(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222169741.5 (22)申请日 2022.08.18 (73)专利权人 长沙理工大 学 地址 410114 湖南省长 沙市雨花区万家丽 南路二段96 0号 (72)发明人 唐立军　赵东雪　张志刚　 (74)专利代理 机构 长沙智路知识产权代理事务 所(普通合伙) 4324 4 专利代理师 张毅 (51)Int.Cl. G01C 13/00(2006.01) B63B 35/00(2006.01) B64C 39/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种用于河流表面纹波流速分析的河面采 集系统 (57)摘要 本实用新型为一种用于河流表面纹波流速 分析的河面采集系统， 包括移动载体、 随所述移 动载体移动的采集控制器、 流速仪、 定位模块、 摄 像头、 无线通信模块、 旋转云台、 旋转电机和支 架， 所述采集控制器分别连接所述流速仪、 定位 模块、 摄像头、 旋转电机和无线 通信模块， 所述采 集控制器通过无线通信模块连接上位机； 所述摄 像头、 流速仪和定位模块均设置在所述支架上， 所述支架固定在旋转云台上， 所述旋转云台可旋 转地安装在所述移动载体上； 本实用新型既能保 证测量设备和测量人员安全性， 又能实现大范围 区域测量各种水文环境中的流速等， 且部署难度 小， 部署成本低。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 217980311 U 2022.12.06 CN 217980311 U 1.一种用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 包括移动载体、 随所 述移动载体移动的采集控制器、 流速仪、 定位模块、 摄像头、 无线通信模块、 旋转云台、 旋转 电机和支架， 所述采集控制器分别连接所述流速仪、 定位模块、 摄像头、 旋转电机和无线通 信模块， 所述采集控制器通过无线通信模块连接上位机； 所述摄像头、 流速仪和定位模块均 设置在所述支架上， 所述支架固定在旋转云台上， 所述旋转云台可旋转地安装在所述移动 载体上； 所述摄像头对准河面 实时采集河流表面纹波视频， 所述流速仪 贴近水面， 实时测量 河流表面流速， 所述定位模块和流速仪在平面上位于同一位置， 用于定位流速所测位置， 所 述采集控制器接收上位机的控制指令， 控制移动载体的动作， 并上传打包 采集信号。 2.根据权利要求1所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集系统还包括升降电机、 拉绳和定滑轮， 所述旋转电机连接所述采集控制器， 所述升降 电机连接拉绳的一端， 将所述拉绳的另一端穿过固定在支架下方 的定滑轮后， 连接所述流 速仪。 3.根据权利要求2所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集系统还包括风速仪和升降限位器， 所述风速仪和升降限位器连接所述采集控制 器， 所述风速仪安装在支 架最顶端。 4.根据权利要求3所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集系统还包括电源模块， 所述电源模块为各模块供电， 提供DC3V、 DC5V、 DC12V和隔离的 DC5V四种不同的直 流电压源。 5.根据权利要求4所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集控制器、 无线通信模块和电源 模块也设置在所述支 架上。 6.根据权利要求1所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述移动载体包括水 上移动载体和空中移动载体。 7.根据权利要求3所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集控制器包括主控制器、 与主控制器分别连接的光电隔离电路和双路直流电机驱动 器， 所述无线通信模块包括内置在采集控制器中的无线路由模块和外置的天线， 所述主控 制器通过光电隔离电路分别连接风速仪、 流速仪和升降限位器， 所述主控制器通过双路直 流电机驱动器分别连接旋转电机和升降电机， 所述主控制器通过无线路由模块与上位机无 线连接， 摄 像头连接无线路由模块， 定位模块连接主控制器。 8.根据权利要求7所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述风速仪为CYC ‑FS1， 所述流速仪为LS1206B， 所述定位模块为C2609G的北斗定位模块， 所述 主控制器为EFM8LB12F 单片机， 所述无线路由模块 为Openwrt7620。 9.根据权利要求8所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所 述采集系统的电路板 分为两层， 底板为主控制器、 光电隔离电路和电源模块， 上层电路为无 线路由模块、 双路直流电机驱动器及定位模块， 所述无线路由模块和双路直流电机驱动器 装配在底板上， 所述定位模块 黏贴在采集系统外壳上。 10.根据权利要求6所述的用于河流表面纹波流速分析的河面采集系统， 其特征在于， 所述采集系统可拆卸， 且拆卸各部件的长度小于1.2米， 所述支架采用碳纤维管加工， 所述 水上移动载体为遥控船。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217980311 U 2一种用于河流表面纹 波流速分析的河面采集系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及河流检测技术领域， 尤其涉及一种用于河流表面纹波流速分析的 河面采集系统。 背景技术 [0002]监测河流、 湖泊的实时水文情况， 在防御和治理洪水的方向起到了关键作用， 给防 止洪涝灾害、 治理洪涝灾害提供了重要依据措施。 河流表面流速测量一般采取接触式测量 技术， 包括机械式流速仪、 声学多普勒流速剖面仪、 浮标追踪法等。 但是， 当洪涝灾害发生 时， 巨大的水流将会影响到流速仪、 浮标追踪法的测量精确度， 甚至会在一定程度上破坏流 速仪装置、 淹没浮标， 而且手动投掷浮标的测量方法存在一定的安全隐患； 由于水流对传感 器的影响， 声 学多普勒流速剖面仪也存在增加了系统错误的可能性。 可见， 采用接触式的河 流流速测量技术， 测量设施涉水、 人工参与程度较高， 在高洪时期缺乏便捷性， 无法保证测 量工作人员和 测量设施的安全。 [0003]河流表面流速测量也有采用非接触式测量的， 非接触式测量包括手持雷达、 基于 粒子图像测速、 基于微波传感器测流速等方法。 但是， 手持雷达需要人力支持， 在某些恶劣 环境下， 无法保证工作人员的安全， 并不能适用于长期的河流水文监测； 基于粒子图像测速 方法需要 人工布撒示踪 粒子， 然而， 示踪 粒子布撒的现场实际条件与实验室条件差别较大， 除了断面较窄的河流， 通常情况下很难保证在大范围区域内进行均匀的粒子布撒， 并且现 有布撒方式 自动化程度低、 耗时费力， 难以实现长期稳定的河流水文监测； 基于微波传感器 的流速测 量方法适用面较窄， 不适用于所有水文环境， 只能对经过水断面的水面流速进行 测量。 [0004]且现有河 面采集装置如申请 号为201610517559.0的专利中， 一般仅能用于单点测 量， 若进行大范围河面采集， 部署工作量大， 部署成本高。 因此， 缺乏一种既能保证测量设备 和测量人员安全性， 又能实现大 范围区域测量各种水文环境中的流速的河面采集系统。 实用新型内容 [0005](一)要解决的技 术问题 [0006]基于上述问题， 本实用新型提供一种用于河流表面纹波流速分析的河面采集系 统， 解决缺 乏既能保证测量设备和测量人员安全性， 又能实现大范围区域测 量各种水文环 境中的流速的河面采集系统的问题， 且部署难度小， 部署成本低。 [0007](二)技术方案 [0008]基于上述的技术问题， 本实用新型提供一种用于河流表面纹波流速分析的河面采 集系统， 包括移动载体、 随所述移动载体移动的采集控制器、 流速仪、 定位模块、 摄像头、 无 线通信模块、 旋转云台、 旋转电机和支架， 所述采集控制器分别连接所述流速仪、 定位模块、 摄像头、 旋转电机和无线通信模块， 所述采集控制器通过无线通信模块连接上位机； 所述摄 像头、 流速仪和定位模块均设置在所述支架上， 所述支架固定在旋转云台上， 所述旋转云台说　明　书 1/5 页 3 CN 217980311 U 3