的转子与绞盘Ⅱ204相固装，绞盘Ⅱ204上缠绕安装有取样缆绳205；潜水取样器3的取样器龙骨304固装在上下两个龙骨环309之间，所述龙骨环309上有不贯穿环体的预留缝，所述预留缝内可以插入封盖滤网303，在预留缝内侧的龙骨环309环壁上安装有导轮308，所述导轮308与固装在封盖滤网303上的导轨306相配合，使得封盖滤网303能够在龙骨环309的预留缝中移动；封盖滤网303内侧固装有磁条305，且位于同一龙骨环309中的封盖滤网303上所固装的磁条305具有相反的磁极；位于同一龙骨环309中的封盖滤网303之间固装有刚性闭合器307，刚性闭合器307与取样缆绳205连接；位于潜水取样器3上部的龙骨环309与放样缆绳206连接，所述龙骨环309上侧固装有自润滑限位导轨311；位于潜水取样器3下部的龙骨环309下侧固装有限位垫脚310；自润滑限位导轨311能够引导固装在自落滤网301下侧的自落锚环302沿着取样器龙骨304下落，直到自落锚环302落在限位垫脚310上；在下部的龙骨环309内侧安装有无线传输压力式水深传感器312。

全文数据：一种河流冰花采样与含量分析装置技术领域本发明创造属于河流冰花采样测量技术领域，尤其涉及一种河流冰花采样与含量分析装置。背景技术冰花是指由压缩的屑冰、冰凌、雪泥或潜冰聚集形成的海绵状冰团。一般包括悬浮于水中的水内冰、薄冰和破碎的岸冰。冰花的形成是当水温降到零点后进一步散热导致的。河道中最初诱发冰花形成主要是由于水表面上水流热交换产生过冷却，从而在水体表面产生初成冰晶。水流的紊动作用使全断面的任何地方都会有冰晶出现。随着温度继续下降，冰晶也随之增多，初成冰晶相互粘结聚集，逐渐发展发展为各种尺寸及形状的冰花。冰花的比重比水略低，在水温接近冰点温度时，粘性很大，并随着水温的升高，粘性逐渐降低。当水流的紊动强度较大时，冰花将分布在整个过水断面，并随流体一道向下游流动。河流中水内冰的出现改变了河流的水力条件、热力条件和边界几何条件等，冻结期冰盖下一旦形成冰塞，将会导致断面过流能力减小，上游水位壅高，造成冰塞河段上下游水位差增大。上游水位的升高、冰塞溃决时下泄的冰凌洪水会引发淹没灾害，给国民经济带来巨大损失。因冰塞而导致冰凌灾害的现象存在于世界的很多地区，而我国是世界上冰凌灾害较为严重的国家之一。每年冬季，约有34的国土面积的河流、湖泊不同程度的存在凌情。而河道中各种冰凌现象的发生、演变及消失，均需要在精确测量冰花含量的基础上进行，因此，不论是科学研究还是对灾情的预测预报，其作为基础数据，测量冰花含量具有重大的科学意义。目前，国内外使用的冰花含量观测方法主要是通过道布兰斯基冰花尺来测量。一般冰花尺包含有折叠式冰花尺、伞形冰花尺、铁网冰花尺，其均利用装置的可折叠性从冰孔下沉入水体，到达一定深度后，通过操纵装置展开后上提装置，使得装置最后触及冰花底部后读出冰花的厚度。此外，还有还有电铃冰花尺和听音冰花尺，电铃冰花尺在道布兰斯基冰花尺的基础上改进而来，利用冰花集压使得电铃通电而发声；听音冰花尺则是在测杆的一端装一密封金属盒，借住冰花撞击的不同声音来测定冰花的厚度及有效水深。但以上测量装置均存在如下缺点：冰花尺体积较大携带不便，其测量工作非常依赖于操纵人员的工作经验，而由于经验导致的主观因素导致其测量误差较大，而无法进一步测定不同水深条件下的水体冰花含量。发明内容本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出一种河流冰花采样与含量分析装置。本发明结构简单，在极寒环境下工作性能稳定可靠，操作简易方便，测量工作对技术员经验要求不高，能够实现河道内指定深度的冰花测量工作，能够满足水文观测和科研等多方面测量需求，此外，该发明创造也实现了节省人工、降低劳动强度的目的。本发明创造的技术方案是这样实现的：一种河流冰花采样与含量分析装置，其车架平台与车轮轴连，车轮外安装有履带，在所述车架平台上搭载有吊塔、重力传感器和控制台，在所述吊塔的顶端固装有转向电机，在转向电机上安装有悬臂，悬臂中安装有天车，潜水取样器通过放样缆绳与天车相连接。悬臂由悬臂外壳包裹，所述悬臂外壳内安装有天车电机，天车电机中的转子与丝杆固装，丝杆的外螺纹与天车的内螺纹相互配合使得天车可沿着丝杆运动。天车内安装有绞盘电机Ⅰ和绞盘电机Ⅱ，绞盘电机Ⅰ的转子与绞盘Ⅰ相固装，绞盘Ⅰ上缠绕安装有放样缆绳，绞盘电机Ⅱ的转子与绞盘Ⅱ相固装，绞盘Ⅱ上缠绕安装有取样缆绳。潜水取样器的取样器龙骨固装在上下两个龙骨环之间，所述龙骨环上有不贯穿环体的预留缝，所述预留缝内可以插入封盖滤网，在预留缝内侧的龙骨环环壁上安装有导轮，所述导轮与固装在封盖滤网上的导轨相配合，使得封盖滤网能够在龙骨环的预留缝中移动；封盖滤网内侧固装有磁条，且位于同一龙骨环中的封盖滤网上所固装的磁条具有相反的磁极；位于同一龙骨环中的封盖滤网之间固装有刚性闭合器，刚性闭合器与取样缆绳连接；位于潜水取样器上部的龙骨环与放样缆绳连接，所述龙骨环上侧固装有自润滑限位导轨；位于潜水取样器下部的龙骨环下侧固装有限位垫脚；自润滑限位导轨能够引导固装在自落滤网下侧的自落锚环沿着取样器龙骨下落，直到自落锚环落在限位垫脚上；在下部的龙骨环内侧安装有无线传输压力式水深传感器。控制台界面上安装有液晶显示屏和按键，控制台内部安装有电路总成，所述电路总成由单片机控制单元、驱动模块、转换模块和通用IO构成，其中，单片机控制单元与驱动模块、转换模块、通用IO、按键、无线传输模块分别连接，液晶显示屏通过通用IO与单片机控制单元连接，重力传感器通过转换模块与单片机控制单元连接，转向电机、天车电机、绞盘电机Ⅰ、绞盘电机Ⅱ通过驱动模块与单片机控制单元连接，无线传输压力式水深传感器通过无线传输模块与单片机控制单元连接。本发明创造结构新颖、合理、简单，安装拆卸操作简易方便，不但不依赖操作人员的工作经验，而且节省人员数量，降低劳动强度。该设备能够测量指定深度水体的冰花含量，以此满足科研和水文观测所需。附图说明图1是一种河流冰花采样与含量分析装置结构示意图；图2是悬臂结构示意图；图3是天车内部结构示意图；图4是潜水取样器结构示意图；图5是潜水取样器顶部结构示意图；图6是龙骨环导轮、导轨细部结构示意图；图7是潜水取样器底部结构示意图；图8是电路总成结构示意图。图中件号说明：1、悬臂；2、天车；3、潜水取样器；4、重力传感器；5、车轮；6、控制台；7、履带；8、吊塔；9、转向电机；10、车架平台；101、天车电机；102、丝杆；103、悬臂外壳；201、绞盘电机Ⅰ；202、绞盘Ⅰ；203、绞盘电机Ⅱ；204、绞盘Ⅱ；205、取样缆绳；206、放样缆绳；301、自落滤网；302、自落锚环；303、封盖滤网；304、取样器龙骨；305、磁条；306、导轨；307、刚性闭合器；308、导轮；309、龙骨环；310、限位垫脚；311、自润滑限位导轨；312、无线传输压力式水深传感器；601、单片机控制单元；602、通用IO；603、液晶显示屏；604、转换模块；605、驱动模块；606、按键；607、电路总成；608、无线传输模块。具体实施方式下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种河流冰花采样与含量分析装置，其车架平台10与车轮5轴连，车轮5外安装有履带7，在所述车架平台10上搭载有吊塔8、重力传感器4和控制台6，在所述吊塔8的顶端固装有转向电机9，在转向电机9上安装有悬臂1，悬臂1中安装有天车2，潜水取样器3通过放样缆绳206与天车2相连接。悬臂1由悬臂外壳103包裹，所述悬臂外壳103内安装有天车电机101，天车电机101中的转子与丝杆102固装，丝杆102的外螺纹与天车2的内螺纹相互配合使得天车2可沿着丝杆102运动。天车2内安装有绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203，绞盘电机Ⅰ201的转子与绞盘Ⅰ202相固装，绞盘Ⅰ202上缠绕安装有放样缆绳206，绞盘电机Ⅱ203的转子与绞盘Ⅱ204相固装，绞盘Ⅱ204上缠绕安装有取样缆绳205。潜水取样器3的取样器龙骨304固装在上下两个龙骨环309之间，所述龙骨环309上有不贯穿环体的预留缝，所述预留缝内可以插入封盖滤网303，在预留缝内侧的龙骨环309环壁上安装有导轮308，所述导轮308与固装在封盖滤网303上的导轨306相配合，使得封盖滤网303能够在龙骨环309的预留缝中移动；封盖滤网303内侧固装有磁条305，且位于同一龙骨环309中的封盖滤网303上所固装的磁条305具有相反的磁极；位于同一龙骨环309中的封盖滤网303之间固装有刚性闭合器307，刚性闭合器307与取样缆绳205连接；位于潜水取样器3上部的龙骨环309与放样缆绳206连接，所述龙骨环309上侧固装有自润滑限位导轨311；位于潜水取样器3下部的龙骨环309下侧固装有限位垫脚310；自润滑限位导轨311能够引导固装在自落滤网301下侧的自落锚环302沿着取样器龙骨304下落，直到自落锚环302落在限位垫脚310上；在下部的龙骨环309内侧安装有无线传输压力式水深传感器312。控制台6界面上安装有液晶显示屏603和按键606，控制台6内部安装有电路总成607，所述电路总成607由单片机控制单元601、驱动模块605、转换模块604和通用IO602构成，其中，单片机控制单元601与驱动模块605、转换模块604、通用IO602、按键606、无线传输模块608分别连接，液晶显示屏603通过通用IO602与单片机控制单元601连接，重力传感器4通过转换模块604与单片机控制单元601连接，转向电机9、天车电机101、绞盘电机Ⅰ201、绞盘电机Ⅱ203通过驱动模块605与单片机控制单元601连接，无线传输压力式水深传感器312通过无线传输模块608与单片机控制单元601连接。在作业使用时，将一种河流冰花采样与含量分析装置至于测量的制定位置，通过操作控制台6上的按键606，单片机控制单元601通过驱动模块605驱动转向电机9、天车电机101、绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203工作，将潜水取样器3通过预先在冰面打好的洞口进入测量水体，无线传输压力式水深传感器312不断测定下潜的水深。并通过无线传输模块608将信息传递到单片机控制单元601，并通过液晶显示屏603显示给作业人员，在到达预定水深时单片机控制单元601通过驱动模块605驱动转向电机9、天车电机101、绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203工作使得潜水取样器3停顿在预定水层中，待水体的扰动消失后，单片机控制单元601通过驱动模块605驱动绞盘电机Ⅱ203工作，绞盘Ⅱ204在绞盘电机Ⅱ203的带动下转动并开始缠绕取样缆绳205，取样缆绳205上提致使刚性闭合器307沿闭合器方向的支持平衡被破坏进而在闭合作用下带动两侧的封盖滤网303在导轨306和导轮308的配合下闭合，最终在磁条305的作用下封盖滤网303紧密闭合；由于潜水取样器3上下部位的封盖滤网303闭合，使得架在其上自落滤网301失去支撑，在自润滑材料制成的自润滑限位导轨311的限制引导下，自落锚环302在重力作用下带着自落滤网301沿取样器龙骨304滑落，直到自落锚环302下落到受到限位垫脚310支撑时为止。此后，单片机控制单元601通过驱动模块605驱动转向电机9、天车电机101、绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203工作，将潜水取样器3提出冰面，待潜水取样器3内液态水在自身重力作用下排净后放置在重力传感器4上，重力传感器4通过转换模块604将信号传递至单片机控制单元601，经过单片机控制单元601处理后，经过通用IO602把采样时间、采样深度和冰花含量信息显示在液晶显示屏603上，可通过按键606编辑采样地点。

权利要求：1.一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：车架平台10与车轮5轴连，车轮5外安装有履带7，在所述车架平台10上搭载有吊塔8、重力传感器4和控制台6，在所述吊塔8的顶端固装有转向电机9，在转向电机9上安装有悬臂1，悬臂1中安装有天车2，潜水取样器3通过放样缆绳206与天车2相连接。2.根据权利要求1所述的一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：悬臂1由悬臂外壳103包裹，所述悬臂外壳103内安装有天车电机101，天车电机101中的转子与丝杆102固装，丝杆102的外螺纹与天车2的内螺纹相互配合使得天车2可沿着丝杆102运动。3.根据权利要求2所述的一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：天车2内安装有绞盘电机Ⅰ201和绞盘电机Ⅱ203，绞盘电机Ⅰ201的转子与绞盘Ⅰ202相固装，绞盘Ⅰ202上缠绕安装有放样缆绳206，绞盘电机Ⅱ203的转子与绞盘Ⅱ204相固装，绞盘Ⅱ204上缠绕安装有取样缆绳205。4.根据权利要求1所述的一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：潜水取样器3的取样器龙骨304固装在上下两个龙骨环309之间，所述龙骨环309上有不贯穿环体的预留缝，所述预留缝内可以插入封盖滤网303，在预留缝内侧的龙骨环309环壁上安装有导轮308，所述导轮308与固装在封盖滤网303上的导轨306相配合，使得封盖滤网303能够在龙骨环309的预留缝中移动；封盖滤网303内侧固装有磁条305，且位于同一龙骨环309中的封盖滤网303上所固装的磁条305具有相反的磁极；位于同一龙骨环309中的封盖滤网303之间固装有刚性闭合器307，刚性闭合器307与取样缆绳205连接；位于潜水取样器3上部的龙骨环309与放样缆绳206连接，所述龙骨环309上侧固装有自润滑限位导轨311；位于潜水取样器3下部的龙骨环309下侧固装有限位垫脚310；自润滑限位导轨311能够引导固装在自落滤网301下侧的自落锚环302沿着取样器龙骨304下落，直到自落锚环302落在限位垫脚310上；在下部的龙骨环309内侧安装有无线传输压力式水深传感器312。5.根据权利要求1所述的一种河流冰花采样与含量分析装置，其特征在于：控制台6界面上安装有液晶显示屏603和按键606，控制台6内部安装有电路总成607，所述电路总成607由单片机控制单元601、驱动模块605、转换模块604和通用IO602构成，其中，单片机控制单元601与驱动模块605、转换模块604、通用IO602、按键606、无线传输模块608分别连接，液晶显示屏603通过通用IO602与单片机控制单元601连接，重力传感器4通过转换模块604与单片机控制单元601连接，转向电机9、天车电机101、绞盘电机Ⅰ201、绞盘电机Ⅱ203通过驱动模块605与单片机控制单元601连接，无线传输压力式水深传感器312通过无线传输模块608与单片机控制单元601连接。

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