本實(shí)用新型屬于水文探測設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于隧洞水文監(jiān)測的探測球。

背景技術(shù)：

水的需求在國內(nèi)逐年擴(kuò)大，其短缺已成為影響許多省份社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。目前我國對于超長引水隧洞在引水過程中水流的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)尤為欠缺，因此水文探測的技術(shù)方向是備受關(guān)注的，對水文水資源高效探查及分析是山西境內(nèi)解決水問題的重中之重。

隧洞工程屬于重要的混凝土結(jié)構(gòu)工程，隨著隧洞工程的完成并進(jìn)入使用，隧洞的封閉構(gòu)造造成內(nèi)部情況及使用情況較為“隱蔽”，不易探測隧洞的引水過程情況，僅能從引水隧洞入口及出口獲取水流的初始及最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)，這對隧洞引水過程的管理是極不到位的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種可以探測隧洞里整個水流過程水文數(shù)據(jù)的傳感器。

本實(shí)用新型通過以下方式實(shí)現(xiàn)：一種用于隧洞水文監(jiān)測的探測球，其特征在于，包括球體、數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊、通信模塊和電源模塊；所述球體包括殼體，所述殼體設(shè)有若干探測孔；所述數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊、通信模塊和電源模塊設(shè)置在殼體內(nèi)；所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊和通信模塊數(shù)據(jù)連接，所述電源模塊向數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊和通信模塊供電。

進(jìn)一步的，所述球體還包括外壁緩沖層、和內(nèi)壁緩沖層；所述外壁緩沖層設(shè)置在殼體外壁；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)置在殼體內(nèi)壁；所述外壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的外壁開孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的內(nèi)壁開孔。

進(jìn)一步的，所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板。

進(jìn)一步的，所述外壁緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層；所述第一緩沖層和第二緩沖層均采用減震材料。

進(jìn)一步的，傳感器模塊包括陀螺儀，加速度計、磁力計、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述通信模塊包括233MHz頻段通信單元、433MHz頻段通信單元、2.4GHz頻段通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元、北斗衛(wèi)星通信單元或藍(lán)牙通信單元的一種或幾種。

本實(shí)用新型的有益效果是，提供一種用于隧洞水文監(jiān)測的探測球，將探測的傳感器設(shè)備設(shè)置在于球體中，之后將球體投入隧洞河流中，讓球體隨河流漂流，進(jìn)而監(jiān)測到隧洞河流全程的水文數(shù)據(jù)。

傳感器設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊、通信模塊和電源模塊，可以在采集水文數(shù)據(jù)的同時，儲存數(shù)據(jù)，并且通過通信模塊及時向外部傳送。

包括多種傳感器，可以一次采集多種數(shù)據(jù)。

包括多種通信單元，可以有多種數(shù)據(jù)傳送方式，減少環(huán)境的干擾因素。

球體包括殼體、內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，可以減輕球體在漂流過程中受到的撞擊，避免內(nèi)部傳感設(shè)備的損壞。

所述殼體設(shè)有若干探測孔；所述外壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的外壁開孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的內(nèi)壁開孔。所述探測孔與傳感器探頭的形狀相適配，可以根據(jù)需要裝配不同的傳感器。

所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板?？梢栽黾痈×蜏p輕球體與隧洞壁的直接碰撞，也防止發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在落差過大的情況下也能起到緩沖作用。

所述外壁緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層；所述第一緩沖層和第二緩沖層均采用減震材料?？梢赃M(jìn)一步提高緩沖的效果。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型球體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種用于隧洞水文監(jiān)測的探測球，包括球體1、數(shù)據(jù)處理模塊2、傳感器模塊3、數(shù)據(jù)儲存模塊4、通信模塊5和電源模塊6；所述球體1包括殼體11，所述殼體11設(shè)有若干探測孔111；所述數(shù)據(jù)處理模塊2、傳感器模塊3、數(shù)據(jù)儲存模塊4、通信模塊5和電源模塊6設(shè)置在殼體11內(nèi)；所述數(shù)據(jù)處理模塊2分別與傳感器模塊3、數(shù)據(jù)儲存模塊4和通信模塊5數(shù)據(jù)連接，所述電源模塊6向數(shù)據(jù)處理模塊2、傳感器模塊3、數(shù)據(jù)儲存模塊4和通信模塊5供電。

所述傳感器模塊通過探測孔，將探測端伸出球體，從而探測球體外部的各種水文數(shù)據(jù)，探測后數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊通過通信模塊將數(shù)據(jù)向外部發(fā)送，并且儲存到數(shù)據(jù)儲存模塊。而球體可以使整個探測球在河流中漂浮，并隨河流漂流，從而使探測球可以探測到整段河流的水文數(shù)據(jù)，并且實(shí)時發(fā)送。

所述球體1還包括外壁緩沖層12和內(nèi)壁緩沖層13；所述外壁緩沖層12設(shè)置在殼體外壁；所述內(nèi)壁緩沖層13設(shè)置在殼體內(nèi)壁；所述外壁緩沖層12設(shè)有與探測孔111相適配的外壁開孔121；所述內(nèi)壁緩沖層13設(shè)有與探測孔111相適配的內(nèi)壁開孔131。

所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板7。

所述外壁緩沖層12包括第一緩沖層123和第二緩沖層124；所述第一緩沖層211和第二緩沖層212均采用減震材料。

球體包括殼體、內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，內(nèi)部緩沖層和外部緩沖層，可以減輕球體在漂流過程中受到的撞擊，避免內(nèi)部傳感設(shè)備的損壞。

所述殼體設(shè)有若干探測孔；所述外壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的外壁開孔；所述內(nèi)壁緩沖層設(shè)有與探測孔相適配的內(nèi)壁開孔。所述探測孔與傳感器探頭的形狀相適配，可以根據(jù)需要裝配不同的傳感器。

只要探測孔與傳感器的外型相適配，球體便可實(shí)現(xiàn)防水功能。

為了達(dá)到防水效果，所述探測孔上設(shè)有防水套；所述防水套套設(shè)傳感器單元上；所述傳感器單元探測端穿過防水套。

所述殼體外側(cè)設(shè)有環(huán)形平衡板?？梢栽黾痈×蜏p輕球體與隧洞壁的直接碰撞，也防止發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在落差過大的情況下也能起到緩沖作用。

傳感器模塊3包括陀螺儀31，加速度計32、磁力計33、溫度傳感器34、濕度傳感器35、氣壓傳感器36中的一種或多種。

本實(shí)用新型采用的傳感器單元，各具備以下特點(diǎn)：

陀螺儀為數(shù)字陀螺儀，可以得到球體的角速度，通過對角速度作積分，可得到傾角的值，采用數(shù)字陀螺儀對球體本身的X軸、Y軸、Z軸角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。作為球體姿態(tài)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在球體運(yùn)行后，可以從姿態(tài)歷史記錄中還原球體在隧洞中的運(yùn)動軌跡。

加速度計采用數(shù)字加速度計，對球體本身的X軸、Y軸、Z軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。作為球體姿態(tài)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在球體運(yùn)行后，可以從姿態(tài)歷史記錄中還原球體在隧洞中的運(yùn)動軌跡。

采用溫度傳感器可以設(shè)置至少3個，如本實(shí)施例圖1所示，分別為位于水下的水溫傳感器341、空氣中的氣溫傳感器342以及設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境的溫度傳感器343。三種溫度傳感器均采用數(shù)字式溫度傳感器。其中：位于水下的水溫傳感器：主要用于檢測隧道中水流中水的實(shí)時溫度。位于空氣中的溫度傳感器主要為了檢測隧道中未被水覆蓋區(qū)域的實(shí)時溫度。位于設(shè)備內(nèi)部的溫度傳感器，主要是為了檢測設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時溫度，以保證設(shè)備在適當(dāng)?shù)臏囟拳h(huán)境下工作，保證設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

濕度傳感器用于監(jiān)測球體工作環(huán)境的濕度，也可以用于監(jiān)測水上環(huán)境的濕度。

氣壓傳感器采用數(shù)字氣壓傳感器。一般來說數(shù)字傳感器功耗也較低。

各種傳感器的探測點(diǎn)均可通過探測孔伸出球體外部，探測外部環(huán)境的各種數(shù)據(jù)。

所述通信模塊5包括233MHz頻段通信單元、433MHz頻段通信單元、2.4GHz頻段通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元、北斗衛(wèi)星通信單元或藍(lán)牙通信單元的一種或幾種。

上述個通信單元各有如下特點(diǎn)：

1.233MHz頻段通信單元：基于233MHz中心頻段，一種水利電力行業(yè)專用頻段，其特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，遠(yuǎn)程通訊能力好，在空曠可視距內(nèi)最遠(yuǎn)傳輸距離可以達(dá)幾公里，為隧洞水紋探測儀提供遠(yuǎn)程通訊的一種手段。

2.433MHz 頻段通信單元：基于433MHz中心頻段，是國內(nèi)開放的無線遠(yuǎn)程通訊頻段，其特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，通訊能力比低頻段較好。

3.2.4GHz 頻段通信單元：全球開放的的無線通訊頻段，提供高速傳輸基礎(chǔ)，配合Zigbee或者藍(lán)牙通訊，可以直接使用無線終端設(shè)備獲取隧洞水紋探測儀內(nèi)部探測數(shù)據(jù)，方便實(shí)施人員快速獲取內(nèi)部信息。

4.GSM通信單元：GSM四頻段模塊，是最新的國內(nèi)無線通訊頻段，可提供無線高速上網(wǎng)，在整體通訊過程中，隧洞水紋探測儀可以直接連接服務(wù)器，將自身數(shù)據(jù)完整上報到服務(wù)器，配合內(nèi)部的全球定位系統(tǒng)，直接發(fā)送隧洞水紋探測儀自身衛(wèi)星坐標(biāo)，為工作人員回收提供便捷。

5.GPS通信單元：利用GPS定位系統(tǒng)，在隧洞水紋探測儀完成工作后浮上地表后，將自身坐標(biāo)信息發(fā)送到服務(wù)器，方便實(shí)施人員地隧洞水紋探測儀進(jìn)行回收檢測，從而可以重復(fù)使用。

6.北斗衛(wèi)星通信單元：北斗定位系統(tǒng)是國內(nèi)自身開發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，利用北斗定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)與GPS同樣的功能定位，而且除此之外，北斗系統(tǒng)可以發(fā)送信息，在無線信號無法覆蓋的地區(qū)，北斗系統(tǒng)將發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢。

7.藍(lán)牙通信單元：無線短程通訊，在施工人員回收到隧洞水紋探測儀后，可以直接利用Bluetooth獲取隧洞水紋探測儀內(nèi)部信息，做系統(tǒng)自檢，硬件自檢，以最快速度將隧洞內(nèi)部信息回發(fā)到指揮中心，提供信息評估基礎(chǔ)。

采用什么形式的傳輸裝置，需要根據(jù)定點(diǎn)位置環(huán)境而定，是否具有信號。本探測儀極有可能使用其中的2.4GHz傳輸（應(yīng)用于無法接收GPRS信號地段），或者GSM（具有GPRS地可能在固定位置進(jìn)行信息交互。