[发明专利]一种河湖冰凌的自动测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种河湖冰凌的自动测量装置及方法，装置包括：钻冰装置，用于将河湖冰层凿透；控制装置，控制钻冰装置工作；测量装置，用于测量河湖冰层的厚度。该装置可以自动测量冰的厚度或获取冰芯以便分析冰质，还可以结合上位机APP程序使用安装到无人驾驶的探测车上，通过控制探测车来实现江湖冰的特性分析。该装置具有独立的控制模块，通过传感器参数检测、电机控制等实现自动化获取冰层厚度。该设备生产简单，安装容易，控制系统模块化。

技术领域

本发明涉及一种河湖冰凌的自动测量装置及方法，属于冰层观测技术领域。

背景技术

江河湖泊在冬季结冰，结冰容易造成凌汛。凌汛就是由于下段河道结冰或冰凌积成的冰坝阻塞河道，使河道不畅而引起河水上涨的现象。有时冰凌聚集，形成冰塞或冰坝，大幅度地抬高水位，轻则漫滩，重则决堤成灾。

我国黄河下游河道上宽下窄，冬季经常受寒潮侵袭，由于河道、气象、水文等自然条件作用，每年都有凌汛。建国以来30多次封河，大多先由河口开始封河，而后逐段向上插封。开河则由上而下，冰水沿程积集，造成明显凌峰，并易在浅滩、急弯或狭窄河段受阻卡塞，形成冰坝，使河段水位迅速抬高，威胁堤防安全，甚至造成凌灾。自1883年至1936年的54年中，就有21年凌汛期发生决口，在新中国成立初期，黄河下游山东河口地区仍发生过两次凌汛决口。因此冬季冰凌观测对于凌汛预防极为重要。

冰凌观测是预防河湖凌汛的一项重要措施，但是一项极其危险的工作。每年防凌期间，从河面结冰开始就要天天进行冰凌观测，并现场进行人工测量冰厚、冰质等数值工作。传统的防凌工作依靠多名防汛观测人员在冰面进行凿冰和拉尺等方式进行观测、记录和计算，不但费时费力，而且测量的冰层厚度误差较大。另外，冬季冰面厚度难以掌握，观测人员在冰面上行走，存在较大安全隐患。

发明内容

针对以上方法存在的不足，本发明提出了一种河湖冰凌的自动测量装置及方法，其能够自动测量冰的厚度或获取冰芯以便分析冰质。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种河湖冰凌的自动测量装置，包括：

钻冰装置，用于将河湖冰层凿透；

控制装置，控制钻冰装置工作；

测量装置，用于测量河湖冰层的厚度。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述钻冰装置包括横梁臂、调速电机、皮带、旋转编码器、皮带轮、转轴、钻头卡式接口、探针和钻头，所述控制装置包括底座、步进电机、步进电机支撑轴、步进电机卡环、齿轮轴和控制器，所述测量装置包括磁致传感器、磁致传感器固定环、磁环和引线；

所述步进电机支撑轴垂直固定在底座上，所述步进电机通过步进电机卡环固定在步进电机支撑轴的上端外侧，所述齿轮轴下端设置在步进电机支撑轴内部且通过齿轮与步进电机的输出轴齿合连接，所述横梁臂的一端固定在齿轮轴上端，所述转轴上端垂直设置在横梁臂的另一端，转轴上端穿过横梁臂后与旋转编码器连接，转轴上端还设置有皮带轮，调速电机设置在横梁臂上且调速电机的输出端通过皮带与皮带轮连接；所述钻头通过钻头卡式接口设置在转轴下端，所述钻头卡式接口上设置有通孔，所述探针设置在通孔内，探针上端连接有触发开关；所述磁致传感器通过磁致传感器固定环垂直固定在齿轮轴上，磁致传感器的引线垂直设置且下端穿过固定在步进电机支撑轴上的磁环；所述控制器分别与步进电机、旋转编码器、调速电机、触发开关和磁致传感器电连接。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述触发开关包括磁性接近开关和钢环，所述钢环设置在钻头卡式接口上方且与探针上端连接，所述磁性接近开关设置在钢环上方，磁性接近开关与控制器电连接。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步进电机为带刹车步进电机。