灌区跨渠道非接触式测流系统的制作方法

本实用新型涉及一种特别适用于我国灌区末级渠道的跨渠道非接触式测流系统，属于非接触式测流技术领域。

背景技术：

我国是有着8亿亩灌溉面积的农业大国，渠灌面积占灌溉面积的80％左右，因此研究量水精度，使用便捷、农民易接受的量水装置是灌区迫切期望的管理技术。

末级渠道量水长期以来一直是水利部门比较辣手的问题。目前我国对末级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、超声波时差法和量水堰槽测流法。转子式流速仪法的缺点主要是需要人工操作，劳动强度大，而流速仪又存在机械惯性，响应速度慢，无法测量快速变化的湍流，对流场分布会产生影响，维护繁琐，流量较大时无法进行测流等缺点。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。量水堰槽测流法的缺点主要是需要抬高上游渠道的水位，不适宜纵坡小而水流含沙量大的渠道，在北方地区，量水堰槽也很容易受到渠道冻涨破坏。

由此可见，设计出一种对我国灌区末级渠道流量可实现非接触式精准测量与在线监测、适于灌区广泛推广使用的测流方案，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灌区跨渠道非接触式测流系统，其采用非接触式单或多固定测点雷达测流技术，对灌区末级渠道内断面流量可实现非接触式在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强，无需人工参与，且具有免维护、防盗、防破坏、防尘、防潮、防冻等特点，成本低，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：

一种灌区跨渠道非接触式测流系统，其特征在于：它包括跨越渠道两侧、架设在渠道水面上方的混凝土或钢制底板，底板上搭建有测流房，测流房内的底板上安装有雷达水位计、至少一雷达流速仪，雷达水位计的探测端通过底板上开设的水位观测孔朝向渠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后，保护外壳安装在底板上开设的流速观测孔上，雷达流速仪的探测端通过流速观测孔朝向渠道内水面并与水平面相倾斜，雷达流速仪、雷达水位计与测流房内的控制箱内设置的控制器相连。

当设置多个所述雷达流速仪时，渠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，壳体的一端边缘设有固定安装在所述底板上的装配板，壳体与装配板所形成的平面相倾斜。

较佳地，所述雷达流速仪的探测端与渠道水平面形成30°的夹角。

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。

所述测流房的房顶还安装有太阳能电池板、避雷针，太阳能电池板、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。

所述测流房外还安装有风速风向仪，风速风向仪与所述控制箱内的所述控制器相连。

较佳地，所述测流房与所述底板为一体式结构，所述测流房设有防盗门。

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，对灌区末级渠道内断面流量可实现非接触式在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强。

2、与天然河流的水文监测要求不同，农业灌区人工渠道存在计量问题，因此，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，跨渠道的测流房土建简单，结构稳定可靠，受水毁影响小，不受污水腐蚀，不受泥沙影响，且具有防盗、防破坏、防尘、防潮、防冻等特点，成本低，免维护，使用寿命长，适于在我国灌区各种宽度的末级渠道上推广普及，特别是农田水利支斗农毛四级渠道。

附图说明

图1是测流房的外观结构示意图。

图2是本实用新型在测流房内的布局示意图。

图3是本实用新型的组成示意图。

图4是雷达流速仪的保护外壳立体示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型灌区跨渠道非接触式测流系统包括跨越渠道10两侧，特别是末级渠道两侧，架设在渠道10水面上方的混凝土或钢制底板20，底板20上搭建有测流房30，测流房30内的底板20上安装有雷达水位计60、至少一雷达流速仪70，雷达水位计60的探测端通过底板20上开设的水位观测孔(图中未标出)朝向渠道10内水面并与水平面相垂直，雷达流速仪70安装于保护外壳71内后，保护外壳71安装在底板20上开设的流速观测孔(图中未标出)上，雷达流速仪70的探测端通过流速观测孔朝向渠道10内水面并与水平面相倾斜，雷达流速仪70、雷达水位计60与测流房30内的控制箱80内设置的控制器81相连。

在实际实施时，当设置多个雷达流速仪70时，渠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70来测量。如图2，图2示出了设置了三个雷达流速仪70的情形，相应地，渠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70来测量。并且由于保护外壳71较大，因此多个雷达流速仪70在测流房30内可能无法实现均布，如图2所示，故在实际实施时，可根据实际测量需求来合理安排各雷达流速仪70之间的位置关系。

如图4，在实际设计中，保护外壳71包括壳体710，壳体710的一端边缘设有固定安装在底板20上的装配板72，壳体710与装配板72所形成的平面之间相倾斜，即当保护外壳71安装在底板20上后，保护外壳71的轴线与底板20平面相倾斜。

在实际流量施测时，雷达流速仪70的探测端与渠道10水平面形成30°的夹角。实际设计中，壳体710可设计为倾斜30度，以便对雷达流速仪70实现快速安装并有效确保雷达流速仪70的探测端与渠道10水平面形成30°夹角。换句话说，壳体710的倾斜角度可由雷达流速仪70的探测端与渠道10水平面所成夹角角度来确定。

在实际设计中，雷达流速仪70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，可进行俯仰角度自动补偿功能。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。

如图1至图3，在实际设计中，测流房30的房顶可安装有太阳能电池板41、避雷针42，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。

如图3，控制器81还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1，测流房30外还可安装有风速风向仪50，风速风向仪50与控制箱80内的控制器81相连。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。

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末级渠道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，测流房30与底板20可为一体式结构，测流房30可设有防盗门31，在本实用新型中，测流房30具有野外防盗、防尘、防潮、防冻坏等的优点，实用性强。

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70、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70对渠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70、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道断面条件参数、风速风向补偿系数等，计算出渠道断面的每个区域的分流量，进而计算出整个渠道断面的总流量，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：

本实用新型采用非接触式单或多固定测点雷达测流技术，对灌区末级渠道内断面流量可实现非接触式在线连续测流，测流精准度高，对水质适应性强，无需人工参与，且具有免维护、防盗、防破坏、防尘、防潮、防冻等特点，成本低，使用寿命长。

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。