渠/河道非接触式在线测流系统的制作方法

本实用新型涉及一种适用于我国渠道、河道的非接触式在线测流系统，属于非接触式测流技术领域。

背景技术：

目前，我国河流、渠道流量的测定主要采用的是接触式测流技术，最为常用的方法为转子式流速仪法、超声波时差法和多普勒ADCP法。转子式流速仪法的缺点主要是需要人工操作，劳动强度大，而转子式流速仪又存在机械惯性，响应速度慢的缺点，无法测量快速变化的湍流，并且转子式流速仪需要定期检定和维护，流量较大时无法入水测量。超声波时差法使用的超声波流量计的缺点主要是仪器对水质要求较高，仪器必须在清水中工作，水中漂浮物要少，在浑浊的水中或在测量狭窄的渠道(渠宽小于3倍水深)时精度较差。多普勒ADCP法的主要缺点是必须进行船载测量，需要人工操作，测量泥沙或杂质含量较高的水质时准确度较差，对于宽度较小的渠道无法进行测量，流量较大时测量船也无法进行工作。

由此可见，设计出一种对渠/河道水流流量可实现非接触式精准测量、适于普遍推广的明渠测流方案，是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种渠/河道非接触式在线测流系统，其采用非接触式单或多固定测点测流技术，对渠道、河道内断面流量可实现在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强，无需人工参与，免维护，使用寿命长。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种渠/河道非接触式在线测流系统，其特征在于：它包括跨越渠/河道两侧、架设在渠/河道水面上方的桁架，桁架上安装有雷达水位计、至少一雷达流速仪，其中：雷达水位计的探测端朝向渠/河道内水面并与水平面相垂直，雷达流速仪安装于保护外壳内，保护外壳安装在桁架上，雷达流速仪的探测端朝向渠/河道内水面并与水平面相倾斜，桁架上安装有控制箱、太阳能电池板、风速风向仪、避雷针，雷达流速仪、雷达水位计、太阳能电池板、风速风向仪、避雷针与控制箱内的控制器相连。

当设置多个所述雷达流速仪时，渠/河道断面分割为若干区域，每个区域内的水流流速由相应的所述雷达流速仪来测量。

所述保护外壳包括壳体，壳体上具有一倾斜面，倾斜面上向壳体外伸出设有防护面板，防护面板与壳体之间设有导流凹槽。

较佳地，所述壳体的所述倾斜面与渠/河道水平面形成60°夹角，以使所述雷达流速仪的探测端与渠/河道水平面形成30°夹角。

较佳地，所述雷达流速仪为24GHz多普勒雷达流速仪；所述雷达水位计为26GHz脉冲式雷达水位计或超声波水位计。

所述控制器还与无线数据传输设备相连，无线数据传输设备与上位机或远程数据中心站服务器无线通讯；所述太阳能电池板、所述避雷针与充电控制器连接，充电控制器经由蓄电池与所述控制器连接。

所述桁架可为L型桁架，L型桁架包括固定于渠/河道岸边的一根立柱以及位于渠/河道水面上方的一根横梁，所述雷达流速仪和所述雷达水位计安装在横梁上。

所述桁架还可为门字型桁架，门字型桁架包括固定于渠/河道两侧岸边的立柱以及位于渠/河道水面上方的横梁，所述雷达流速仪和所述雷达水位计安装在横梁上。

所述雷达水位计可与所述雷达流速仪一起安装在所述保护外壳内。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型采用非接触式单或多固定测点测流技术，对渠道、河道内断面流量可实现在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强。

2、本实用新型可采取多雷达流速仪的布设方式，多固定点的同步测流可实现相控阵式测流效果，极大提高了流速、流量测定的精度和速度。

3、雷达流速仪与水面无接触，自身无任何转动，不存在机械磨损问题，使用寿命长。

4、本实用新型的操作无需人工参与，结构稳定可靠，受水毁影响小，不受污水腐蚀，不受泥沙影响，成本低，免维护，使用寿命长，适于各种宽度的渠道、河道上推广普及。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例示意图。

图2是本实用新型的另一实施例示意图。

图3是本实用新型的再一实施例示意图(未示出太阳能电池板、风速风向仪等)。

图4是控制箱内电子设备的连接示意图。

图5是雷达流速仪的保护外壳立体示意图。

图6是雷达流速仪的保护外壳侧视示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，本实用新型渠/河道非接触式在线测流系统包括跨越渠/河道10两侧、架设在渠/河道10水面上方的桁架30，桁架30上安装有雷达水位计60、至少一雷达流速仪20，其中：雷达水位计60的探测端朝向渠/河道10内水面并与水平面相垂直，雷达流速仪20安装于保护外壳70内，保护外壳70安装在桁架30上，雷达流速仪20的探测端朝向渠/河道10内水面并与水平面相倾斜，桁架30上安装有控制箱80、太阳能电池板41、风速风向仪50、避雷针42，雷达流速仪20、雷达水位计60、太阳能电池板41、风速风向仪50、避雷针42与控制箱80内的控制器81相连。

在实际实施时，当设置多个雷达流速仪20时，渠/河道断面根据几何形状分割为若干区域，每个区域内的水流流速由相应的雷达流速仪20来测量。如图1，图1示出了均布设置了三个雷达流速仪20的情形，相应地，渠/河道断面分割为三个区域，每个区域的流速安排一个雷达流速仪20来测量。

在实际实施时，还可根据实际要求，仅设置一个雷达流速仪20，如图2所示。

如图5和图6，在实际设计中，保护外壳70可包括壳体71，壳体71上具有一倾斜面72，倾斜面72上向壳体71外伸出设有防护面板73，防护面板73与壳体71之间设有引导雨水流下，不会流到防护面板73上的导流凹槽75。

在实际实施时，壳体71的倾斜面72与渠/河道10水平面形成60°夹角，以使雷达流速仪20的探测端与渠/河道10水平面形成30°夹角。这样的设计便于快速安装雷达流速仪20以及确保雷达流速仪20的探测端与渠/河道10水平面所成夹角的准确度。

在实际设计中，雷达流速仪20优选为24GHz多普勒雷达流速仪，24GHz多普勒雷达流速仪基于多普勒效应进行流速测量，可实现极低流速(0.1m/s低流)检出响应，可进行全自动俯仰自动补偿功能。雷达水位计60优选为26GHz脉冲式雷达水位计或超声波水位计。风速风向仪50可为超声波式风速风向仪或机械转子式风速风向仪。

如图1至图4，在实际设计中，控制器81可与无线数据传输设备90相连，无线数据传输设备90通过无线通讯网络(GPRS、3G/4G、蓝牙、WIFI、ZIGBEE、数传电台或卫星网络中的任一种)与上位机或远程数据中心站服务器无线通讯。

如图4，太阳能电池板41、避雷针42与充电控制器92连接，充电控制器92经由蓄电池91与控制器81连接。太阳能电池板41经由充电控制器92为蓄电池91充电，蓄电池91为控制器81提供电能。

在实际设计中，控制器81可具有触摸式液晶屏，触摸式液晶屏可显示渠/河道10的实时和历史流速流量数据，并且使用者可通过触摸式液晶屏对相关测流参数进行调整和设置。控制器81可具有风速风向对流速影响的实时自动补偿功能和异常流速数据自动筛选功能。另外，控制器81可具有低水位自动停测功能，使用者可通过控制器81自行设置停测水位。

如图1，当渠/河道10宽度较窄时，桁架30可采用L型桁架，L型桁架包括固定于渠/河道10岸边的一根立柱31以及位于渠/河道水面上方的一根横梁32，雷达流速仪20和雷达水位计60安装在横梁32上。

如图3，当渠/河道10宽度较宽时，桁架30可采用门字型桁架，门字型桁架包括固定于渠/河道10两侧岸边的立柱31以及位于渠/河道水面上方的横梁32，雷达流速仪20和雷达水位计60安装在横梁32上。

在实际安装时，雷达水位计60可独立安装在横梁32上，或者雷达水位计60可与雷达流速仪20一起安装在保护外壳70内(如图1至图3所示情形)。

使用时，上位机或远程数据中心站服务器通过无线通讯网络，经由无线数据传输设备90向控制器81发送测流指令，控制器81响应测流指令，开始对雷达流速仪20、雷达水位计60以及风速风向仪50进行控制。于是，雷达流速仪20对渠/河道断面自身相对的相应区域内的水流速进行测量，雷达水位计60对渠/河道水位进行测量，风速风向仪50对现场的风速、风向进行测量。

当控制器81接收获取到雷达流速仪20、雷达水位计60、风速风向仪50传送来的测量数据后，便根据事先设定的渠/河道断面条件参数、风速风向补偿系数等，计算出渠/河道断面的每个区域的分流量，进而计算出整个渠/河道断面的总流量，然后将总流量数据和所有原始数据通过无线数据传输设备90发送给上位机或远程数据中心站服务器，供相关人员查看，用于制定生成测流报表等。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型采用非接触式单或多固定测点测流技术，对渠道、河道内断面流量可实现在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强。

2、本实用新型可采取多雷达流速仪的布设方式，多固定点的同步测流可实现相控阵式测流效果，极大提高了流速、流量测定的精度和速度。

3、雷达流速仪与水面无接触，自身无任何转动，不存在机械磨损问题，使用寿命长。

4、本实用新型的操作无需人工参与，结构稳定可靠，受水毁影响小，不受污水腐蚀，不受泥沙影响，成本低，免维护，使用寿命长，适于各种宽度的渠道、河道上推广普及。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。