CN104913820B - 一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，包括过水箱、挡水门装置、角度传感器和控制器；其中过水箱安装于沟渠中，过水箱内部安装有挡水门装置，角度传感器安装于过水箱的顶部，角度传感器通过信号线与控制器连接，角度传感器与转轴连接；角度传感器可将挡水门的转动角度转换为数字脉冲信号输入到控制器中。优点：1）实时响应性好，对不稳定水流也可获得较高的测量精度；2）可调节不同流量下挡水门的开启度，以适应在具有不同流量的沟渠中使用；3）可以保障较沟渠具有较好的过流能力；4）适应性强，水流中泥沙等杂物不会影响到计量的准确性；5）易于实现远程网络自动控制；6）结构简单安装方便成本低，适合大面积推广使用。

Description

一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置

技术领域

本发明涉及一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，属于农田水利技术领域。

背景技术

水是农业的命脉，随着我国农田灌溉设施的增多与农业面积的不断扩大，加之农业用水浪费严重，节省水资源和建立严格的水资源管理体制已成为当务之急。然而，我国农业灌溉普遍采用粗放低效的利用形式，同时还存在着水费上缴难、水资源有偿使用制度不完善等问题，不利于灌溉效率的提高。比如目前还有相当一部分灌区水费的收取依旧是按面积或按亩收费，而不是按用水量收费，从而导致用户节水意识淡薄，水资源大量浪费便成为必然。作为提高用水效率的关键，农业节水是重中之重，而其实施的先决条件是灌溉用水的准确计量。

灌区量水是实现合理计划用水、正确分配水资源、高效灌溉的重要手段，也是实行计量收费的重要保证。尤其是近年来我国大力提倡开展生态灌区建设，农村灌溉方法及管理方法不断精细化，田间灌溉用水的准确计量也有了更高要求。一方面，量水建筑物及仪器必须计量准确、可靠；另一方面，为了满足灌区信息化建设的需要，相关计量装置还应满足量水测水自动化的要求，能够及时准确地传送灌溉用水信息。

灌溉水量的计量是一项基础而又关键的技术，其方法从测量基本要素上看看分为三类：水位法、体积法和流速法，目前常用手段包括在泵站管道上安装超声波流量计或电磁流量计，在输水渠道修建巴歇尔量水槽，在支渠口设置水位计和数据读取器等。实践证明，通过对灌区量水设施的修建和完善，促进了农田用水利用率、水费回收率及灌区经济效率的提高。然而，这些量水设施都不够完善，如量水堰、量水槽等装置精度较低；大型的水流量计量装置需要大量资金投入、占用较多农田用地；高科技仪器维护和校正要求高，技术人员缺乏专业化培训；中大型灌区信息采集较困难，自动化程度较低等等。因此，目前亟需一种易安装、响应快、适应性强、精度高且适用于灌溉沟渠内的水计量装置，它对灌区内水资源节约和灌溉效率的提高有着重要意义。

发明内容

本发明提出了一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，其目的是对沟渠过水量进行精确计量，从而实现对灌溉沟渠水量的统一管理和调配。本发明具有结构简单、量程覆盖范围大、计量精确、易于实现远程监控等优点。

本发明的技术解决方案：一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，其结构是包括过水箱、挡水门装置、角度传感器和控制器；其中过水箱安装于沟渠中，过水箱内部安装有挡水门装置，角度传感器安装于过水箱的顶部，角度传感器通过信号线与控制器连接，角度传感器与转轴连接；角度传感器可将挡水门的转动角度转换为数字脉冲信号输入到控制器中。

本发明的优点及所达到的有益效果：

1）挡水门倾角随着过水箱内水流量变化，实时响应性好，对不稳定水流也可获得较高的测量精度；

2）通过调节配重块重量可调节不同流量下挡水门的开启度，以适应在具有不同流量的沟渠中使用；

3）对水流阻力小，可以保障较沟渠具有较好的过流能力；

4）适应性强，水流中泥沙等杂物不会影响到计量的准确性；

5）易于实现远程网络自动控制，从而对灌溉用水进行合理配置，大幅度提高水资源的使用效率；

6）本发明结构简单，安装方便，制造成本低，适合大面积推广使用。

附图说明

附图1是一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置的主视图。

附图2是图1的右视图。

附图3是图1的俯视图。

图中的1是沟渠护坡、2是上游水面、3是控制器、4是角度传感器、5是转轴、6是过水箱、7是下游水面、8是挡水门、9是配重块、10是渠床、11是水流方向、12是信号线。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，其结构在于：包括过水箱6、挡水门装置、角度传感器4和控制器3；其中过水箱6安装于沟渠中，过水箱6内部安装有挡水门装置，角度传感器4安装于过水箱6的顶部，角度传感器4通过信号线与控制器3连接，角度传感器4与转轴5连接；角度传感器4可将挡水门8的转动角度转换为数字脉冲信号输入到控制器3中。

所述挡水门装置包括挡水门8、转轴5和配重块9，其中挡水门8的上沿与转轴5连接，挡水门8可绕转轴5转动，配重块9通过螺栓固定于挡水门8的出水一侧的中部。

所述过水箱6为一长方体中空箱体，过水箱6的左右两侧透空，过水箱6底部的内边缘与渠床齐平。

所述挡水门8为矩形板，宽度与过水箱3内部宽度相同，高度与过水箱3内部高度相同，当挡水门8处于垂直状态时可将过水箱3封闭。配重块9通过螺栓固定于挡水门8出水侧的中部，可根据水流量的大小调整或更换不同重量的配重块9。

所述角度传感器4采用霍尔式角度传感器，测量角度范围为0~360°。

所述控制器3通过信号线12与角度传感器4连接，可接收角度传感器4的转角脉冲信号并进行角度与水流量的转换。

所述控制器3由模数转换器、单片机程控模块及无线数据传输模块组成，所述模数转换器可将角度传感器4采集的挡水门8开启角度电压信号转换为数字信号并传递给单片机程控模块，单片机程控模块可将挡水门8开启角度转换为瞬时过水量并进行累计；无线数据传输模块采用GPRS技术将实时过水量信息无线传输到控制终端上。

工作过程：沟渠中的水流经过水箱6，在水流压力的作用下推动挡水门8倾斜开启，水流通过挡水门8后从过水箱3流出；通过过水箱6的瞬时过水量与挡水门8的开启角度存在一个对应关系，角度传感器5可实时采集挡水门8的开启角度并输入控制器3中，控制器3可通过插值算法将挡水门8的开启角度信号转换为瞬时过水量值，并进行过水量累计，同时还能将实时过水量通过无线网络传输到控制终端；为了获得较高的流量计量精度，在开始使用前或更换配重块9后需进行标定，以建立准确的挡水门8开启角度与瞬时水流量值的对应关系表，并将关系表输入到控制器3中的单片机程控模块中。

Claims (2)

1.一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置，其特征在于：包括过水箱、挡水门装置、角度传感器和控制器；其中过水箱安装于沟渠中，过水箱内部安装有挡水门装置，角度传感器安装于过水箱的顶部，角度传感器通过信号线与控制器连接，角度传感器与转轴连接；角度传感器将挡水门的转动角度转换为数字脉冲信号输入到控制器中;

所述挡水门装置包括挡水门、转轴和配重块，其中挡水门的上沿与转轴连接，挡水门可绕转轴转动，配重块通过螺栓固定于挡水门的出水一侧的中部；

所述过水箱为一长方体中空箱体，过水箱的左右两侧透空，过水箱底部的内边缘与渠床齐平；

所述挡水门为矩形板，宽度与过水箱内部宽度相同，高度与过水箱内部高度相同，当挡水门处于垂直状态时将过水箱封闭，配重块通过螺栓固定于挡水门出水侧的中部，根据水流量的大小调整或更换不同重量的配重块；

所述角度传感器采用霍尔式角度传感器，测量角度范围为0~360°；

所述控制器通过信号线与角度传感器连接，接收角度传感器的转角脉冲信号并进行角度与水流量的转换；

所述控制器由模数转换器、单片机程控模块及无线数据传输模块组成，其中模数转换器将角度传感器采集的挡水门开启角度电压信号转换为数字信号并传递给单片机程控模块，单片机程控模块将挡水门开启角度转换为瞬时过水量并进行累计；无线数据传输模块采用GPRS技术将实时过水量信息无线传输到控制终端上。

2.如权利要求1所述的一种适用于灌溉沟渠的倾角式水量计量装置的工作过程，其特征是沟渠中的水流经过水箱，在水流压力的作用下推动挡水门倾斜开启，水流通过挡水门后从过水箱流出；通过过水箱的瞬时过水量与挡水门的开启角度存在一个对应关系，角度传感器可实时采集挡水门的开启角度并输入控制器中，控制器通过插值算法将挡水门的开启角度信号转换为瞬时过水量值，并进行过水量累计，同时还能将实时过水量通过无线网络传输到控制终端；为了获得较高的流量计量精度，在开始使用前或更换配重块后需进行标定，以建立准确的挡水门开启角度与瞬时水流量值的对应关系表，并将关系表输入到控制器中的单片机程控模块中。