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申请/专利权人：中国计量大学;国家海洋局第二海洋研究所

摘要：本发明提供了一种水中称重装置和水中称重系统，属于重量检测技术领域。其中，水中称重装置包括气罐、称重室、通讯装置和液体流量计。本发明实施例提供的水中称重装置和水中称重系统，设置有称重室，具有相对稳定的结构，能够适应水下复杂多变的工作环境，可以提高水中称重的准确性。同时，该水中称重装置将测量数据发送至地面控制端，工作人员可以在地面控制端进行操作，既保障了在称重测量过程中工作人员的安全，又可以满足对于保护海洋湖泊生态的要求。

主权项：1.一种水中称重装置，其特征在于，包括气罐、称重室、通讯装置和液体流量计；所述气罐与所述称重室的内部连通；所述称重室的底部设置有称重传感器，所述称重传感器和所述液体流量计均与所述通讯装置连接，所述通讯装置用于将所述称重传感器的测量数据传输至地面控制端；所述称重室的室壁上设置有排水孔，所述排水孔与所述液体流量计连接；其中，所述称重室上端开口，所述称重室的上端连接有保护盖，所述保护盖转动连接在所述称重室的一个侧壁的上端，所述保护盖与所述称重室之间设置有密封圈，所述保护盖上设置有气压传感器。

全文数据：水中称重装置和水中称重系统技术领域[0001]本发明涉及重量检测技术领域，具体而言，涉及一种水中称重装置和水中称重系统。背景技术[0002]在海洋或河湖的钻探、打捞等过程中，对水下物体进行实时的重量等数据测量是海洋河流工程、考古研究的重要组成部分。目前的水中称重方法主要采用网篮法，称重装置置于水下，下方用挂钩挂着一个网篮，物体放于网篮内进行测量作业。由于水流、泥沙冲击或水中生物等影响因素，处于水下的网篮极易发生晃动，导致称重装置的读数不稳，无法获取物体的准确重量。发明内容[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种水中称重装置和水中称重系统，具有相对稳定的结构，可以提高水中称重的准确性。[0004]第一方面，本发明实施例提供了一种水中称重装置，包括气罐、称重室、通讯装置和液体流量计;所述气罐与所述称重室的内部连通;所述称重室的底部设置有称重传感器，所述称重传感器与所述通讯装置连接，所述通讯装置用于将所述称重传感器的测量数据传输至地面控制端;所述称重室的室壁上设置有排水孔，所述排水孔与所述液体流量计连接。[0005]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述气罐与所述称重室通过导气管连接;所述导气管上设置有双向导通阀门。[0006]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述称重室上端开口，所述称重室的上端连接有保护盖。[0007]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述保护盖转动连接在所述称重室的一个侧壁的上端。[0008]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述保护盖与所述称重室之间设置有密封圈。[0009]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述保护盖上设置有气压传感器。[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述称重传感器上设置有开关元件;所述开关元件与所述通讯装置连接。[0011]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述排水孔与排水管连接，所述液体流量计设置在所述排水管上。[0012]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述排水管的输出端设置有防倒吸结构。[0013]第二方面，本发明实施例还提供了一种水中称重系统，包括地面控制端和上述的水中称重装置，所述地面控制端与所述水中称重装置通讯连接。[0014]本发明实施例带来了以下有益效果：[0015]本发明实施例提供的水中称重装置和水中称重系统，设置有称重室，具有相对稳定的结构，能够适应水下复杂多变的工作环境，可以提高水中称重的准确性。同时，该水中称重装置将测量数据发送至地面控制端，工作人员可以在地面控制端进行操作，既保障了在称重测量过程中工作人员的安全，又可以满足对于保护海洋湖泊生态的要求。[0016]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。[0017]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明[0018]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0019]图1为本发明一实施例所提供的水中称重装置的结构示意图；[0020]图2为本发明一实施例所提供的称重室的结构示意图；[0021]图3为本发明一实施例所提供的保护盖的结构示意图；[0022]图4为本发明一实施例所提供的气罐支架的结构示意图。[0023]图标：1-气罐;2-双向导通阀门；3-称重传感器;4-保护盖;41-连接轴;42-气压传感器;5-通信装置;6-疏水阀；7-液体流量计;8-称重室;81-安装孔;9-连接部；10-导气管；11-气罐支架;12-夹持部。具体实施方式[0024]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。[0025]针对现有的水中网篮称重容易受扰动，结果不准确的问题，本发明实施例提供了一种水中称重装置和水中称重系统，以下首先对本发明的水中称重装置进行详细介绍。[0026]实施例一[0027]该实施例提供了一种水中称重装置，如图1至图4所示，该水中称重装置包括气罐1、称重室8、通讯装置5和液体流量计。通讯装置5用于与地面控制端进行通讯连接。[0028]气罐1与称重室8的内部连通。称重时，气罐1内的气体可以进入称重室8内。气罐1内填充惰性气体，例如可以是氦气，氦气无色无味，是不可燃气体，化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合，可以有效防止待称重物体如水下文物过度接触氧气导致的氧化反应，安全可靠。并且，氦气获取途径容易，成本低。[0029]可选地，气罐1可以通过楔键固定在称重室8的壳体上，拆装方便，牢固稳定，能够适应水下复杂多变的工作环境。气罐1也可以通过气罐支架11固定在称重室8的壳体上，气罐支架11包括背板和与背板固定连接的夹持部12，背板可以通过螺钉等固定在称重室8的壳体上，气罐1连接在夹持部12内。[0030]气罐1采用国家标准非重复充装钢瓶，按照国家标准GB1726S-2009的规定进行设计制造，保障了其安全性和可靠性。气罐支架11的零件之间采用螺栓结构进行联结，牢固可靠又便于拆装。导气管与称重室、气罐的连接处设置有密封圈，可以防止内部气体的泄漏以及外部液体的渗入。[0031]气罐1与称重室8通过导气管10连接。导气管1〇可以连接在气罐1的底部，与气罐1内部连通。导气管10上设置有双向导通阀门2。双向导通阀门2与两端的导气管之间，可以通过螺母紧固连接。双向导通阀门2包括阀门方向控制器件，阀门方向控制器件与通讯装置5连接，地面控制端通过通讯装置5可以控制双向导通阀门2的阀门方向，控制惰性气体在气罐1与称重室8之间流动，提高气体资源的利用率，以便长期的工作使用。[0032]称重室8上端开口，称重室8的上端连接有保护盖4。保护盖4和称重室8开口的边缘均布有密封圈，可以在开展作业时，防止因气体的泄漏与外界液体的渗入而影响真实的测量结果。[0033]保护盖4转动连接在称重室8的一个侧壁的上端。可选地，如图3和图4所示，保护盖4上设置有连接轴41，称重室8的一个侧壁的上端设置有连接部9,连接部上形成有连接孔，连接轴41转动连接在连接孔内。保护盖4与称重室8之间的连接方式，使保护盖4的开合便捷，摩擦造成的阻力小。[0034]保护盖4中央设有气压传感器似，用于有效地监控称重室8内工作时的压力指数，防止因称重室壳体破损导致的气体泄漏和外液渗入，以及因导管堵塞导致的爆裂危险。气压传感器42与通讯装置5相连接，用于监测水中称重装置在作业时称重室内部的气压值，具有超出警戒阈值时发出报警信号的功能，保障水中称重装置和人员的安全。[0035]可选地，保护盖4上可以设置有把手，把手和保护盖通过螺栓连接，保证其为刚性结构。[0036]称重室8的底部设置有称重传感器3,用于测量在水中下沉的物体的部分支持力。称重传感器3与通讯装置5连接。如图1和图2所示，称重室8的底部中央形成有安装孔81，称重传感器3和通讯装置5安装在安装孔81内，通讯装置5位于称重传感器3的下方，用于将称重传感器的测量数据传输至地面控制端。通讯装置5与称重室8的底壁的贴合处同样有密封圈防护。[0037]考虑到现有的称重装置与地面采集端之间均采用有线连接的方式，只能满足小范围、短距离内的测量，且布线大量而复杂，增加了系统的复杂性，不利于后期的维修维护。检测点与微处理器之间过长的连线，受水流泥沙、生物冲击等因素影响，会导致传送过程中出现干扰与误差，无法准确真实地反映称量装置的工作状态。本实施例中，通讯装置可以是无线通信模块，如射频模块、蓝牙模块、WiFi模块、红外模块等。水中称重装置与地面控制端之间采用无线方式进行数据的传输，避免了大量而复杂的布线，提高了水中称重系统的灵活性与实用性，降低了装置构建成本与难度，更便于工作人员进行维修维护。同时，可以满足进行不同物体以及多次称重的需求，信息采集、传输装置的布置位置也更加灵活多样。[0038]称重传感器3上设置有开关元件，开关元件与通讯装置5连接。如果测量的物体在水环境下处于悬浮状态时，即称重作业开始前，称重传感器3没有数据导出，则提前设置称重传感器3在本次作业中的数据恒为0。若测量的物体在水环境下处于下沉状态时，即称重作业开始后，称重传感器3有数据导出，则称重传感器3正常工作。地面控制端接收到水中称重装置发送的测量数据后，即可发送关闭称重传感器3的操作指令。该操作指令通过通讯装置5到达称重传感器3，控制称重传感器3的开关元件关闭。[0039]称重室8的室壁上设置有排水孔，用于在气体注入时，排出称重室8内的液体。排水孔可以设置在称重室8的底壁上，也可以设置在称重室8的侧壁的下部，排水孔处设置有密封圈。排水孔与排水管连接，液体流量计7设置在排水管上。通过液体流量计7,可以计算并记录流过的液体流量总数，即作业时，称重室8内的液体总量，然后通过通讯装置5将累计并记录的数据传输至地面控制端。[0040]为了防止测量装置在水下工作时，液体流量计7前后的排水管出现倒吸的现象，在排水管的输出端设置防倒吸结构，防倒吸结构可以是单向阀或可调节的毛细管，通过单向阀或毛细管的毛细效应，平衡导管内外的气压差，可以有效地防范液体倒吸现象的发生。[0041]液体流量计7可以采用超声波流量计，它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术以及纠错技术，计量更方便、经济、准确。[0042]可选地，排水管上还设置有疏水阀6，疏水阀6位于称重室上的排水孔与液体流量计7之间，疏水阀6具有阻汽排水作用。疏水阀6采用自由浮球式疏水阀，内部只有一个活动部件精细研磨的不锈钢空心浮球，非常灵敏，能自动排出液体，工作质量高。当液体流入时，产生浮力使疏水阀内的浮球上升，浮球通过杠杆原理带动阀门开启，此时液体可以流出；当液体全部流入疏水阀6内部，气体开始注入疏水阀时，气体会汇聚在疏水阀6上部，对浮球产生向下的压力，促使疏水阀内的液体导出。随着液体的减少，浮球所受的浮力也减少，浮球下降，通过杠杆原理，使得阀门逐渐闭合至完全关闭。此时，疏水阀6内仅余下气体，里面的液体尽数排出。[0043]本发明实施例提供的水中称重装置，解决现有技术测量效率低，难度大的问题。水中称重装置设置有称重室，具有相对稳定的结构，能够适应水下复杂多变的工作环境，可以提高水中称重的准确性。同时，该水中称重装置将测量数据发送至地面控制端，工作人员可以在地面控制端进行操作，既保障了在称重测量过程中工作人员的安全，又可以满足对于保护海洋湖泊生态的要求。[0044]实施例二[0045]该实施例提供了一种水中称重系统，包括地面控制端和实施例一种所记载的水中称重装置，地面控制端可以是计算机或移动终端，例如手机、平板电脑等。地面控制端与水中称重装置通讯连接，例如，地面控制端与水中称重装置可以通过无线方式连接。地面控制端包括处理器，可以对接收到的数据进行计算和处理。[0046]使用本发明实施例所提供的水中称重系统进行水下称重的具体步骤如下：[0047]一、检查各导管是否畅通。关闭双向导通阀门、疏水阀，打开称重室的保护盖，将水中称重装置没入水中，开启通讯装置，将称重传感器、液体流量计和气压传感器清零。[0048]二、待测物体放入称重室内，观察称重室底部的称重传感器是否有数据，若没有任何数据记录显示，说明待测物体在水中处于悬浮状态，则关闭称重传感器以及下方的通讯装置，以免充气排水后，待测物下落引起数据的重复计算。若此时称重传感器有数据记录，说明待测物体在水中处于下沉状态，则将数据通过通讯装置发送到地面控制中心后再关闭传感器。[0049]三、关闭保护盖，检查密封圈是否严密契合。[0050]四、打开双向导通阀门，使气罐内的气体注入装置容器内，同时观察、监测气压传感器和液体流量计的数据。[0051]五、当液体流量计所显示的数据不在变化时，视为称重室内的液体已经完全排出，此时关闭气罐和导管的阀门，将液体流量计的数据传送到地面控制中心，水中的作业结束。[0052]六、地面控制端通过记录的数据和阿基米德浮力原理计算物体所受的浮力，即装置容器的体积与液体流量计的数值之差Af，就是物体排开液体的体积，也视为待测物受到的浮力。计算方法如下：[0053]计算方法:若称重传感器未记录任何数据，则数值Af就是物体的重力，利用公式G=mg，即可求得待测物的质量m。若称重传感器有数据记录，那么称重传感器的数据⑻与（Af之和，就是待测物的重力，再利用公式G=mg，求得待测物的质量。这样，水中称重的过程结束。[0054]本发明实施例提供的水中称重系统，水中称重装置与地面控制端之间均采用无线方式进行数据的传输，从而避免了大量而复杂的布线，提高了整个系统的灵活性与实用性，降低了装置构建成本与难度，更便于工作人员进行维修维护。同时，可以满足进行不同物体以及多次称重的需求，信息采集、传输装置的布置位置也更加灵活多样。[0055]本发明实施例提供的水下称重装置和水下称重系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。t〇〇56]另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0057]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0058]最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

权利要求：丄.一种水中称重装置，其特征在于，包括气罐、称重室、通讯装置和液体流量计;所述气罐与所述称重室的内部连通;所述称重室的底部设置有称重传感器，所述称重传感器和所述液体流量计均与所述通讯装置连接，所述通讯装置用于将所述称重传感器的测量数据传输至地面控制端;所述称重室的室壁上设置有排水孔，所述排水孔与所述液体流量计连接。2.根据权利要求1所述的水中称重装置，其特征在于，所述气罐与所述称重室通过导气管连接;所述导气管上设置有双向导通阀门。、3.根据权利要求1所述的水中称重装置，其特征在于，所述称重室上端开口，所述称重室的上端连接有保护盖。、、4.根据权利要求3所述的水中称重装置，其特征在于，所述保护盖转动连接在所述称重室的一个侧壁的上端。、、、5.根据权利要求3所述的水中称重装置，其特征在于，所述保护盖与所述称重室之间设置有密封圈。6.根据权利要求3所述的水中称重装置，其特征在于，所述保护盖上设置有气压传感器。_7.根据权利要求1所述的水中称重装置，其特征在于，所述称重传感器上设置有开关兀件;所述开关元件与所述通讯装置连接。、8.根据权利要求1所述的水中称重装置，其特征在于，所述排水孔与排水管连接，所述液体流量计设置在所述排水管上。9.根据权利要求8所述的水中称重装置，其特征在于，所述排水管的输出端设置有防倒吸结构。10.一种水中称重系统，其特征在于，包括地面控制端和权利要求1〜8中任一项所述的水中称重装置，所述地面控制端与所述水中称重装置通讯连接。

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