全智能固定式雷达测流仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种全智能固定式雷达测流仪，它包括测流箱体，该测流箱体的前端安装有多普勒雷达流速传感器、摄像头，该测流箱体内设有测流控制电路，该测流控制电路包括微处理器、倾角传感器，该测流箱体经由倾角调节器活动安装在水平旋转器上，该水平旋转器置于底座上，该倾角调节器、该水平旋转器、该多普勒雷达流速传感器、该摄像头、该倾角传感器与该微处理器连接。本实用新型采用固定式安装，无需人工值守，在测流过程中，可根据水位变化自动调整测流角度，保证始终基于同一河道断面进行测流，并且通过水平旋转调整测流方向，可实现同一河道断面上对多个测量点的流速测量，受风力影响小，工作效率高，安装简便，成本低。
【专利说明】全智能固定式雷达测流仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种河道水流测量的仪器，尤指一种固定式的河道水流雷达测量仪器。
【背景技术】
[0002]目前，河道表面水流的测量多以测量船载ADCP系统来实现，市面上也出现了一些索道式的测流仪以及一些固定安装的测流仪，但是，它们均存在一些缺陷，下面分别进行详述。
[0003]测量船载ADCP系统虽然具有测流速度快、准确性高、操作方便等优点，但从实际实施中可以发现，当河道中有较多漂浮物、水质浑浊或者水流流速过快时，测量船载ADCP系统所得到的测量结果的准确性便会大大降低，甚至无法正常工作。并且，当遇到洪水时，该测量船载ADCP系统也无法对水流流速进行及时的测量。
[0004]索道式的测流仪需要在河道上方安装一个索道，它可以动态设定测量点，实现对河道断面的多点测量，但是从实际实施中可以发现，这种测流仪的索道安装太麻烦，成本高，并且，在安装索道时需要在河道两边各安装一个固定杆，由于索道本身有一定的重力，因而会使索道无法保持直线，从而造成测流仪不能在直线上运行，使测量存在一定偏差，且使测量易受风力作用的影响。
[0005]固定安装的测流仪存在如下缺点:第一，水位浮动后，测流仪实际测定的测量点会偏离原有河道断面；第二，对河道断面进行多点测量需要安装多个，增加了成本;第三，若改变测量点，则需要人工取下测流仪后再换位置安装，十分不便。
[0006]由此可见，设计出一种能对河道断面上的多个测量点进行测量、测量精度高、偏差小、安装简便、成本低的测流仪是目前急需解决的问题。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供一种全智能固定式雷达测流仪，该测流仪采用固定式安装，在测流过程中，可根据水位变化自动调整测流角度，保证始终基于同一河道断面进行测流，并且通过水平旋转调整测流方向，可实现同一河道断面上对多个测量点的流速测量。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0009]一种全智能固定式雷达测流仪，其特征在于:它包括测流箱体，该测流箱体的前端安装有多普勒雷达流速传感器、摄像头，该测流箱体内设有测流控制电路，该测流控制电路包括微处理器、倾角传感器，该测流箱体经由倾角调节器活动安装在水平旋转器上，该水平旋转器置于底座上，该倾角调节器、该水平旋转器、该多普勒雷达流速传感器、该摄像头、该倾角传感器与该微处理器连接。
[0010]所述测流控制电路还可包括无线传输电路，该无线传输电路的通讯信号传输端口与所述微处理器的相应信号端口连接。
[0011]所述测流控制电路还可包括指示灯电路，该指示灯电路的信号端口与所述微处理器的相应信号端口连接。
[0012]优选地，所述水平旋转器包括设于所述底座上的水平旋转直流无刷电机，该水平旋转直流无刷电机的传动轴上安装的减速齿轮与旋转外壳内部连接的联动齿轮齿接，该旋转外壳上活动安装有所述倾角调节器，该水平旋转直流无刷电机的控制信号端口经由电机控制器与所述微处理器的相应信号端口连接。
[0013]优选地，所述倾角调节器包括旋转轴，该旋转轴的一端安装有联动齿轮，该联动齿轮与倾角调节直流无刷电机的传动轴上安装的减速齿轮齿接，该旋转轴的另一端经由滑轮与所述旋转外壳旋转连接，所述测流箱体固定安装在该旋转轴上，该倾角调节直流无刷电机的控制信号端口经由电机控制器与所述微处理器的相应信号端口连接。
[0014]较佳地，安装在所述测流箱体前端的所述多普勒雷达流速传感器和所述摄像头处于同一高度且均朝向河道水面同一位置。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]本实用新型采用固定式安装，无需人工值守，在测流过程中，可根据水位变化自动调整测流角度，保证始终基于同一河道断面进行测流，并且通过水平旋转调整测流方向，可实现同一河道断面上对多个测量点的流速测量，本实用新型受风力影响小，工作效率高，安装简便，成本低。另外，本实用新型可随时采集现场图像信息，方便直观了解现场情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型中测流控制电路的组成框图。
【具体实施方式】
[0019]如图1至图2所示，本实用新型全智能固定式雷达测流仪包括测流箱体201，该测流箱体201的前端安装有多普勒雷达流速传感器104、摄像头102，该多普勒雷达流速传感器104用于探测河道水流流速，该摄像头102用于拍摄记录测量点的真实场景，该测流箱体201内设有测流控制电路，该测流控制电路包括微处理器101、倾角传感器103，该倾角传感器103用于感知该测流箱体201的真实倾角，以便实时矫正测流箱体201的姿态，该测流箱体201经由倾角调节器202活动安装在水平旋转器203上，该水平旋转器203置于底座204上，该倾角调节器202的控制端口、该水平旋转器203的控制端口、该多普勒雷达流速传感器104的信号端口、该摄像头102的信号端口、该倾角传感器103的信号端口分别与该微处理器101的相应信号端口连接。
[0020]如图2，在实际设计中，该测流控制电路还可包括无线传输电路109，该无线传输电路109的通讯信号传输端口与微处理器101的相应信号端口连接。该无线传输电路109内装有中国移动通讯公司、中国联合通讯公司或中国电信公司提供的GSM卡、CDMA卡或WCDMA通讯卡，该无线传输电路109可通过短信、3G、4G等通讯方式，经由天线向控制中心上报数据、接收指令以及实现远程开关机、自动升级固件等。
[0021]如图2，在实际设计中，该测流控制电路还可包括指示灯电路111，该指示灯电路111的信号端口与微处理器101的相应信号端口连接。该指示灯电路111可包括多个指示灯(例如:运行指示灯、通讯指示灯、电池电压告警指示灯等)，各个指示灯的接线端经由指示灯控制接口分别与微处理器101的相应IO端连接。
[0022]另外，如图2，该测流控制电路还可设有时钟电路114、开关110，时钟电路114为微处理器101提供精确的时钟信号，开关110用于控制本实用新型的开启与关闭。
[0023]在实际设计中，水平旋转器203包括设于底座204上的水平旋转直流无刷电机108，该水平旋转直流无刷电机108的传动轴竖向安置且其上安装的减速齿轮与旋转外壳内部连接的联动齿轮齿接，该旋转外壳上活动安装有倾角调节器202，该水平旋转直流无刷电机108的控制信号端口经由电机控制器107与微处理器101的相应信号端口连接。在实际使用时，通过电机控制器107控制水平旋转直流无刷电机108的运行，使得水平旋转直流无刷电机108的传动轴带动减速齿轮转动，从而减速齿轮带动旋转外壳旋转，实现测流箱体201的水平旋转，即实现多普勒雷达流速传感器104的水平旋转调节。在本实用新型中，该水平旋转器203用于水平旋转测流箱体201，配合倾角调节器202，来实现多普勒雷达流速传感器104和摄像头102对同一河道断面上的多个测量点的旋转扫视。需要说明的是，水平旋转器203还可有其它构造，并不局限于上述。
[0024]在实际设计中，倾角调节器202包括旋转轴，该旋转轴的一端安装有联动齿轮，该联动齿轮与倾角调节直流无刷电机106的传动轴上安装的减速齿轮齿接，该旋转轴的另一端经由滑轮与旋转外壳旋转连接，测流箱体201固定安装在该旋转轴上，该倾角调节直流无刷电机106的控制信号端口经由电机控制器105与微处理器101的相应信号端口连接。在实际使用时，通过电机控制器105控制倾角调节直流无刷电机106的运行，使得倾角调节直流无刷电机106的传动轴带动减速齿轮转动，从而减速齿轮带动旋转轴旋转，实现对测流箱体201的倾角调节，即实现对多普勒雷达流速传感器104照射倾角的调节。在本实用新型中，倾角调节器202的倾角调节目的在于，减小因测流箱体201水平旋转造成的弧形偏差，以及消除因河道水位上升或下降造成的河道断面在水面上的偏移对测量带来的偏差，使多普勒雷达流速传感器104能始终照射在同一河道断面的水面上，保证始终基于同一河道断面进行测流。需要说明的是，倾角调节器202还可有其它构造，并不局限于上述。
[0025]在实际设计中，较佳地，安装在测流箱体201前端的多普勒雷达流速传感器104和摄像头102处于同一高度且均朝向河道水面同一位置，以实现对同一测量点的精确测量。
[0026]较佳地，多普勒雷达流速传感器104的探测方向可以平行于水流方向，也可以与水流方向成一定夹角，从而使得本实用新型既可工作在河流岸边，也可工作在河道中央。多普勒雷达流速传感器104的探测端朝向河水平面且与河水平面形成一个倾斜角(锐角)，以使其可对河道断面上一定范围内的测量点进行扫视。摄像头102可拍摄记录流速测量过程，并在照片上标明测量点位置，另外，摄像头102也可单独工作，以便查看河道的实时画面。
[0027]在本实用新型中，多普勒雷达流速传感器104、倾角传感器103、电机控制器105和107、无线传输电路109、指示灯电路111、时钟电路114、倾角调节器202、水平旋转器203等均为本领域的已有或熟知器件或电路，故其具体构成不在这里详述。
[0028]使用时，将底座204经由支架固定在桥梁下方或河边杆子等固定物上，即实现本实用新型的固定安装。
[0029]测流时，使多普勒雷达流速传感器104的探测端朝向河水平面，与河水平面形成一个倾斜角，微处理器101通过对水平旋转直流无刷电机108的控制，实现测流箱体201在水平面上的旋转，并配合倾角调节器202，使多普勒雷达流速传感器104实现对同一河道断面上的多个测量点依次进行流速测量，并且，在多普勒雷达流速传感器104对测量点进行流速测量的同时，摄像头102会对该测量点的真实场景实时进行拍摄记录。
[0030]具体地，当多普勒雷达流速传感器104水平旋转到位，对每个测量点进行流速测量时，微处理器101会基于无线传输电路109接收到的当前河道水位数据以及倾角传感器103测得的当前倾角数据，通过对倾角调节直流无刷电机106的控制，来垂直调整测流箱体201的倾角，使多普勒雷达流速传感器104能精准照射在同一河道断面的水面上，消除因河道水位上升或下降造成的河道断面在水面上的偏移对测量带来的偏差，保证始终基于同一河道断面进行测流，同时，由于多普勒雷达流速传感器104旋转后再照射水面往往会与河道断面形成一个弧形偏差，因此，在实际操作时，会通过垂直调整测流箱体201的倾角来修正这个弧形偏差。
[0031]本实用新型的优点是:
[0032]本实用新型采用固定式安装，无需人工值守，在测流过程中，可根据水位变化自动调整测流角度，保证始终基于同一河道断面进行测流，并且通过水平旋转调整测流方向，可实现同一河道断面上对多个测量点的流速测量，本实用新型受风力影响小，工作效率高，安装简便，成本低。另外，本实用新型可随时采集现场图像信息，方便直观了解现场情况。
[0033]以上所述是本实用新型的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。
【权利要求】
1.一种全智能固定式雷达测流仪，其特征在于:它包括测流箱体，该测流箱体的前端安装有多普勒雷达流速传感器、摄像头，该测流箱体内设有测流控制电路，该测流控制电路包括微处理器、倾角传感器，该测流箱体经由倾角调节器活动安装在水平旋转器上，该水平旋转器置于底座上，该倾角调节器、该水平旋转器、该多普勒雷达流速传感器、该摄像头、该倾角传感器与该微处理器连接。
2.如权利要求1所述的全智能固定式雷达测流仪，其特征在于: 所述测流控制电路包括无线传输电路，该无线传输电路的通讯信号传输端口与所述微处理器的相应信号端口连接。
3.如权利要求1所述的全智能固定式雷达测流仪，其特征在于: 所述测流控制电路包括指示灯电路，该指示灯电路的信号端口与所述微处理器的相应信号端口连接。
4.如权利要求1所述的全智能固定式雷达测流仪，其特征在于: 所述水平旋转器包括设于所述底座上的水平旋转直流无刷电机，该水平旋转直流无刷电机的传动轴上安装的减速齿轮与旋转外壳内部连接的联动齿轮齿接，该旋转外壳上活动安装有所述倾角调节器，该水平旋转直流无刷电机的控制信号端口经由电机控制器与所述微处理器的相应信号端口连接。
5.如权利要求2所述的全智能固定式雷达测流仪，其特征在于: 所述倾角调节器包括旋转轴，该旋转轴的一端安装有联动齿轮，该联动齿轮与倾角调节直流无刷电机的传动轴上安装的减速齿轮齿接，该旋转轴的另一端经由滑轮与所述旋转外壳旋转连接，所述测流箱体固定安装在该旋转轴上，该倾角调节直流无刷电机的控制信号端口经由电机控制器与所述微处理器的相应信号端口连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的全智能固定式雷达测流仪，其特征在于: 安装在所述测流箱体前端的所述多普勒雷达流速传感器和所述摄像头处于同一高度且均朝向河道水面同一位置。
【文档编号】G01P1/00GK203720196SQ201420034702
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】尹宪文, 李玉奎 申请人:北京艾力泰尔信息技术有限公司