CN102155961A - 排水管道流量和流速同步测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排水管道流量和流速同步测定装置，减缓冲击计量水箱上端开有注水口，下端开有小孔；稳压电源用于为差压变送器提供电压；差压变送器通过软管与减缓冲击计量水箱下端的小孔相连通，用于根据压强的变化产生相应的电流；A/D数据采集卡用于采集与差压变送器连接的电阻两端的电压，并将电压信号转换为数字信号发送给计算机；摄像机用于拍摄参照物在排水管道内随水流移动的画面，并将拍摄的画面实时传送给计算机；计算机用于接收摄像机传送的实时拍摄的画面，通过图像采集频率和每帧图像的位移距离计算出排水管道中水的流速，以及接收A/D数据采集卡发送的数字信号，并计算出排水管道中水的流量。本发明适合于建筑内卫生器具以及排水横管的排水流量、流速的测定。

Description

排水管道流量和流速同步测定装置

技术领域

本发明涉及一种流量、流速测定装置，适用于建筑内卫生器具排水的流量和流速的测定，属于给排水技术领域。

背景技术

随着水资源的日益短缺，卫生器具节水势在必行。为了研究卫生器具的节水潜力，需要研究分析其出流的水力特性，而流量和流速是水力特性中两个最重要的特征指标。目前，传统的流量测定装置主要有体积法测定装置和质量法测定装置；传统的流速测定方法主要是断面间平均流速测定方法。

体积法测定流量装置和质量法测定流量装置都存在着不同程度的缺陷。体积法测定流量装置是利用体积计量容器计量卫生器具的出流量，方法是在一段时间内计量容器所收集的卫生器具排水的体积，然后根据收集的水体积和所记录的时间，计算出该时间段内的流量；质量法测定流量装置是用秤等质量测定装置计量在一时间段内收集水量的质量，然后根据收集水的质量及时间，可得到该时间段的流量。这两种流量测定方法有一个共同的特点就是得到的流量值是平均流量，而不是瞬时流量值，不能反映卫生器具在一个排水过程中的出流量随时间变化的过程，无法反映出卫生器具真实的出流特性。

同样，断面间平均流速测定方法也有着与上述流量测定方法相同的缺点，它也是通过计算两个断面之间水流流过的时间，得到的也是平均流速，不能真实反映水流经过某一断面的瞬时流速，也无法反映水流在管道中的流速分布情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够反映卫生器具排水过程、能够测得任意时刻流量值和任意断面速度值的排水管道流量和流速同步测定装置。

本发明的技术方案包括流量测定装置、流速测定装置和计算机，

所述流量测定装置包括：

减缓冲击计量水箱，上端开有用于接收预定排水管道排出水的注水口，下端开有小孔；

稳压电源，用于为差压变送器提供预定的电压；

差压变送器，通过软管与减缓冲击计量水箱下端的小孔相连通，用于当减缓冲击计量水箱的水位发生变化时，根据压强的变化产生相应的电流；

A/D数据采集卡，用于采集与差压变送器连接的电阻两端的电压，并将电压信号转换为数字信号发送给计算机；

所述流速测定装置包括：

摄像机，用于以预定的频率拍摄参照物在预定排水管道内随水流移动的画面，并将拍摄的画面实时传送给计算机；

所述计算机，用于接收摄像机传送的实时拍摄的画面，并计算出预定位置排水管道中水的流速，以及接收A/D数据采集卡发送的数字信号，并计算出预定位置排水管道中水的流量。

本发明通过拍摄参照物在排水管道中的流动画面以及在减缓冲击计量水箱中水位压强的变化的测定，能够将拍摄画面和测定结果转换获得相应的流速和流量，具有安装操作简便、测定精度高、便于安装和不受场地限制等优点，不仅适合于建筑内卫生器具排水流量、流速的测定，还适用于排水横管水流流速、排水立管水流速度的测定，而且可用于各种设备的流速和小流量的测试工作。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的排水管道流量和流速同步测定装置的整体结构示意图。

具体实施方式

本发明较佳的实施例见图1，相应的排水管道流量和流速同步测定装置包括流量测定装置、流速测定装置和计算机，

相应的流量测定装置包括：

减缓冲击计量水箱1，上端开有用于接收预定排水管道8排出水的注水口，下端开有小孔；

稳压电源2，用于为差压变送器3提供预定的电压；

差压变送器3，通过软管与减缓冲击计量水箱1下端的小孔相连通，用于当减缓冲击计量水箱1的水位发生变化时，根据压强的变化产生相应的电流；

A/D数据采集卡4，用于采集与差压变送器3连接的电阻两端的电压，并将电压信号转换为数字信号发送给计算机5；

相应的流速测定装置包括：

摄像机6，用于以预定的频率拍摄参照物7在预定排水管道8内随水流移动的画面，并将拍摄的画面实时传送给计算机5；

相应的计算机5，用于接收摄像机6传送的实时拍摄的画面，并计算出预定排水管道中水的流速，以及接收A/D数据采集卡4发送的数字信号，并计算出预定排水管道中水的流量。

具体的，在流速测定装置中的摄像机6可以采用高速摄影机(拍摄频率为每秒1000-5000帧)、预定排水管道8可以选取透明管道、相应的参照物7可选用密度为0.9～0.95的空心球体。这样参照物7会漂浮在水面上，当参照物7随水流移动的速度能够客观反映水流的速度，用高速摄像机以固定的拍摄频率(例如1000帧/秒)拍摄参照物经过透明管道某一断面的过程，然后计算出参照物7每帧移动的距离，可得到参照物经过该断面移动的流速，也就得到水流经过该断面的流速。

流速和流量测定工作可以同时进行也可以分开进行。流速测定装置操作简便，在流速测定开始前，首先将排水管道8分成若干个断面，并在每个断面上固定一段刻度尺，精度为毫米。将摄像机6架设在距断面0.5m附近，调好焦距和拍摄频率，然后将数个参照物放入卫生器具中，启动冲水装置，拍摄参照物经过该断面的过程，并将拍摄画面实时传送到计算机6储存；停止拍摄后，将储存的拍摄画面进行处理，计算出参照物7每帧移动的距离，根据摄像机6的拍摄频率就可得到移动速度，也就得到水流通过该断面的流速。

在测定流速同时，可进行流量测定工作。在流量测定过程中，排水管道8中的水流流至减缓冲击计量水箱1，减缓冲击计量水箱1内的水位上升并致使减缓冲击计量水箱1下端小孔处测压点压强增大，差压变送器3能够感应减缓冲击计量水箱1下端小孔处测压点压强的变化，在稳压电源2提供的电压下产生电流，将压强信号转化为电流信号，此时A/D数据采集卡4会采集与差压变送器3连接的电阻两端的电压，并将电压信号转换为数字信号发送给计算机5存储。由于压强值与电压值是一一对应的关系，通过对减缓冲击计量水箱1进行标定，就能得到电压与水量的线性关系。运用相关数据处理软件对计算机5存储的数据进行处理，就可以得到流量与时间曲线(Q与t曲线)，从曲线上很容易读取任意时刻卫生器具出流的流量值。

可选的，为减小水流进入减缓冲击计量水箱1引起的水面波动，在减缓冲击计量水箱1的内部设置阻尼填料等材料，以消耗水面波动引起的干扰动能，从而减小误差提高测定精度。

采用本具体实施方式提供的技术方案，通过拍摄参照物在排水管道中的流动画面以及在减缓冲击计量水箱中水位压强的变化的测定，能够将拍摄画面和测定结果转换获得相应的流速和流量，具有安装操作简便、测定精度高、便于安装和不受场地限制等优点，不仅适合于建筑内卫生器具排水流量、流速的测定，还适用于排水横管水流流速、排水立管水流速度的测定，而且可用于各种设备的流速和小流量的测试工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种排水管道流量和流速同步测定装置，其特征在于，包括流量测定装置、流速测定装置和计算机。

所述流量测定装置包括：

减缓冲击计量水箱，上端开有用于接收预定排水管道排出水的注水口，下端开有小孔；

稳压电源，用于为差压变送器提供预定的电压；

差压变送器，通过软管与减缓冲击计量水箱下端的小孔相连通，用于当减缓冲击计量水箱的水位发生变化时，根据压强的变化产生相应的电流；

A/D数据采集卡，用于采集与差压变送器连接的电阻两端的电压，并将电压信号转换为数字信号发送给计算机；

所述流速测定装置包括：

摄像机，用于以预定的频率拍摄参照物在预定排水管道内随水流移动的画面，并将拍摄的画面实时传送给计算机；

所述计算机，用于接收摄像机传送的实时拍摄的画面，并计算出预定位置排水管道中水的流速，以及接收A/D数据采集卡发送的数字信号，并计算出预定位置排水管道中水的流量。

2.根据权利要求1所述的排水管道流量和流速同步测定装置，其特征在于，所述参照物是密度为0.9～0.95的空心球体。

3.根据权利要求1所述的排水管道流量和流速同步测定装置，其特征在于，所述减缓冲击计量水箱中设置有阻尼填料。

4.根据权利要求1所述的排水管道流量和流速同步测定装置，其特征在于，所述摄像机是高速摄像机。