一种平原渠道测流设备
| 专利类型 | 实用新型 | 法律事件 | 授权; 未缴年费; |
| 专利有效性 | 失效专利 | 当前状态 | 权利终止 |
| 申请号 | CN202022590992.1 | 申请日 | 2020-11-11 |
| 公开(公告)号 | CN213600139U | 公开(公告)日 | 2021-07-02 |
| 申请人 | 中国科学院地理科学与资源研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 张代桥; 刘恩民; | 第一发明人 | 张代桥 |
| 权利人 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市朝阳区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市朝阳区大屯路甲11号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：100000 |
| 主IPC国际分类 | G01F1/00 | 所有IPC国际分类 | G01F1/00 ; G01F23/28 ; G01F1/66 ; E02B1/00 ; E02B5/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | U |
| 专利代理机构 | 北京润捷智诚知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 孙巍; |
| 摘要 | 本实用新型 实施例 公开了一种平原渠道测流设备，安装在渠道上，包括：监测设备和主控计算机；所述监测设备包括：雷达测流主站；上游 水 位站，所述上游水位站设置在所述雷达测流主站的上游；下游水位站，所述下游水位站设置在所述雷达测流主站的下游；所述主控计算机分别与所述雷达测流主站、上游水位站、下游水位站通讯连接，所述主控计算机用于采集所述雷达测流主站、上游水位站以及下游水位站监测到的数据并计算流量。本实用新型实施例具有当雷达测流进入盲区时，根据水位差计算流量，弥补雷达测流的 缺陷 的特点。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||
| 权利要求 | 1.一种平原渠道测流设备，安装在渠道上，其特征在于，包括：监测设备和主控计算机； |
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| 说明书全文 | 一种平原渠道测流设备技术领域背景技术[0002] 平原沟渠测流是在沟渠首部设置测流装置对过水量进行监测。平原区沟渠坡降很缓，一般不能满足修建量水建筑物的条件，只能靠流速和水位的监测计算过水量。限于投资的因素，在比较小的支渠，流量的远程自动监测站多利用雷达探头进行流速、水位测定，是比较好的解决方案，非接触测量可避免水中杂物和淤积的干扰，且具有投资少和无需值守的优点。但雷达流速探头的启动流速较大(0.22m/s)，当流速小于启动流速，监测的流量为“零”，导致在流速缓慢时流量计算出现盲区，是这种雷达测流方法的缺陷。由于平原渠道，尤其是较小的支渠，兼有蓄水和输水的功能，流速缓慢的情况也会在水深的时候出现，如不能计算流量造成的误差会更大。实用新型内容 [0003] 为此，本实用新型实施例提供一种平原渠道测流设备，以解决现有技术中由于雷达测流技术在流速缓慢时出现的的测流盲区问题。 [0004] 为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案： [0005] 根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种平原渠道测流设备，安装在渠道上，包括：监测设备和主控计算机；所述监测设备包括： [0006] 雷达测流主站； [0007] 上游水位站，所述上游水位站设置在所述雷达测流主站的上游； [0008] 下游水位站，所述下游水位站设置在所述雷达测流主站的下游； [0009] 所述主控计算机分别与所述雷达测流主站、上游水位站、下游水位站通讯连接，所述主控计算机下发时钟同步指令，确保各采集设备的采集时间一致；同时，所述主控计算机用于接收所述雷达测流主站、上游水位站以及下游水位站监测到的数据并计算流量。 [0010] 可选地，所述主控计算机由工控机和433无线通信采集卡构成，工控机型号为IPC‑810/EC0‑1817‑6COM/250W，433无线采集卡型号为SI4463。 [0012] 可选地，所述雷达测流主站设有依次连接的雷达探头、第二电缆管、第二采集与传输设备。 [0013] 可选地，所述下游水位站设有依次连接的第二压力式水位探头、第三电缆管、第三采集与传输设备。 [0014] 可选地，所述第一采集与传输设备、第二采集与传输设备以及第三采集与传输设备的型号均为DGR6106。 [0015] 可选地，所述雷达探头包括雷达多普勒流速探头和雷达水位探头，所述雷达探头包括多普勒流速探头和雷达水位探头。 [0016] 可选地，所述雷达探头与水面的距离大于等于2m。 [0017] 可选地，所述上游水位站与下游水位站之间的距离为360～400m。 [0018] 本实用新型实施例具有如下优点： [0019] 本实用新型实施例结构简单、成本低、设计思路新颖，能够弥补雷达测流的盲区，从而提高测流精度，有利于在平原渠道的流量远程自动监测中推广应用。雷达测流存在盲区，导致在低流速情况下测流误差较大。本实用新型实施例提出在水流断面的上、下游增加水位站测定上下游水位的方法来计算低流速时的过流量，弥补了雷达测流的缺陷，在低成本前提下提高了测流的精度。附图说明 [0020] 为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。 [0021] 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。 [0022] 图1为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备结构示意图； [0023] 图2为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备布局示意图； [0024] 图3为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备的雷达测流主站示意图； [0025] 图4为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备的水位站示意图； [0026] 图5为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备的上、下游水位高程差与流量关系回归曲线示意图； [0027] 图6为本实用新型实施例提供的一种平原渠道测流设备的雷达测站的水深及上下游水位差随时间变化的过程示意图； [0028] 图中：1‑上游水位站；11‑第一电缆管；12‑第一采集与传输设备；13‑砂石过滤槽；14‑第一压力式水位探头；2‑雷达测流主站；21‑雷达探头；211‑雷达多普勒流速探头；212‑雷达水位探头；22‑第二采集与传输设备；3‑下游水位站；4‑水面；5‑渠道；6‑主控计算机；7‑水流断面。 具体实施方式[0029] 以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 [0030] 如图1至图6所示，本实用新型实施例提供一种平原渠道5测流设备，安装在渠道5上，包括：监测设备和主控计算机6；监测设备包括： [0031] 雷达测流主站2； [0032] 上游水位站1，上游水位站1设置在雷达测流主站2的上游； [0033] 下游水位站3，下游水位站3设置在雷达测流主站2的下游； [0034] 主控计算机6分别与雷达测流主站2、上游水位站1、下游水位站3通讯连接，主控计算机6下发时钟同步指令，确保各采集设备的采集时间一致；同时，主控计算机6用于采集雷达测流主站2、上游水位站1以及下游水位站3监测到的数据并计算流量；上游水位站1、雷达测流主站2、下游水位站3均安装有太阳能板与供电装置，太阳能板的型号为8w18V单晶板，供电装置的型号为5A智能充电控制器，12V5AH蓄电池，智能充放电，自动保护，可供阴天条件下设备运行10天。 [0035] 本实用新型的上述方案，结构简单、成本低、设计思路新颖，能够提高雷达测流的测量精度，有利于在平原渠道5的流量远程自动监测中推广应用。平原渠道5雷达测流存在2 盲区，导致在低流速情况下测流误差较大。例如，当流速为0.15m/s、过水流断面7为1m时， 3 每天过水量约为7000m ，单靠雷达测流，这个流量是测不到的。针对这个问题，本实用新型提出在水流断面7的上、下游增加水位站测定上下游水位的方法来计算低流速时的过流量，弥补了雷达测流的缺陷，在低成本前提下提高了测流的准确度。 [0036] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了实现主控计算机6可以通过采集的数据测流，主控计算机6由工控机和433无线通信采集卡构成，工控机型号为IPC‑810/EC0‑1817‑6COM/250W，433无线采集卡型号为SI4463。 [0037] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了实现主控计算机6可以采集到各个采集终端的数据，主控计算机6通过433无线通信接收各采集终端的数据。 [0038] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了实现对上游水位站1监测到的数据进行采集与上传，上游水位站1设有依次连接的第一压力式水位探头14、第一电缆管11、第一采集与传输设备12。 [0039] 作为本实用新型一个可选的实施例，如图3所示，为了实现对雷达测流主站2监测到的数据进行采集与上传，雷达测流主站2设有依次连接的雷达探头21、第二电缆管、第二采集与传输设备22。 [0040] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了实现对下游水位站3监测到的数据进行采集和上传，下游水位站3设有依次连接的第二压力式水位探头、第三电缆管、第三采集与传输设备；其中，第一压力式水位探头14、第二压力式水位探头的型号均为BRYL005；9‑30VDC供电；量程5m，精度1mm；模拟输出；响应时间50ms；工作温度‑35℃‑70℃，用于测量水位。 [0041] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了提高第一采集与传输设备12、第二采集与传输设备22以及第三采集与传输设备的使用时间，降低使用成本，第二采集与传输设备22、第一采集与传输设备12以及第三采集与传输设备的型号均为DGR6106，定时自动采集，定时上报；6路模拟量、4路数字量输入，16位AD；支持485、SDI12协议，支持物联网协议；可接受远程授时，或数据上报时同步时钟；低功耗，可自动休眠；可通过网络平台修改采集、运行参数；设定采集周期为1小时，可远程更改，时钟同步。 [0042] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了探测水面4流速和水位用于流量的计算，雷达探头21包括雷达多普勒流速探头211和雷达水位探头212，其中，雷达多普勒流速探头211和雷达水位探头212的型号为R90‑24GHV，流速测量范围0.15‑10m/s，精度±0.03m/s；水位测量范围2‑30m，精度±2mm；自动识别流速方向；测量间隔可调，测量持续时间可调；485信号输出，可选模拟输出；9‑24vDC供电，待机1mA，测量50mA；工作温度‑35℃‑70℃。 [0043] 作为本实用新型一个可选的实施例,为了获得较好的雷达多普勒信号，雷达探头21与水面4的距离大于等于2m。从横断面上看，雷达探头21应该尽量接近中心位置，以确保获得最大表面流速。 [0044] 作为本实用新型一个可选的实施例，为了提高上游水位站1、下游水位站3监测数据的准确度，上游水位站1与下游水位站3之间的距离为360～400m。上游水位站1与下游水位站3之间不能有泵站取水设施。 [0045] 作为本实用新型的一个可选的实施例，如图4所示，为了不受水位冲刷和杂物堵塞的干扰；第一压力式水位探头14、第二压力式水位探头埋设在渠道5边坡地面以下；为了确保对最低水位的监测，第一压力式水位探头14、第二压力式水位探头应低于渠底50cm；沿渠道5边坡自第一压力式水位探头14、第二压力式水位探头向上有不小于100cm的砂石过滤槽13，砂石过滤槽13截面为40*50cm，砂石过滤槽13的槽内填充砂石，透水性良好并有过滤作用，以确保对水位的感应；上、下游水位站用水准测量确定相对高程。 [0046] 本实用新型的上述方案，如图5所示，主控计算机6在雷达测流进入盲区时，采用事先标定的“水位高程差‑流量”函数关系计算流量。 [0047] 工作原理 [0048] a.当渠道5内的水流为正常流速时，采用雷达多普勒流速探头211和雷达水位探头212分别监测流速和水位； [0049] b.在雷达测速的盲区，根据上、下游水位站监测到的水位差以及当前水深，主控计算机6采用由历史数据事先标定好的“流量‑水位高程差”函数关系计算流量。 [0050] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。 |
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