专利名称：一种在线测量河道或渠道流量的方法及专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在线测量河道或渠道流量的方法及专用装置，属于河道或渠道流速的断面扫描测量以及流量计量技术领域。
背景技术：
目前，现有的河道或渠道流量计量方法多采用流速面积法，采用的方式和设备主要有如下三种①手持旋浆流速仪，通过在船上的人手持旋浆流速仪，逐点按不同深度进行手工测量；②吊索式流速仪，在河道或渠道两端设置吊索，吊索上悬挂流速仪，在岸上设置牵引、 驱动、操纵机构，由人来控制吊索上的流速仪逐点按不同深度进行测量；③V-ADCP多普勒剖面流速仪，传感器通常安装在漂浮在水面上的船体下方，向水体中发射超声波，通过岸边人工拖动船体横跨河面，可以实现采集高质量的流速、水位、流量数据。上述这三种方式都不能离开人在现场实地操作，无法实现长期在线自动检测流速；V-ADCP多普勒剖面流速仪不但价格昂贵，一般30万元人民币，而且受测水含沙量影响，不能用于大多数黄河灌区。另外，野外长期自动检测流量，必须有人值守，但浪费人力、物力，难以实现；如果无人值守，可靠性、供电、防盗问题始终是困扰本领域技术人员的一个难题。
发明内容
本发明目的是提供一种在线测量河道或渠道流量的方法及专用装置，实现野外长期自动检测流量，无需人员值守，实用防盗，解决背景技术中存在的上述问题。本发明的技术方案是
一种在线测量河道或渠道流量的方法，包含如下步骤
①在河道或渠道两岸分别设置相互匹配的超声波传感器组，超声波传感器组为纵向布置的多个超声波传感器，超声波传感器组的每一个超声波传感器都与对岸超声波传感器组的一个超声波传感器对应，成对出现，每一对超声波传感器对应的是河道或渠道的一个流层；
②两岸纵向布置的多个超声波传感器，某一时刻，通过控制成对出现的某一对超声波传感器同时工作，其它对超声波传感器不工作，进行该对超声波传感器对应流层的流速测量；通过轮番控制不同对的超声波传感器工作，可以测量出不同深度的各流层的流速；
③由于河道或渠道的宽度已知，又可测得水位，则可计算出河道或渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出瞬时流量和累计水量。成对出现的多个超声波传感器分布在超声波传感器组上的不同位置，其超声波传感器的对数至少为一对。上述轮番控制不同对的超声波传感器工作，以及数值计算，均通过计算机控制完成；也可将测量数据通过通讯网络上传到上位计算机进行进一步计算、处理和分析。由于渠道宽度事先已知，又测得水位，则可计算出渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出输水流量，其中输水流量可由两种方法计算①利用各流层流速计算出平均流速，再利用输水截面计算输水流量；②利用各流层流速计算出各流层流量，再把各流层流量累加得到输水流量。
一种在线测量河道或渠道流量的专用装置，包含设置在河道或渠道两岸的超声波传感器组、水位传感器、控制处理�？椋ù衅髯槲菹虿贾玫亩喔龀ù衅鳎� 河道或渠道两岸分别设置的超声波传感器组相互匹配，超声波传感器组的一个超声波传感器都与对岸超声波传感器组的一个超声波传感器对应，成对出现，每一对超声波传感器对应的是河道或渠道的一个流层；超声波传感器组、水位传感器连接到控制处理模块，控制处理�？槁址刂撇煌缘某ù衅鞴ぷ鳎饬砍霾煌疃鹊母髁鞑愕牧魉�。两岸的超声波传感器组通过有线或无线方式连接到控制处理�？�。水位计测量出渠道水位，由于渠道宽度事先已知，又测得水位，则可计算出渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出瞬时流量和累计水量。测量数据通过通讯网络上传到上位计算机进行进一步计算、处理和分析。所说的超声波传感器数量为一个以上，纵向均勻间隔设置在传感器支架上。所说的超声波传感器组安装在超声波传感器组护管中，超声波传感器组护管设置在河道或渠道的两岸，超声波传感器组可在超声波传感器组护管中方便地拆装。超声波传感器组安装护管为筒状，侧壁上设有长条状窗口，超声波传感器组设置在超声波传感器组安装护管内，超声波传感器位于超声波传感器组安装护管的长条状窗口处，露出超声波传感器，便于工作。超声波传感器组护管的长条状窗口，匹配有可用于封闭的护门。在超声波传感器上匹配有激光定位装置，激光定位装置用于超声波传感器组安装调试时，超声波传感器的位置对正指示。超声波传感器组为多段结构，相互匹配构成一个整体，最下面的一段底部为圆锥状，并设有水位传感器、温度传感器，两段之间通过阶梯状的结构相互匹配连接。本发明的测量方法及装置，无需人员值守，无需人员现场操作，自动完成流量测量、数据传输任务。本发明中，水位计是公知技术。本发明的有益效果是利用成对出现的超声波传感器组，超声波传感器组上的超声波传感器也成对出现，成对出现的多个超声波传感器分布在超声波传感器组上的不同位置，通过对成对出现的多个超声波传感器逐对轮番扫描，得到各流层的流量，累加各流层的流量得到整个渠道的该输水截面的瞬时流量。瞬时流量可进行实时计算或上传，从而实现对输水渠道水位、流速、流量、水量的实时在线监测。可将在工厂制造好的本发明组件在使用现场方便的安装，通过采集水深和不同位置的流速信号，根据公式计算得到河渠的瞬时流量并同时计算累计流量。通过通讯网络，上位计算机可远程采集水深、流速、流量的各种数据以实现水量计量管理。
附图1是本发明实施例示意附图2是本发明实施例超声波传感器组安装护管示意图； 附图3是本发明实施例超声波传感器组示意图； 附图4是本发明实施例超声波传感器示意图中超声波传感器组1，超声波传感器2，超声波传感器组安装护管3，激光定位装置 4，线路通道5，水位传感器6。
具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。参照附图1，在实施例中，一种在线测量河道或渠道流量的专用装置，包含设置在河道或渠道两岸的超声波传感器组1、水位传感器6、控制处理�？椋ù衅髯槲菹虿贾玫亩喔龀ù衅�2，河道或渠道两岸分别设置的超声波传感器组相互匹配，超声波传感器组的一个超声波传感器都与对岸超声波传感器组的一个超声波传感器对应，成对出现，每一对超声波传感器对应的是河道或渠道的一个流层；超声波传感器组、水位传感器连接到控制处理�？椋刂拼砟？槁址刂撇煌缘某ù衅鞴ぷ鳎饬砍霾煌疃鹊母髁鞑愕牧魉�。两岸的超声波传感器组通过有线或无线方式连接到控制处理�？�。在超声波传感器组上设有线路通道5，便于控制线路、测量线路通过。水位计测测量出渠道水位，由于渠道宽度事先已知，又测得水位，则可计算出渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出瞬时流量和累计水量。测量数据通过通讯网络上传到上位计算机进行进一步计算、处理和分析。参照附图2，本发明还设有超声波传感器组安装护管3，超声波传感器组安装护管为筒状，侧壁上设有长条状窗口，超声波传感器组设置在超声波传感器组安装护管内，超声波传感器位于超声波传感器组安装护管的长条状窗口处，露出超声波传感器，便于工作。超声波传感器组护管的长条状窗口，匹配有可用于封闭的护门。参照附图3，超声波传感器组为多段结构，相互匹配构成一个整体，最下面的一段底部为圆锥状，并设有水位传感器6、温度传感器，两段之间通过阶梯状的结构相互匹配连接。参照附图4，在超声波传感器上匹配有激光定位装置4，激光定位装置4用于超声波传感器组安装调试时，超声波传感器的位置对正指示。采用本发明的测量方法，可实现无需人员值守，无需人员现场操作，自动完成流量测量、数据传输任务。采用本发明装置利用成对出现的超声波传感器组，超声波传感器组上的超声波传感器也成对出现，成对出现的多个超声波传感器分布在超声波传感器组上的不同位置， 通过对成对出现的多个超声波传感器逐对轮番扫描控制，得到各流层的流量，累加各流层的流量得到整个渠道的该输水截面的瞬时流量。瞬时流量可进行实时计算或上传，从而实现对输水渠道水位、流速、流量、水量的实时在线监测。
权利要求
1.一种在线测量河道或渠道流量的方法，其特征在于包含如下步骤①在河道或渠道两岸分别设置相互匹配的超声波传感器组，超声波传感器组为纵向布置的多个超声波传感器，超声波传感器组的一个超声波传感器都与对岸超声波传感器组的一个超声波传感器对应，成对出现，每一对超声波传感器对应的是河道或渠道的一个流层；②两岸纵向布置的多个超声波传感器，某一时刻，通过控制成对出现的某一对超声波传感器同时工作，其它对超声波传感器不工作，进行该对超声波传感器对应流层的流速测量；通过轮番控制不同对的超声波传感器工作，可以测量出不同深度的各流层的流速；③由于河道或渠道的宽度已知，又可测得水位，则可计算出河道或渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出瞬时流量和累计水量。
2.根据权利要求1所述之在线测量河道或渠道流量的方法，其特征在于成对出现的多个超声波传感器分布在超声波传感器组上的不同位置，其超声波传感器的对数至少为一对。
3.根据权利要求1或2所述之在线测量河道或渠道流量的方法，其特征在于由于渠道宽度事先已知，又测得水位，则可计算出渠道输水截面积，根据输水截面和所测流速则可计算出输水流量，其中输水流量可由两种方法计算①利用各流层流速计算出平均流速，再利用输水截面计算输水流量，②利用各流层流速计算出各流层流量，再把各流层流量累加得到输水流量。
4.一种在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于包含设置在河道或渠道两岸的超声波传感器组(1)、水位传感器(6)、控制处理�？椋ù衅髯槲菹虿贾玫亩喔龀ù衅�(2)，河道或渠道两岸分别设置的超声波传感器组相互匹配，超声波传感器组的一个超声波传感器都与对岸超声波传感器组的一个超声波传感器对应，成对出现，每一对超声波传感器对应的是河道或渠道的一个流层；超声波传感器组、水位传感器连接到控制处理�？椋刂拼砟？槁址刂撇煌缘某ù衅鞴ぷ鳎饬砍霾煌疃鹊母髁鞑愕牧魉�。
5.根据权利要求4所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于所说的超声波传感器组包含多级分段连接的传感器支架，传感器支架数量至少一个。
6.根据权利要求4或5所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于所说的超声波传感器组安装在超声波传感器组护管(3)中，超声波传感器组护管设置在河道或渠道的两岸，超声波传感器组可在超声波传感器组护管中方便地拆装。
7.根据权利要求6所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于超声波传感器组安装护管为筒状，侧壁上设有长条状窗口，超声波传感器组设置在超声波传感器组安装护管内，超声波传感器位于超声波传感器组安装护管的长条状窗口处，露出超声波传感器，便于工作。
8.根据权利要求7所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于超声波传感器组护管的长条状窗口，匹配有可用于封闭的护门。
9.根据权利要求4或5所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于超声波传感器组上匹配有激光定位装置(4)，激光定位装置用于超声波传感器组安装调试时，超声波传感器的位置对正指示。
10.根据权利要求4或5所述之在线测量河道或渠道流量的专用装置，其特征在于超声波传感器组为多段结构，相互匹配构成一个整体，最下面的一段底部为圆锥状，并设有水位传感器、温度传感器，两段之间通过阶梯状的结构相互匹配连接。
全文摘要
本发明涉及一种在线测量河道或渠道流量的方法及专用装置，属于河道或渠道流速及流量计量技术领域。技术方案是两岸纵向布置的多个超声波传感器，某一时刻，通过控制成对出现的某一对超声波传感器同时工作，进行该对超声波传感器对应流层的流速测量；通过轮番控制不同对的超声波传感器工作，可以测量出不同深度的各流层的流速。本发明利用成对出现的超声波传感器组得到整个渠道的该输水截面的瞬时流量，从而实现对输水渠道水位、流速、流量、水量的实时在线监测。通过采集水深和不同位置的流速信号，根据公式计算得到河渠的瞬时流量并同时计算累计流量。通过通讯网络，上位计算机可远程采集水深、流速、流量的各种数据以实现水量计量管理。
文档编号G01P5/24GK102175288SQ20111005798
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者于树利, 刘健永, 刘峰, 刘 文, 刘春雷, 张喜, 李震立, 毛晓军, 汪永强, 王洪元, 钱谷, 韩勇, 马月坤 申请人:唐山现代工控技术有限公司
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