本发明属于水流断面测量技术领域，具体是一种水流断面测量用辅助装置。
背景技术：
水文监测是指通过科学方法对自然界水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等的一个复杂而全面的系统工程，水流断面的测量即测定河床各点的起点距及其高程，从而绘出以起点距为横坐标、河床高程为纵坐标的断面图。
使用通常的机械式测量方法进行水流横断面测量，一般要在断面上布设许多测深垂线，在垂线上测量水深，并测定垂线与岸上断面起点桩间的距离，即起点距，施测水深可以用测深杆、测深锤、铅鱼或回声测深仪，起点距则可通过缆索、视距、仪器交会等方法确定，测量过程中存在测深杆竖直状态难以保持、各测量点起点距测量值不准确、各测量点测深杆下探位置难以保证在同一横断面等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种水流断面测量用辅助装置，具有起点距测量准确且测量方便、可检测测深杆是否竖直放置、可检测各测量点测深杆下探位置是否在同一横断面、集成设计测量车结构可移动和固定并可自动调平的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水流断面测量用辅助装置，包括测距仪，所述测距仪的顶端固定安装有提手，且测距仪的内部活动安装有测距探头，所述测距探头前端的上侧固定安装有位置红外传感器，且测距探头前端的下侧固定安装有测距红外传感器，所述测距探头的左端固定安装有转动电机，所述测距仪左端的底端固定安装有锁定螺母，且测距仪的底端固定安装有旋转座，所述旋转座底端的外侧固定安装有两个滑靴，且旋转座底端的中央活动安装有转轴，所述转轴的底端固定安装有舵机，所述舵机顶端的外侧固定连接有滑轨，且舵机的底端固定安装有上承载座。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上承载座的内部固定安装有三个升降螺柱，三个所述升降螺柱的底端活动安装有下承载座，且升降螺柱外部的中段活动套接有调高螺母，所述下承载座的底端固定安装有三角座，所述三角座的底端活动安装有三个支架关节，所述支架关节的底端固定安装有支架，所述支架的底端固定安装有连接套，所述连接套的右侧活动安装有锁定旋钮，且连接套的底端活动安装有伸缩架，所述伸缩架的底端固定安装有支脚座，所述支脚座的外侧固定连接有踏板，且支脚座的底端固定安装有尖头支脚。
作为本发明的一种优选技术方案，所述转动电机固定安装在测距仪左半部分的内部，所述锁定螺母的内侧活动安装在转轴的顶端。
作为本发明的一种优选技术方案，所述位置红外传感器和测距红外传感器位于垂直于旋转座上表面的竖直线上，所述滑靴的底端活动套接有滑轨。
作为本发明的一种优选技术方案，三个所述升降螺柱相对于上承载座呈圆周对称分布，所述调高螺母的底端通过台阶与下承载座的顶端相互接触。
作为本发明的一种优选技术方案，三个所述支架关节相对于三角座呈圆周对称分布，所述支架内部的底端活动套接有伸缩架。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过设计集成的水流断面测量用辅助装置，使用红外测距方法进行测深杆下探位置起点距的测量，操作简单、测量方便、适合复杂水文环境下使用，设计双测距系统从而得以检测测深杆是否竖直放置，从而避免水位高程的测量错误，实现了起点距测量准确且测量方便的优点。
2、本发明通过设计集成的水流断面测量辅助装置，通过设计固定结构可通过三点固定的方法将测量辅助装置固定在相对平坦的地面上，并通过调平装置将装置调整水平以保证测量准确，水平检测结构与红外测距结构固定相连，保证测距准确无误，同时设计用于装置整体的提手结构兼顾便携性。
3、本发明通过设置位置红外传感器以及测距红外传感器可以对探测杆位置进行测量，同时结合由舵机控制的旋转座可以完成对探测杆位置倾斜角度的测量，从而进一步提升对测量杆倾斜角度的测量，同时对倾斜干的各个不同角度的倾斜均可以进行精确的测量，提高了对测量杆倾斜角度测量情况的普适性，方便了工作人员对测量杆倾斜角度的测量和纠正。
附图说明
图1为本发明结构正面示意图；
图2为本发明结构背面示意图；
图3为本发明结构测距仪示意图；
图4为本发明结构调整支座示意图；
图5为本发明结构三脚架示意图。
图中：1、测距仪；2、提手；3、测距探头；4、位置红外传感器；5、测距红外传感器；6、转动电机；7、锁定螺母；8、旋转座；9、滑靴；10、转轴；11、滑轨；12、舵机；13、上承载座；14、升降螺柱；15、调高螺母；16、下承载座；17、三角座；18、支架关节；19、支架；20、连接套；21、锁定旋钮；22、伸缩架；23、支脚座；24、踏板；25、尖头支脚。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明提供一种水流断面测量用辅助装置，包括测距仪1，测距仪1的顶端固定安装有提手2，且测距仪1的内部活动安装有测距探头3，测距探头3前端的上侧固定安装有位置红外传感器4，且测距探头3前端的下侧固定安装有测距红外传感器5，测距探头3的左端固定安装有转动电机6，测距仪1左端的底端固定安装有锁定螺母7，且测距仪1的底端固定安装有旋转座8，旋转座8底端的外侧固定安装有两个滑靴9，且旋转座8底端的中央活动安装有转轴10，转轴10的底端固定安装有舵机12，舵机12顶端的外侧固定连接有滑轨11，且舵机12的底端固定安装有上承载座13。
其中，上承载座13的内部固定安装有三个升降螺柱14，三个升降螺柱14的底端活动安装有下承载座16，且升降螺柱14外部的中段活动套接有调高螺母15，下承载座16的底端固定安装有三角座17，三角座17的底端活动安装有三个支架关节18，支架关节18的底端固定安装有支架19，支架19的底端固定安装有连接套20，连接套20的右侧活动安装有锁定旋钮21，且连接套20的底端活动安装有伸缩架22，伸缩架22的底端固定安装有支脚座23，支脚座23的外侧固定连接有踏板24，且支脚座23的底端固定安装有尖头支脚25。
其中，转动电机6固定安装在测距仪1左半部分的内部，锁定螺母7的内侧活动安装在转轴10的顶端，通过转动电机6的转动控制测距探头3在俯仰方向上进行旋转，以应对多种测量情况下的使用需要，通过锁紧锁定螺母7控制转轴10的旋转锁紧，从而达到固定旋转座8，避免其旋转的目的，转轴10通过舵机12控制旋转，这个旋转运动是可按照预先设置好的程序控制的。
其中，位置红外传感器4和测距红外传感器5位于垂直于旋转座8上表面的竖直线上，滑靴9的底端活动套接有滑轨11，位置红外传感器4和测距红外传感器5组合使用从而测算测深杆的安置是否是竖直状态，该方法是通过在测深杆上使用涂料设置出一条特定的反射区实现的，两个红外线传感器分别发射红外光并接受到反射区的反射信号，如果两个传感器都能接收到反射信号则表明测深杆的放置在误差允许范围内；另外，滑靴9和转轴10的相互配合，既是为了保证旋转座8相对于舵机12的转动轴位置不变，同时也是为了分担一部分转轴10上承担的的压力。
其中在进行测量时，由于测探杆在设置过程中会出现不同程度的倾斜，需要根据不同倾斜情况对测量结果进行分析处理。以探测杆的插设点与位置红外传感器之间的水平连线为y轴，建立由相互垂直的x、y、z轴组成的立体坐标系；
当探测杆沿x轴倾斜时，使得测距红外传感器首先与探测杆对准，得到距离b，且记测距红外传感器与位置红外传感器位置之间的距离为a，红外线从测距红外传感器中发出后会到达探测杆上，并在探测杆上的反射区实现反射后被测距红外线传感器获取，从而对探测杆位置进行确定，此时由于测距红外传感器与位置红外传感器处于同一竖直连线上，因此当探测杆沿x轴倾斜时，探测杆的反射区无法反射由位置红外传感器发出的红外线。之后舵机会带动旋转座进行转动，从而使得位置红外传感器发出的红外线到达探测杆的反射区，当位置红外传感器捕获探测杆反射回来的红外线时，此时舵机停止旋转，并且记录舵机旋转角度为α，根据距离b和旋转角度α可以的得到测距红外传感器发出的红外线在z、x轴所在平面的横移距离c，之后将距离a和距离c利用反正切函数计算处倾斜探测杆的倾斜角度β，工作人员即可以根据倾斜角度α去纠正探测杆的空间位置；
当探测杆沿y轴倾斜时，测距红外传感器与位置红外传感器可以同时获取各自发出红外线在探测杆上的反射光，因此可以直接得出测距红外传感器与探测杆之间的距离d，以及位置红外传感器与探测杆之间的距离e，此时计算d与e的差值f，并将f的绝对值与距离a利用烦正切函数得出探测杆倾斜角度γ，之后工作人员即可以根据倾斜角度γ去纠正探测杆的空间位置；
当探测杆在x轴和y轴方向上均发生倾斜时，工作人员可以按照上述探测杆沿x周倾斜时的测量方法对探测杆进行测量，从而得到测量杆在x轴方向上的倾斜角度β，之后将探测杆沿x轴按照倾斜角度β进行纠正，之后再次控制舵机带动旋转座转动，当测距红外传感器与位置红外传感器均对获取各自发射的红外线在探测杆上的反射光之后，舵机停止旋转，此时即可得到探测杆沿y轴的倾斜角度γ，工作人员既可以根据倾斜角度γ对倾斜干再次进行调整，从而使得探测杆保持竖直。
其中，三个升降螺柱14相对于上承载座13呈圆周对称分布，调高螺母15的底端通过台阶与下承载座16的顶端相互接触，通过三个升降螺柱14控制上承载座13的升降，从而达到调平的目的，调高螺母15的底端抵住下承载座16的顶端，这样通过正转或反转调高螺母15可控制上承载座13一角的升降运动，通过旋动三个调高螺母15将上承载座13调整水平，水平程度由测距仪1内部的加速度传感器取得并显示在测距仪1背面的控制面板上。
其中，三个支架关节18相对于三角座17呈圆周对称分布，支架19内部的底端活动套接有伸缩架22，三个支架关节18可张开或收拢，以应对不同高度的使用需求，并且通过调整三个伸缩架22的伸长程度可以应对不同坡度条件下的使用需求。
本发明的工作原理及使用流程：
将三角架放置在野外环境下，张开三个支架19，通过三个尖头支脚25将装置整体固定，脚踏踏板24使尖头支脚25深入到野外的土地中，然后调整三个伸缩架22的伸长程度以应对不同坡度条件下的使用需求，保证三角座17尽量处于水平状态，通过正转或反转调高螺母15可控制上承载座13一角的升降运动，通过旋动三个调高螺母15将上承载座13调整水平，水平程度由测距仪1内部的加速度传感器取得并显示在测距仪1背面的控制面板上，舵机12提供动力控制旋转座8以转轴10为轴心进行旋转，从而进行不同方位角的测距工作，滑靴9和转轴10的相互配合，既是为了保证旋转座8相对于舵机12的转动轴位置不变，通过转动电机6的转动控制测距探头3在俯仰方向上进行旋转，以应对多种测量情况下的使用需要，位置红外传感器4和测距红外传感器5组合使用从而测算测深杆的安置是否是竖直状态，该方法是通过在测深杆上使用涂料设置出一条特定的反射区实现的，两个红外线传感器分别发射红外光并接受到反射区的反射信号，如果两个传感器都能接收到反射信号则表明测深杆的放置在误差允许范围内，通过提手2可将测距仪1提起以方便携带。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种水流断面测量用辅助装置，包括测距仪（1），其特征在于：所述测距仪（1）的顶端固定安装有提手（2），且测距仪（1）的内部活动安装有测距探头（3），所述测距探头（3）前端的上侧固定安装有位置红外传感器（4），且测距探头（3）前端的下侧固定安装有测距红外传感器（5），所述测距探头（3）的左端固定安装有转动电机（6），所述测距仪（1）左端的底端固定安装有锁定螺母（7），且测距仪（1）的底端固定安装有旋转座（8），所述旋转座（8）底端的外侧固定安装有两个滑靴（9），且旋转座（8）底端的中央活动安装有转轴（10），所述转轴（10）的底端固定安装有舵机（12），所述舵机（12）顶端的外侧固定连接有滑轨（11），且舵机（12）的底端固定安装有上承载座（13）。
2.根据权利要求1所述的一种水流断面测量用辅助装置，其特征在于：所述上承载座（13）的内部固定安装有三个升降螺柱（14），三个所述升降螺柱（14）的底端活动安装有下承载座（16），且升降螺柱（14）外部的中段活动套接有调高螺母（15），所述下承载座（16）的底端固定安装有三角座（17），所述三角座（17）的底端活动安装有三个支架关节（18），所述支架关节（18）的底端固定安装有支架（19），所述支架（19）的底端固定安装有连接套（20），所述连接套（20）的右侧活动安装有锁定旋钮（21），且连接套（20）的底端活动安装有伸缩架（22），所述伸缩架（22）的底端固定安装有支脚座（23），所述支脚座（23）的外侧固定连接有踏板（24），且支脚座（23）的底端固定安装有尖头支脚（25）。
3.根据权利要求1所述的一种水流断面测量用辅助装置，其特征在于：所述转动电机（6）固定安装在测距仪（1）左半部分的内部，所述锁定螺母（7）的内侧活动安装在转轴（10）的顶端。
4.根据权利要求1所述的一种水流断面测量用辅助装置，其特征在于：所述位置红外传感器（4）和测距红外传感器（5）位于垂直于旋转座（8）上表面的竖直线上，所述滑靴（9）的底端活动套接有滑轨（11）。
5.根据权利要求2所述的一种水流断面测量用辅助装置，其特征在于：三个所述升降螺柱（14）相对于上承载座（13）呈圆周对称分布，所述调高螺母（15）的底端通过台阶与下承载座（16）的顶端相互接触。
6.根据权利要求2所述的一种水流断面测量用辅助装置，其特征在于：三个所述支架关节（18）相对于三角座（17）呈圆周对称分布，所述支架（19）内部的底端活动套接有伸缩架（22）。
技术总结