非接触式渠道流量测控系统的制作方法

1.本实用新型属于水流流量测量技术领域，适用于测量农田水利中的渠道、污水厂、企事业单位的污水排放口和城市下水道的流量，具体涉及一种非接触式渠道流量测控系统。


背景技术：

2.目前，灌区渠道均利用渠道上已有的水工建筑物进行水流流量测量，但该种测量方法需要借助已有的水工建筑物进行，不适用于环境较为恶劣和缺少水工建筑物的渠道，适用性较低，而且该种测量方法存在测量精度低、稳定性较差的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种非接触式渠道流量测控系统，通过以微电脑技术为核心，集成了物联网技术、传感器技术、数据库管理及智能化监控技术，以流速-水位运算法及超声波时差法为基础，实现渠道流量自动化监控，通过现场校准及数据修正处理，测量准确度和精度高，计量准确、稳定性良好、性能可靠、结构紧凑合理、环境适应性强。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种非接触式渠道流量测控系统，包括控制器、传感器、电源模块、gps定位模块和通信模块组成，所述控制器与传感器、电源模块、gps定位模块和通信模块相连接，控制器通过通信模块与远程管理终端相连接，所述传感器包括超声波液位传感器和流速传感器，超声波液位传感器和流速传感器用于实现渠道的水位和流速的测量。
6.所述超声波液位传感器通过固定杆固定安装在渠道的上方。
7.所述流速传感器的个数为若干个，若干个流速传感器通过安装杆固定安装在渠道的侧壁上。
8.所述电源模块采用太阳能蓄电池组或市政用电。
9.所述远程管理终端为远程计算机管理平台，用于实现将控制器传输的渠道水位和流速信息进行汇总分析。
10.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
11.本实用新型通过以微电脑技术为核心，集成了物联网技术、传感器技术、数据库管理及智能化监控技术，以流速-水位运算法及超声波时差法为基础，实现渠道流量自动化监控，通过现场校准及数据修正处理，测量准确度和精度高，计量准确、稳定性良好、性能可靠、结构紧凑合理、环境适应性强，适用于污水及有气泡或杂质的清水，不受水中悬浮物干扰，不易受环境影响，使用成本低，显著提高了水务部门自动化管理水平。
附图说明
12.图1是本实用新型实施例的系统架构示意图。
13.图2是本实用新型实施例中超声波液位传感器和流速传感器的安装示意图。
14.图3是本实用新型实施例中超声波多声道时差法测流原理示意图。
15.图4是本实用新型实施例中超声波单声道时差法测流原理示意图。
16.图5是本实用新型实施例中超声波时差法多声道流量计的详细测量原理。
17.附图序号及名称：固定杆1、超声波液位传感器2、流速传感器3、安装杆4、渠道5、最高水位6、实际测流速范围7。
具体实施方式
18.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.如图1-2所示，本实用新型所述的一种非接触式渠道流量测控系统，包括控制器、传感器、存储模块、电源模块、gps定位模块和通信模块组成，所述控制器与传感器、存储模块、电源模块、gps定位模块和通信模块相连接，电源模块与控制器、传感器、存储模块、gps定位模块和通信模块相连接，控制器通过通信模块与远程管理终端相连接，远程管理终端为远程计算机管理平台，用于实现将控制器传输的渠道水位和流速信息进行汇总分析；
21.所述传感器包括超声波液位传感器2和流速传感器4，所述超声波液位传感器2通过固定杆1和螺栓固定安装在渠道5的上方，超声波液位传感器2用于实现渠道5的水位测量；所述流速传感器3的个数为若干个，若干个流速传感器3通过安装杆4和螺栓固定安装在渠道5的侧壁上，流速传感器3用于实现渠道5的流速测量。
22.所述电源模块采用太阳能蓄电池组或市政用电，通过采用太阳能蓄电池组进行供能，无污染、投资小、运行成本低，能够应用于交通或电力不发达的农村、沟壑和边远地区进行使用，适应性强，便于安装维护。
23.为更好地理解本实用新型的技术方案，特做以下说明：
24.一、本实用新型以流速-水位运算法及超声波时差法为基础，采用微处理器技术根据传感器测出的实际水位和已置入的渠道几何尺寸、边坡系数、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系数，根据渠道的宽度和测量精度的要求，采用单探头法或多探头法明渠测流的数学模型并计算出渠道的流量，从而提供精准的用水记录，通过测量过水断面面积(实际上过水断面面积是通过测量的水位来换算求得的)与断面流速来求得流量，并且精度高，且不受下游顶托水的影响。
25.而传统的水位法通过测量量水建筑物的上游(或上、下游)水位并经经验公式或实验曲线换算成流量来实现计量的。因此水位法流量计需要修建量水建筑物，且精度不高，当渠道沿程水头差较小时，量水建筑物会产生水头损失而影响渠道过水；另一方面当量水建筑物下游附近建有闸门等挡水建筑物时会在量水建筑物处形成淹没出流，此时测量精度会大幅下降。
26.水位法一般应用于宽度比较小或流量比较小的渠道，渠道宽度超过1米时，量水建
筑物造价会增加很多，而此时不做量水建筑物直接用渠道的水位流量经验关系曲线测流时精度会很低。
27.表1流速面积法与水位法渠道流量测量特点比较表
[0028][0029]
二、如图3-5所示，所述断面的平均流速计算公式如下：
[0030]
断面的平均流速＝(v1*a1+v2*a2+
…vi
*ai+
…
+vn*an)/a
[0031]
其中：vi为第i个流速传感器测量的平均线流速、ai为第i个分割面积。
[0032]
从上式可知，超声波时差法测流范围的流速精度很高，换算为断面整体平均流速时其计算模型会产生误差，因此实际断面流量测量精度主要是由换算模型及公式的精度及校准精度决定。本实用新型采用的超声波时差法，实际应用中对水质要求较低，可适应浑水及水中有杂质或气泡的环境，对于宽浅渠道、窄深渠道等的测量精度都较高，在1％以内，且本系统的可靠性和安全性均较高。
[0033]
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理。


技术特征：
1.一种非接触式渠道流量测控系统，其特征在于：包括控制器、传感器、电源模块、gps定位模块和通信模块组成，所述控制器与传感器、电源模块、gps定位模块和通信模块相连接，控制器通过通信模块与远程管理终端相连接，所述传感器包括超声波液位传感器和流速传感器，超声波液位传感器和流速传感器用于实现渠道的水位和流速的测量。2.根据权利要求1所述的一种非接触式渠道流量测控系统，其特征在于：所述超声波液位传感器通过固定杆固定安装在渠道的上方。3.根据权利要求1所述的一种非接触式渠道流量测控系统，其特征在于：所述流速传感器的个数为若干个，若干个流速传感器通过安装杆固定安装在渠道的侧壁上。4.根据权利要求1所述的一种非接触式渠道流量测控系统，其特征在于：所述电源模块采用太阳能蓄电池组或市政用电。5.根据权利要求1所述的一种非接触式渠道流量测控系统，其特征在于：所述远程管理终端为远程计算机管理平台，用于实现将控制器传输的渠道水位和流速信息进行汇总分析。

技术总结
本实用新型公开了一种非接触式渠道流量测控系统，属于水流流量测量技术领域，包括控制器、传感器、电源模块、GPS定位模块和通信模块组成，所述控制器与传感器、电源模块、GPS定位模块和通信模块相连接，控制器通过通信模块与远程管理终端相连接，所述传感器包括超声波液位传感器和流速传感器，超声波液位传感器和流速传感器用于实现渠道的水位和流速的测量，其有益效果在于：本实用新型通过以微电脑技术为核心，集成了物联网技术、传感器技术、数据库管理及智能化监控技术，以流速-水位运算法及超声波时差法为基础，实现渠道流量自动化监控，测量准确度和精度高，计量准确、稳定性良好、性能可靠、结构紧凑合理、环境适应性强，使用成本低。用成本低。用成本低。


技术研发人员：陈增辉 李佳宁 袁剑平 姬国栋 张西安 唐宇飞
受保护的技术使用者：天水长城电工起重电气有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/1/19