CN222188432U - 监测设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了监测设备。监测设备包括毫米波雷达和壳体。毫米波雷达包括用于测量水位的第一雷达模块和用于测量水体流速的第二雷达模块，第一雷达模块与第二雷达模块中，至少第一雷达模块使用多振子天线。壳体的内壁面包括第一安装面和第二安装面，在监测设备的预定的安装状态下，第一安装面平行于待测水面，第二安装面与第一安装面连接且相对于第一安装面倾斜，第一雷达模块安装于第一安装面，第二雷达模块安装于第二安装面，壳体与第一雷达模块对应位置的内外两侧不设置透镜而形成为平面结构。

Description

监测设备

技术领域

本申请涉及水质测量技术领域，尤其涉及一种监测设备。

背景技术

目前，城市管网中水体的监测设备分为接触式监测设备和非接触式监测设备两种形式。接触式监测设备受水质环境影响较大，杂物垃圾等经常覆盖探头，影响测量，需频繁的维护，维护成本较高。非接触式监测设备通过毫米波雷达进行监测，其中一般都设有透镜，透镜用于减少雷达波通过不同介质的辐射次数，减少干扰信号，降低干扰信号强度，提高检测信号强度。但在水体浸没监测设备的情况下，透镜可能会被污染。并且监测设备的透镜处会形成凸出的结构，其也容易招致垃圾等杂物覆盖，影响测量。

例如，公告号为CN214667048U的专利公开了一种雷达流量计，其用于测量液位的雷达处即设置了向外凸起的透镜部，具有上述非接触式监测设备所涉及的问题。

因此，水体的监测设备还有改进的空间。

实用新型内容

为了解决或缓解背景技术提到的至少一个问题，本申请提供了监测设备。

本申请实施方式提供的监测设备包括：

毫米波雷达，所述毫米波雷达包括用于测量水位的第一雷达模块和用于测量水体流速的第二雷达模块，所述第一雷达模块与所述第二雷达模块中，至少所述第一雷达模块使用多振子天线；

壳体，所述壳体的内壁面包括第一安装面和第二安装面，在所述监测设备的预定的安装状态下，所述第一安装面平行于待测水面，所述第二安装面与所述第一安装面连接且相对于所述第一安装面倾斜，所述第一雷达模块安装于所述第一安装面，所述第二雷达模块安装于所述第二安装面，所述壳体与所述第一雷达模块对应位置的内外两侧不设置透镜而形成为平面结构。

在至少一个实施方式中，所述第一雷达模块的雷达频率为80GHz，所述第二雷达模块的雷达频率为24GHz，所述多振子天线包括由8行16列的振子元件组成的振子阵列。

在至少一个实施方式中，所述毫米波雷达包括雷达主控板和雷达用屏蔽罩，所述第一雷达模块和所述雷达主控板设置在一起，所述雷达用屏蔽罩设置在所述第一雷达模块和所述雷达主控板之间；或者

所述第二雷达模块和所述雷达主控板设置在一起，所述雷达用屏蔽罩设置在所述第二雷达模块和所述雷达主控板之间。

在至少一个实施方式中，所述监测设备还包括：

电磁流量计，用于接触式地测量水体流速；

液位计，用于接触式地测量水体液位；

控制装置，所述控制装置被配置成在所述液位计测量到的数据超过设定值时或所述第一雷达模块测量到的数据超过设定值时控制所述电磁流量计工作，在不超过所述设定值时控制所述第二雷达模块工作。

在至少一个实施方式中，所述壳体的外壁面包括前端导流面和底部测量面，在所述监测设备的预定的安装状态下，所述底部测量面平行于待测水面，所述电磁流量计的测量位点和所述液位计的测量位点位于所述底部测量面，所述前端导流面垂直于所述底部测量面。

在至少一个实施方式中，所述前端导流面包括：

一个第一弧形面，所述第一弧形面向所述壳体的前侧凸出；

两个第一连接面，所述两个第一连接面分别连接于所述第一弧形面叉开的两个后端，

所述壳体还包括壳体侧面和第二弧形面，所述第一连接面和所述壳体侧面通过所述第二弧形面连接。

在至少一个实施方式中，所述电磁流量计包括励磁线圈，所述励磁线圈的轴线与所述底部测量面的中线垂直相交，或者所述励磁线圈的轴线与所述第一弧形面的内切圆柱的轴线重合。

在至少一个实施方式中，所述电磁流量计还包括分别设置在所述励磁线圈的左右两侧的两个感应电极，所述两个感应电极的连线经过所述励磁线圈的轴线且与所述监测设备的前后方向垂直，所述两个感应电极的底部穿过所述底部测量面而形成为所述电磁流量计的测量位点。

在至少一个实施方式中，所述电磁流量计还包括电磁主控板和电磁流量计用屏蔽罩，所述励磁线圈、所述感应电极连接于所述电磁主控板，所述电磁流量计用屏蔽罩套设在所述电磁主控板的外侧。

在至少一个实施方式中，所述监测设备还包括上盖，所述上盖安装于所述壳体的顶部，所述上盖与所述壳体之间设置有密封圈。

可以理解，现有的毫米波雷达多使用椭球透镜天线，具有透镜及相应的凸起结构。而本申请提供的毫米波雷达使用多振子天线，能够提高发射信号强度以及接收端的数量，不需要椭球结构来约束波束角。因此，本申请不需要设置透镜，避免了透镜被污染的问题。不设置透镜使得壳体的雷达设置处的外侧形成为没有凸起的平面结构，减少了容易招致垃圾覆盖的问题。因此本申请能够降低设备维护频率。

附图说明

图1示出了根据本申请实施方式的监测设备的轴测图。

图2示出了根据本申请实施方式的监测设备的分解示意图。

图3示出了根据本申请实施方式的监测设备的剖视图。

图4示出了根据本申请实施方式的监测设备的俯视图。

图5出了根据本申请实施方式的监测设备的仰视图。

图6示出了根据本申请实施方式的监测设备的毫米波雷达的结构示意图。

图7示出了根据本申请实施方式的监测设备的电磁流量计的结构示意图。

附图标记说明

100毫米波雷达；110第一雷达模块；120第二雷达模块；130雷达用屏蔽罩；140雷达主控板；150安装支架；

200壳体；210第一安装面；220第二安装面；230前端导流面；231第一弧形面；232第一连接面；240底部测量面；241倒角；242中线；243连接孔；250壳体侧面；260第二弧形面；270边沿；280线缆连接口；

300电磁流量计；310励磁线圈；311轴线；320感应电极；330接地电极；340电磁主控板；350电磁流量计用屏蔽罩；

400 液位计；

500 上盖；

600 密封圈；

700 线缆；

800 密封胶。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

本申请提供了监测设备，参见图1至图3，监测设备可以包括毫米波雷达100和壳体200。

毫米波雷达100可以包括用于测量水位的第一雷达模块110和用于测量水体流速的第二雷达模块120。第一雷达模块110与第二雷达模块120的雷达频率可以相同或不同，例如，第一雷达模块110与第二雷达模块120的雷达频率都可以为80GHz。或者，第一雷达模块110的雷达频率为80GHz，第二雷达模块120的雷达频率为24GHz。在两个雷达模块中，至少第一雷达模块110使用多振子天线。示例性地，多振子天线包括由8行16列的振子元件组成的振子阵列。当然，可以由更多的振子元件组成振子阵列。

壳体200的与第一雷达模块110对应位置的内外两侧不设置透镜而形成为没有凸起的平面结构。一种可选的实施方式中，也可以在壳体200的与第二雷达模块120对应位置的内外两侧不设置透镜而形成为没有凸起的平面结构。

可以理解，现有的毫米波雷达100多使用椭球透镜天线，其椭球形的反射面聚焦电磁波，其具有透镜及相应的凸起结构。而本申请提供的毫米波雷达100则使用多振子天线提高发射信号强度以及接收端的数量，不需要椭球结构来约束波束角。因此，本申请不需要设置透镜，避免了透镜被污染的问题。不设置透镜，壳体200上的雷达设置位置形成为平面结构(不产生凸起)，减少了凸起结构容易招致垃圾覆盖的问题，因此降低了设备维护频率。

在本申请的一个实施方式中，参见图6，毫米波雷达100还可以包括雷达用屏蔽罩130、雷达主控板140和安装支架150。第一雷达模块110与第二雷达模块120可以与雷达主控板140电连接。雷达主控板140可以与第二雷达模块120设置在一起，且第二雷达模块120与雷达主控板140之间可以设置雷达用屏蔽罩130，防止雷达主控板140与第二雷达模块120相互干扰。同理，若第一雷达模块110与雷达主控板140设置在一起，则可以在第一雷达模块110与雷达主控板140之间设置雷达用屏蔽罩130。当然，也可以雷达主控板140、第一雷达模块110和第二雷达模块120分别设置雷达用屏蔽罩。雷达用屏蔽罩130可以为金属屏蔽罩。安装支架150用于为第二雷达模块120提供安装位置。

在本申请的一个实施方式中，参见图2和图3，监测设备还包括电磁流量计300、液位计400和控制装置。电磁流量计300用于接触式地测量水体流速，液位计400用于接触式地测量水体液位。控制装置被配置成在液位计400测量到的数据超过设定值时或第一雷达模块110测量到的数据超过设定值时，控制电磁流量计300工作，而在不超过设定值时控制第二雷达模块120工作。控制装置可以单独设置，也可以集成于第一雷达模块110或液位计400中。

示例性地，控制装置被配置成：液位高度超过液位计400的测量起点时，电磁流量计300工作，进行接触式的监测，毫米波雷达100不工作；液位不超过液位计400的测量起点时，毫米波雷达100工作，第一雷达模块110测量水位，第二雷达模块120测量水体流速，进行非接触式的监测，电磁流量计300不工作。

可以理解，单独使用接触式的监测设备或非接触式的监测设备进行监测时，其监控存在盲区。例如水位低时，接触式的监测设备无法工作，水位高时，非接触式的监测设备无法工作。本申请将毫米波雷达100、电磁流量计300和液位计400结合的形式可以在各种液位情况实现对水体的监测，实现无盲区测量，适用性较强。监测设备集成度高，整体上体积小巧，可以安装在管道内壁面的顶部，可适用于小管径的管道中。

在本申请的一个实施方式中，参见图2，壳体200的上方具有安装口，以能够在壳体200内安装各部件。监测设备还包括上盖500与密封圈600，上盖500安装于壳体200的安装口，上盖500与壳体200之间设置该密封圈600以实现密封，满足防水要求。本申请提供的监测设备具有预定的安装状态，例如上盖500固定于管道内壁面的顶部时处于预定的安装状态。

在本申请的一个实施方式中，参见图3，壳体200的内壁面包括位于壳体的后端(图3的右端)的第一安装面210和第二安装面220。第一安装面210平行于待测水面，第二安装面220与第一安装面210连接且相对于第一安装面210倾斜，第一雷达模块110安装于第一安装面210，第二雷达模块120安装于第二安装面220。

可以理解，对于第一雷达模块110，其可以通过信号从发射到被水面反射的时间计算得出相应距离，进而通过其他固定参数(例如待测管道的直径等)计算得出水位高度。对于第二雷达模块120，其可以基于检测多普勒频移的原理，计算出流体的流速。

在本申请的一个实施方式中，参见图3，壳体200的外壁面包括前端导流面230和底部测量面240。底部测量面240平行于待测水面，电磁流量计300的测量位点和液位计400的测量位点位于底部测量面240，降低垃圾悬挂的概率，降低设备维护频率。

在本申请的一个实施方式中，参见图3，前端导流面230可以垂直于底部测量面240，使得水体不导向底部，尽量不影响底部测量面240的水体流速。当然，前端导流面230也可以倾斜于底部测量面240，例如前端导流面230的上端朝向壳体200内侧倾斜，也能起到不影响底部测量面240的水体流速的效果。相比而言，由于监测设备固定于待测管道的内壁面的顶部，前端导流面230垂直于底部测量面240的实施方式还能避免垃圾在上部堆积，是更优选的实施方式。进一步地，前端导流面230与底部测量面240的过渡处可以设置倒角241(参见图3)，减少起伏和尖锐的棱角。

在本申请的一个实施方式中，参见图3和图5，前端导流面230包括一个第一弧形面231和两个第一连接面232。第一弧形面231向壳体200的前侧(例如图3中的左侧)凸出。两个第一连接面232分别连接于第一弧形面231叉开的两个后端。壳体200还包括壳体侧面250和第二弧形面260，第一连接面232和壳体侧面250通过第二弧形面260连接。

可以理解，本申请的壳体200整体上采用流线型设计，类似船只或潜艇的圆滑前端面，没有大的起伏和尖锐的棱角，可以降低其对水流形态的影响，提升电磁流量计300的测量准确性，从而大大提高监测设备的可靠性及准确性。当然，前端导流面230的前端面也可以由两平面呈锐角地拼接而成，形成的锐角利于分割水流，降低水体冲击，使监测设备更稳定。在本申请的一个实施方式中，第一弧形面231、第一连接面232、第二弧形面260、壳体侧面250可以是连续的弧形，以保持流线型的结构设计。

在本申请的一个实施方式中，参见图2和图5，第一弧形面231可以一直延伸到壳体200的顶部的用于与上盖500连接的边沿270。前端导流面230中的弧形面(第一弧形面231、第二弧形面260)的外切面与底部测量面240垂直。

在本申请的一个实施方式中，参见图3和图7，电磁流量计300可以包括励磁线圈310、感应电极320、接地电极330、电磁主控板340和电磁流量计用屏蔽罩350。励磁线圈310、感应电极320和接地电极330可以连接于电磁主控板340。电磁流量计用屏蔽罩350可以将电磁主控板340罩住，能够防止部件之间的电磁干扰。

在本申请的一个实施方式中，参见图5，所述励磁线圈310的轴线311与所述底部测量面240的中线242垂直相交。可以理解，轴线311处的黑点表示轴线的位置，从俯视图无法看到壳体200内部的励磁线圈310。

尽管前端导流面230的设计已尽可能地降低对底部测量面240的水体流速产生影响，但不可避免地，壳体还是会对其下方的水体产生影响。在这之中，底部测量面240的中线242上的水体流速受影响最小。进一步地，电磁流量计300的励磁线圈310的轴线可以与第一弧形面231的内切圆柱的轴线重合。

在本申请的一个实施方式中，参见图5和图7，电磁流量计300中的感应电极3220有两个且设置在励磁线圈310的左右两侧(图5所示视角的上下两侧)，两个感应电极320的连线经过励磁线圈310的轴线且两个感应电极320的连线与监测设备的前后方向(或称水流方向、上下游动方向)相垂直。

参见图3，两个感应电极320的底部穿过底部测量面240而形成为电磁流量计300的测量位点。接地电极330的底部可以高于感应电极320的底部。例如，底部测量面240上设置连接孔243，接地电极330的底部位于壳体200内侧，且通过该连接孔243与水体接触。同样地，液位计400的测量位点可以位于底部测量面240上，且液位计400可以高于接地电极330，使得液位计400在接触到水时，感应电极320、接地电极330都已经接触到水。在液位计400发出通过电磁流量计300测量水体流速的信号时，电磁流量计300能够已经接触水体而正常工作。

水体可以沿待测管道的轴线方向流动，例如，图4中上盖500所示的箭头方向为水体流向。电磁流量计300可以位于监测设备的前端，液位计300居中，毫米波雷达100位于后端。

在本申请的一个实施方式中，壳体200的前端具有线缆连接口280，监测设备还包括线缆700，线缆700可以穿过该线缆连接口280，并为壳体200中的部件供电及交互信号。线缆连接口280处可以设置密封胶800，以满足防水要求。同样地，电磁流量计300的励磁线圈310处、电磁主控板340处和液位计400处及其他部件所在位置可以通过灌封密封胶800，增强防水性能。

本申请提供的监测设备解决了接触式和非接触式流量计各自存在测量盲区的问题，解决了城市管网等污水井中存在大量悬浮物及气泡影响测量准确性的问题。监测设备采用集成式结构，集成度高，体积小巧。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种监测设备，其特征在于，包括：

毫米波雷达，所述毫米波雷达包括用于测量水位的第一雷达模块和用于测量水体流速的第二雷达模块，所述第一雷达模块与所述第二雷达模块中，至少所述第一雷达模块使用多振子天线；

壳体，所述壳体的内壁面包括第一安装面和第二安装面，在所述监测设备的预定的安装状态下，所述第一安装面平行于待测水面，所述第二安装面与所述第一安装面连接且相对于所述第一安装面倾斜，所述第一雷达模块安装于所述第一安装面，所述第二雷达模块安装于所述第二安装面，所述壳体与所述第一雷达模块对应位置的内外两侧不设置透镜而形成为平面结构。

2.根据权利要求1所述的监测设备，其特征在于，所述第一雷达模块的雷达频率为80GHz，所述第二雷达模块的雷达频率为24GHz，所述多振子天线包括由8行16列的振子元件组成的振子阵列。

3.根据权利要求1所述的监测设备，其特征在于，所述毫米波雷达包括雷达主控板和雷达用屏蔽罩，所述第一雷达模块和所述雷达主控板设置在一起，所述雷达用屏蔽罩设置在所述第一雷达模块和所述雷达主控板之间；或者

所述第二雷达模块和所述雷达主控板设置在一起，所述雷达用屏蔽罩设置在所述第二雷达模块和所述雷达主控板之间。

4.根据权利要求1所述的监测设备，其特征在于，所述监测设备还包括：

电磁流量计，用于接触式地测量水体流速；

液位计，用于接触式地测量水体液位；

控制装置，所述控制装置被配置成在所述液位计测量到的数据超过设定值时或所述第一雷达模块测量到的数据超过设定值时控制所述电磁流量计工作，在不超过所述设定值时控制所述第二雷达模块工作。

5.根据权利要求4所述的监测设备，其特征在于，所述壳体的外壁面包括前端导流面和底部测量面，在所述监测设备的预定的安装状态下，所述底部测量面平行于待测水面，所述电磁流量计的测量位点和所述液位计的测量位点位于所述底部测量面，所述前端导流面垂直于所述底部测量面。

6.根据权利要求5所述的监测设备，其特征在于，所述前端导流面包括：

一个第一弧形面，所述第一弧形面向所述壳体的前侧凸出；

两个第一连接面，所述两个第一连接面分别连接于所述第一弧形面叉开的两个后端，

所述壳体还包括壳体侧面和第二弧形面，所述第一连接面和所述壳体侧面通过所述第二弧形面连接。

7.根据权利要求6所述的监测设备，其特征在于，所述电磁流量计包括励磁线圈，所述励磁线圈的轴线与所述底部测量面的中线垂直相交，或者所述励磁线圈的轴线与所述第一弧形面的内切圆柱的轴线重合。

8.根据权利要求7所述的监测设备，其特征在于，所述电磁流量计还包括分别设置在所述励磁线圈的左右两侧的两个感应电极，所述两个感应电极的连线经过所述励磁线圈的轴线且与所述监测设备的前后方向垂直，所述两个感应电极的底部穿过所述底部测量面而形成为所述电磁流量计的测量位点。

9.根据权利要求8所述的监测设备，其特征在于，所述电磁流量计还包括电磁主控板和电磁流量计用屏蔽罩，所述励磁线圈、所述感应电极连接于所述电磁主控板，所述电磁流量计用屏蔽罩套设在所述电磁主控板的外侧。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的监测设备，其特征在于，所述监测设备还包括上盖，所述上盖安装于所述壳体的顶部，所述上盖与所述壳体之间设置有密封圈。