一种雷达流量计的制作方法

[0001]
本实用新型涉及水流量监测技术领域，特别是涉及一种雷达流量计。


背景技术：

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随着人口的急剧增长和城镇化步伐的提速，水资源变得越来越紧张。包括河流、湖泊、水库等在内的水环境也有待改善，所有这些都成为摆在水利事业前进道路上急需解决的重大课题。
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在对水资源监控管理的过程中，对河道、明渠、灌渠、地下排水管、防汛预警等场合的水流量的监测数据是决策的重要依据。相关技术中流量计为接触式流量计，容易受到环境中的风、温度、雾霾、泥沙、漂浮物等的影响，从而降低流量计的测量精度。因此，市场上出现了一种雷达流量计，但雷达流量计在安装使用过程中，由于容易出现安装偏差，导致其测量精度也会轻微下降。
[0004]
因此，如何设计一种能够避免由于安装偏差造成的测量精度下降的雷达流量计以提高其测量精度是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

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为了解决上述现有技术中雷达流量计由于安装偏差造成的测量精度下降的技术问题，本实用新型提出一种雷达流量计。
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本实用新型提出一种雷达流量计，包括微控制器、连接于微控制器的存储模块、通讯模块及流速雷达测量电路，其特征是，还包括连接于微控制器的用于矫正所述流速雷达天线发出的雷达波的方向的方向矫正电路。
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在其中一实施方式中，所述流速雷达测量电路包括流速雷达天线。
[0008]
在其中一实施方式中，还包括连接于所述微控制器的倾斜角测量电路，其用于测量所述流速雷达天线与水面的倾斜角。
[0009]
在其中一实施方式中，还包括连接于所述微控制器的水位雷达测量电路。
[0010]
在其中一实施方式中，所述水位雷达测量电路包括水位雷达天线，其方向与所述流速雷达天线方向呈一钝角。
[0011]
在其中一实施方式中，所述通讯模块包括nb-iot通信电路。
[0012]
在其中一实施方式中，所述通讯模块包括蓝牙通信电路。
[0013]
在其中一实施方式中，所述通讯模块包括usb通信电路。
[0014]
在其中一实施方式中，还包括连接于所述微控制器的声音指示电路。
[0015]
在其中一实施方式中，还包括连接于所述微控制器的rtc时钟电路。
[0016]
与现有技术比较，本实用新型具有如下优点。
[0017]
首先，通过在雷达流量计中设置方向矫正电路，以矫正实际安装过程中产生的安装偏差，对测量速度进行补偿，提升了雷达流量计的测量精度。其次，通过设置水位雷达测量电路，实现了用同一雷达流量计测量流速、水位、流量等多方面的水流信息。其次，通过设
置nb-iot通信电路，便于远程监管维护。最后，通过设置声音指示电路，便于工作人员从听觉上接收雷达流量计发出的各种提示信息。
附图说明
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为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。
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图1为本实用新型实施例中雷达流量计的功能模块结构示意简图；
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图2为本实用新型实施例中雷达流量计应用于场景中的结构示意简图。
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附图标记说明：1、雷达流量计；11、流速雷达天线；12、水位雷达天线。
具体实施方式
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为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
[0024]
下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。
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请参阅图1-2，本实用新型提出一种雷达流量计，包括微控制器、及连接于微控制器的流速雷达测量电路、水位雷达测量电路、存储模块、通讯模块。流速雷达测量电路用于测量水流流速，水位雷达测量电路用于测量水流的水位。存储模块用于存储预设参数、水流的流速信息、水位信息及流量信息等。通讯模块用于将流速信息、水位信息及流量信息等传递给云端服务器、终端设备等。通过流速雷达测量电路和水位雷达测量电路测量水流的流速和水位，克服传统技术中通过接触式的方法测量流速和水位易受风、温度、雾霾、泥沙、漂浮物等影响的缺陷，提升了测量精准性。雷达流量计还包括连接于微控制器的用于矫正流速雷达天线11发出的雷达波的方向的方向矫正电路。由于实际安装雷达流量计时会存在操作误差，导致流速雷达测量电路的流速雷达天线11与水面所成的倾斜角不是最理想的角度，进而导致流速雷达天线11发出的流速雷达波的方向（请参阅图2中的v）不是最理想的方向，进而导致流速雷达波与水平面所成的倾斜角（请参阅图2中的a）不是预设的最理想的倾斜角，从而导致测量水流的流速出现误差，进一步影响到测得的流量出现误差。因此通过方向矫正电路，微调流速雷达波的方向，从而进一步提高测量流速、流量的准确性。
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流速雷达测量电路包括流速雷达天线11，在实际安装过程中，流速雷达天线11相对水面呈一钝角或锐角，使得流速雷达天线11发出的流速雷达波传播方向与水面呈一钝角或锐角，而不是直角。流速雷达波在水平方向和竖直方向形成分向量以对应水流的水平方向流速分量和竖直方向的流速分量。流速雷达波经过水面反射后产生开普勒效应，根据开
普勒效应即可测得水流在流速雷达波方向上的速度。再根据流速雷达波与水面的角度，即可计算出水流的水平方向的流速。进一步地，预先测得河道、暗渠等中水流的截面积并储存在存储模块中，微控制器以水流水平方向的流速乘以截面积即得到瞬时流量。微控制器通过计算瞬时流量在某一时间段上的积分，即得到某一时间段的累计流量。在河道、暗渠等的截面为近似矩形的情况下，只需预先测得河道、暗渠的宽度储存与存储模块中。微控制器根据水位雷达测量电路测得的该处的水位信息，计算出该处水流的截面面积，然后计算出流过该截面的瞬时流量、累计流量；在河道、暗渠等的截面为近似梯形的情况下，只需预先测得河道、暗渠的水底处的宽度以及斜边的斜率，并储存与存储模块中。微控制器根据水位雷达测量电路测得的该处的水位信息，计算出该处水流的截面面积，然后基于截面面积以及水流水平方向的流速计算出流过该截面的瞬时流量、累计流量；同理，在河道、暗渠等的截面为近似半圆形、椭圆形、三角形等的情况下，根据几何规则，预先测得相应的量存储于存储模块中，然后根据水位信息计算出该处水流的截面面积，然后基于截面面积以及水流水平方向的流速计算出流过该截面的瞬时流量、累计流量。在优化的实施例中，由于水流的同一截面上不同位置的流速不一致，因此先通过实验求得水流的上表面的流速与水流中部、底部流速的经验公式，然后根据该经验公式计算流过水流该截面处的瞬时流量计累计流量。
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在优选的实施例中，由于在实际安装应用雷达流量计的过程中，存在不可避免的安装误差，导致流速雷达天线11与水面的倾斜角不符合理想的角度，而流速雷达波的方向与流速雷达天线11的方向垂直，因此导致流速雷达天线11发出的流速雷达波的方向与水面方向所成的倾斜角出现误差，从而进一步的会导致后续的测量计算误差。因此雷达流量计还包括设于倾斜角测量电路及方向矫正电路，分别连接于微控制器。倾斜角测量电路用于测量流速雷达天线11与水面的倾斜角，方向矫正电路用于矫正流速雷达天线11发出的流速雷达波的方向。通过测量流速雷达天线11与水面的倾斜角，以使得流速雷达波与水面的倾斜角调制为预设的倾斜角，从而提升测量精度。
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水位雷达测量电路包括水位雷达天线12，在实际安装使用过程中，水位雷达天线12的方向为水平面方向，因此其方向与流速雷达天线11方向呈一钝角或锐角。水位雷达天线12发出水位雷达波，水位雷达波经过水面反射后被雷达流量计接收，并通过微控制器计算出雷达流量计到水面的距离h。雷达流量计预先存储有雷达流量计到水底的距离h，微控制器计算该两个距离之差即得出水底到水面的距离c，即水位信息。
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通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，其中无线通模块无需布线，特别是远距离通信的情况下节省电缆资源，使用便捷方便。无线通讯模块包括nb-iot通信电路和蓝牙通信电路，nb-iot通信电路用于远程通信，将水流的流速信息、水位信息、流量信息发送到距离较远的终端设备。蓝牙通信电路用于将将水流的流速信息、水位信息、流量信息发送到距离较近的终端设备。有线通讯模块包括usb通信电路，其用于本地在线通信，可进行程序下载升级。
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雷达流量计还设有连接于微控制器的声音指示电路及音频播放器，用于根据水位信息、流速信息、流量信息发出声音提示信号，音波具有绕过障碍物的特性，便于工作人员接收雷达流量计发出的各种提示信息。
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雷达流量计还设有连接于微控制器的rtc时钟电路，其用于计时并传递给微控制
器。微控制器中设有与雷达流量计各种状态对应的预设时间，当计时满足各预设时间时，微控制器启动对应各种状态的操作。具体地，雷达流量计各种状态对应的预设时间可以包括：对应休眠/唤醒状态的休眠/唤醒预设时间、对应发出声音提示信息的声音提示信息预设时间、对应定期将水流的流速信息、水位信息、流量信息通过无线通信模块发送到云端服务器或终端设备的信息发送预设时间等。
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与现有技术比较，本实用新型具有如下优点。
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首先，通过设置方向矫正电路，以矫正实际安装过程中产生的安装偏差，对测量速度进行补偿，进一步提升了测量精度。其次，通过设置水位雷达测量电路，实现了用同一雷达流量计测量流速、水位、流量等多方面水流信息。其次，通过设置nb-iot通信电路等通讯模块，便于远程监管维护。最后，通过设置声音指示电路，便于工作人员从听觉上接收雷达流量计发出的各种提示信息。
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以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。