BG65706B1

BG65706B1 - Устройство за измерване на водно количество в открити канали

Info

Publication number: BG65706B1
Application number: BG108823A
Authority: BG
Inventors: Иван КАЛЧЕВ
Original assignee: Иван КАЛЧЕВ
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2009-07-31
Also published as: BG108823A

Abstract

Устройството намира приложение за измерване на преминало водно количество, както и дълбочина на открити канали, язовири, езера, хвостохранилища. Постига се универсалност по отношение на геометричните параметри на измервания обект, както и бързина и прецизност на измерването и отчитането. Устройството включва потопени във водния поток в две отдалечени една от друга точки измервателни тръби, свързани с модул за управление, монтиран в изолирана камера. Във всяка от потопените тръби (7) е монтиран съответно по един преобразувател (4, 5), тариран за измерване на височина (Н1, Н2) на воден стълб. Първият преобразувател (4) е поставен преди монтиран към дъното на открития канал (1) преливник (2), а вторият (5) е разположен след преливника (2), оформен като криволинеен елемент, чието напречно сечение съвпада в съотношение с напречното сечение на открития канал (1). Двата преобразувателя (4, 5) са свързани чрез блок за дегитализация (6.2) към модула за управление (6), в чиято блок-схема са предвидени двупосочни връзки на микропроцесора (6.1) и за ръчно събиране на данни и към таймер (6.4) за реално време.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до устройство за измерване на водно количество в открити канали, което намира приложение за измерването на преминалото водно количество през открити канали, както и за измерване на дълбочината на водата в язовири, езера и хвостохранилшца.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е измервателен уред с натоварващ измервателен преливник, при който формата на преливника и измерването са функция от нивото на потока в открития канал. Специфичният профил на преливника е изчислен по специални формули и е пригоден за определени условия. Преливникът е с криволинейна форма, съдържаща върхов профил, съединен чрез извита част към хоризонтален елемент, завършващ с остър ръб и преминаващ във вертикална стена. Преливникът е конструиран за измерване на водното количество чрез измерване на водното ниво на потока в открит канал.

Недостатъците на известния преливник са, че чрез него се измерва водното ниво на потока и не ще може да послужи за решаването на проблема за измерване на водното количество във всеки отделен случай и във всеки открит канал.

Известни са метод и инсталация за установяване на протеклото водно количество в тръби с голям диаметър или в открити канали. Измерването се извършва чрез отчитане на налягането с измервателни тръби, но без преобразуватели, в две точки в потока, съответно Т1 и Т2, създадено чрез компресор, а отчитано чрез уред за ниско налягане Т и уред за отчитане на разликата Т1-Т2 в налягането, свързани към микропроцесорна система, която има връзка с блок за съхранение на данните, както и към регистриращо устройство.

Недостатъците на известната инсталация са, че блок-схемата приема чрез потопените тръби и регистрира чрез регистриращото устройство данни за налягане, след което данните постъпват за обработка в микропроцесора. В цялата инсталация, както и в блок-схемата липсват датчици, като бързината и точността на измерването, отчитането и обработката на данните не е достатъчна за съвременните изисквания. Освен това, липсва обратна връзка, осигуряваща възможност за промени в интервалите на отчитане на данните.

Техническа същност на изобретението

Проблемът, който се поставя за решаване е да се създаде устройство за измерване на водно количество в открити канали, което да е универсално, т.е. да не зависи от сечението на открития канал, като измерването и отчитането да е с изискваната бързина и прецизност за съответния обект.

Поставеният проблем се решава чрез устройство за измерване на водно количество в открити канали, включващо потопени във водния поток в две отдалечени една от друга точки измервателни тръби, свързани с модул за управление, монтиран в изолирана камера, при което модулът за управление съдържа уреди за измерване и микропроцесор, към който са присъединени уред за съхранение на данни и уред за регистриране на данни.

Съгласно изобретението, във всяка от потопените тръби е монтиран съответно по един преобразувател, тариран за измерване на височина /Н1,Н2/ на воден стълб. Първият е поставен преди монтиран към дъното на открития канал преливник, а вторият е разположен след преливника. Преливникът е оформен като криволинеен елемент, чието напречно сечение съвпада в съотношение с напречното сечение на открития канал. Двата преобразувателя са свързани чрез блок за дегитализация към модула за управление, в чиято блок-схема са предвидени двупосочни връзки на микропроцесора последователно, съответно към блока за дегитализация, към интерфейс за ръчно събиране на данни, към таймер за реално време, към кодиращо устройство за предавател, към декодиращо устройство за приемник, както и към енергонезависима памет.

Освен това, тръбите, съответно на първия преобразувател и на втория преобразувател са закрепени в близост до стената на открития канал.

Същевременно, модулът за управление е снабден с независимо акумулаторно захранване и са предвидени връзки, съответно, към GSM2

65706 Bl модул и/или към радиостанция, с включено към нея устройство за ръчно събиране на данни, както и към блока за изчисление във вид на компютър за обработка на данните.

Пред имствата на изобретението са, че благодарение на монтиран към дъното на открития канал специфичен преливник, който се оразмерява предварително, се създават точни хидравлични условия за определяне на водното количество. Оразмеряването /гарирането/ на специфичния за всеки открит канал преливник създава хидравлични условия конкретно за канала, на който се извършва измерването. Тъй като всеки открит канал е със собствена специфична геометрия, а именно: надлъжен наклон, грапавина на стените, напречно сечение и откоси на стените на канала, точното измерване на водното количество би било изключително трудоемко и сложно. Благодарение на поставения преди преливника първи преобразувател и след преливника втори преобразувател, тарирани за измерване на преливната височина на преливника, както и свързаните с тях елементи от блок-схемата на модула за управление, които приемат и изпращат директно данни към включените в блок-схемата на модула за управление, микропроцесор, кодиращ и декодиращ блок, както и блок за изчисление, осигуряват изключително бързото и точно обработване на данните. По този начин се постига контролиране, отчитане и промяна на водното количество в открития канал, необходимо, освен за отчетност, но и за предотвратяване на критични ситуации и аварии в контролирани обекти.

Елементите на устройството не смущават потока, поради което се извършва точно измерване. Липсата на сложна и тежка конструкция, подложена на метеорологични въздействия, също допринася за точността на измерването.

Също така, благодарение на стационарно и веднъж за периода на измерване тариране на преливника, поддръжката на устройството за измерване е сведена само до поддръжката на елементите от блок-схемата на модула за управление.

Пояснение на приложените фигури

Изобретението е пояснено чрез приложените фигури, където:

фигура 1 представлява монтажно поло жение на устройството в надлъжен разрез на измервания участък от открития канал съгласно изобретението;

фигура 2 - напречен разрез по А-А от фиг. 1 съгласно изобретението;

фигура 3 - блок-схема на модул за управление от фиг. 1 на устройството съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Изобретението, показано на фиг. 1 и 2 представлява устройство за измерване на водно количество в открит канал 1, към дъното на който е закрепен преливник 2. Преливникът 2 е оформен като криволинеен елемент, чието напречно сечение съвпада в съотношение с напречното сечение на измервания открит канал 1. Към една от страничните стени 3 на открития канал 1 е монтирано устройството за измерване, включващо първи преобразувател 4, монтиран преди преливника 2 и втори преобразувател 5, монтиран след преливника 2, като преобразувателите 4, 5 са свързани към блок-схема на модул за управление 6, чрез който се приемат, отчитат, пресмятат и подават крайните стойности на измерваното водно количество. Първи 4 и втори 5 преобразувател са поставени поотделно в съответна тръба 7, всяка закрепена към страничната стена 3 на открития канал 1.

Както е показано на фиг. 3, първи 4 и втори 5 преобразувател са свързани към модула за управление 6, в чиято блок-схема са предвидени двупосочни връзки на централен микропроцесор 6.1 последователно съответно към блок за дегитализация 6.2, към интерфейс 6.3 за ръчно събиране на данни, към таймер 6.4 за реално време, към кодиращо устройство 6.5 за предавател, към декодиращо устройство 6.6 за приемник, както и към енергонезависима памет 6.7. Модулът за управление 6 е снабден с независимо акумулаторно захранване 6.9 и са предвидени връзки, съответно, към GSM модул 8 и към радиостанция 9, както и към блока за изчисление във вид на компютър 10 за обработка на данните. Към радиостанцията 9 е предвидено устройство 9.1 за ръчно събиране на данни.

Приложение /използване/ на изобретението

Устройството за измерване на водно количество намира приложение в открити канали,

65706 Bl независимо от собствената им геометрия, като надлъжен наклон, грапавина на стените, напречно сечение, както и откосите на стените на канала.

Използването на преливник 2, който се монтира към дъното на открития канал 1, допринася за създаване на точни хидравлични условия за определяне на водното количество. Преливникът 2 е оформен като криволинеен елемент, чието напречно сечение е в съотношение с напречното сечение на измервания обект, в случая открития канал 1. Чрез специфичното оразмеряване или тариране на преливника 2, устройството извършва измерване само на Η1 и Н2, т.е. преливната височина на водния стълб преди преливника 2 и след него, след което лесно се определя водното количество Q по известна формула, включена в програмата за изчисление на компютъра 10.

Последователността в действията по подготовка, монтиране и задействане на устройството за измерване са следните.

1. Изработва се преливника 2 и се тарира съобразно геометрията на открития канал 1, в който ще се извършва измерването, като се определя ключовата крива по формулата Q = t/Нпрел/, както и всички характерни условия по формулата и участващите параметри.

2. Устройството се монтира в предварително подготвена водонепроницаема камера на брега на канала 3. Преобразувателите 4 и 5 предварително се тарират за определяне на измерваната височина на водния стълб Н1 преди преливника 2 и Н2 след преливника 2. Тъй като всеки преобразувател 4 и 5 има индивидуална калибровъчна крива, която е заложена в паметта на модула за управление 6, недопустимо е да се разменят местата им. Първият 4 преобразувател се монтира преди преливника 2, а вторият 5 след него по посока на движението на водата.

3. Преобразувателите 4 и 5 се поставят в съответните им тръби 7, които вертикално се закрепват към страничната стена 3 на открития канал 1, а изведените кабели от всеки от тях са монтирани в съответните входове на блока за дегитализация 6.2 от модула за управление 6, който от своя страна, се включва към източника на ток.

4. Всички елементи от измервателната част на блок-схемата на модула за управление 6, както и GSM-модула 8 се настройват за изпращане на данни.

5. Започва измерването и предаването на стойностите на Н1 и Н2 п-броя пъти в час, след което тази информация се предава за обработване на данните. Информацията може да се събира и предава ръчно с предвидените устройства 6.8 и 9.1 за това или чрез GSM-модул 8, както и с радиосигнал чрез радиостанцията 9. В зависимост от условията, които съществуват на обекта, на който се измерва водното количество, се използват съответните елементи от блок-схемата на устройството за измерване, предвидени за различните случаи на приложение на устройството съгласно изобретението.

6. Действителното измерване се осъществява по следния начин.

Измерената стойност чрез преобразувателите 4 и 5 на височината на водния стълб в открития канал 1 се преобразува в токов сигнал, който се предава по кабела до блока за дегитализация 6.2. Калибровъчната крива на всеки преобразувател 4 и 5 е дадена като зависимост на тока от височината на водния стълб. Тук сигналът се преобразува в цифров сигнал. Управлението се реализира чрез микропроцесорът 6.1, снабден и с енергонезависима памет 6.7. Размерът на паметта осигурява съхраняване на измерените данни за период от 1 година.

Измерванията се извършват, примерно, през 5 min. В рамките на едно денонощие се получават 24 средни стойности на величините Н1 и Н2. За да се обработят и разглеждат тези данни, те се прехвърлят в компютъра 10, чрез чиято специална програма се извършва обработката на данните, като начините за пренасянето на данните са два: чрез E-mail или чрез ръчното устройство 6.8.

В GSM-модула 8 се залага прима карта, за да се изпраща всеки ден по един SMS-сигнал с данни. В рамките на 1 месец се получават около 31 сигнала с данни, което е лесно осъществимо и икономически изгодно. В програмата за пресмятане на водното количество е заложена известна формула, в която участват измерените от устройството стойности на Н1 и Н2, конструктивни параметри за конкретния преливник 2, както и параметри, определени от тарирането на преливника 2. Една част от параметрите са зададени постоянно в програмата за изчисление, а единствените параметри, които е необходимо да се въвеждат са свързани с конк4

65706 Bl ретното монтиране на преобразувателите 4 и 5 в открития канал 1. Това свежда процеса до минимално вложен труд, без да е необходим специализиран персонал за обслужване на устройството, което го прави широко приложимо.

Claims

Патентни претенции

1. Устройство за измерване на водно количество в открити канали, включващо потопени във водния поток в две отдалечени една от друга точки измервателни тръби, свързани с модул за управление, монтиран в изолирана камера, при което модулът за управление съдържа уреди за измерване и микропроцесор, към който са присъединени уред за съхранение на данни и уред за регистриране на данни, характеризиращо се с това, че във всяка от потопените тръби (7) е монтиран съответно по един преобразувател (4,5), тариран за измерване на височина (Н1, Н2) на воден стълб, като първият преобразувател (4) е поставен преди монтиран към дъното на открития канал (1) преливник (2), а вторият преобразувател (5) е разположен след преливника (2), като преливникът (2) е оформен като криволинеен елемент, чието напречно сечение съвпада в съотношение с напречното сечение на открития канал (1), а двата преобразувателя (4, 5) са свързани чрез блок за дегитализация (6.2) към модула за управление (6), в чиято блок-схема са предвидени двупосочни връзки на микропроцесора (6.1) последователно, съответно към блока за дегитализация (6.2), към интерфейс (6.3) за ръчно събиране на данни, към таймер (6.4) за реално време, към кодиращо устройство (6.5) за предавател, към декодиращо устройство (6.6) за приемник, както и към енергонезависима памет (6.7).
2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че тръбите (7), съответно на първия (4) преобразувател и на втория (5) преобразувател, са закрепени в близост до стената (3) на открития канал (1).
3. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че модулът за управление (6) е снабден с независимо акумулаторно захранване (6.9) и са предвидени връзки, съответно, към GSM-модул (8) и/или към радиостанция (9), с включено към нея устройство (9.1) за ръчно събиране на данни, както и към блока за изчисление във вид на компютър (10) за обработка на данните.