CN105628961A - 一种基于传感器网络的流速测量系统 - Google Patents

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陈荣杰
高冉冉
阚阚
郑源
张伟婷
付士凤
陈会向
何中伟
韩星星
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Hohai University HHU
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Hohai University HHU
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于传感器网络的流速测量系统，包含数据处理分析模块、传感器电源、间断信号发生器和由多个流速传感器组成的流速传感器网络，整个过程基本不需要人工参与，实现全自动化的测量和空间范围内流速分布的显示；可根据实际需要在圆柱面内布置流速传感器，使得测量过程更加符合实际需要；流速传感器固定安装，空间坐标点唯一确定，流速测量更为精确；受水深和海拔高度的影响大大减小，固定于传感器安装支架上的传感器可以测量大空间范围内的流速。

Description

一种基于传感器网络的流速测量系统
技术领域
本发明涉及一种流速测量系统，尤其涉及一种基于传感器网络的流速测量系统，属于流速测量领域。
背景技术
在工程中，通常需要测量以某点为中心范围内水流或者空气的流速，得出空间范围内流速的分布情况，进而在工程中加以应用。
目前人们通常使用流速仪或者风速仪对所需测量的点逐一进行测量，最后绘出空间范围内的流速分布图，存在以下不足之处：易受到人为测量方法和操作熟练程度的影响，经常会导致测量结果误差较大，从而对下一步的工程应用造成一定的干扰；该方法不能实时的反映空间流速分布情况和变化趋势，且测量点坐标难以准确的确定，缺陷较大；虽然在小范围内可行性较高，但在水面以下较深处，或离地面较高处，人为的去测量水流或者空气的流速存在很大的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于传感器网络的流速测量系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于传感器网络的流速测量系统，包含数据处理分析模块、传感器电源、间断信号发生器和由多个流速传感器组成的流速传感器网络，所述传感器电源的输出端连接间断信号发生器的输入端，所述间断信号发生器的输出端连接流速传感器网络的输入端，所述流速传感器网络的输出端连接数据处理分析模块的输入端；
其中，所述流速传感器，用于实时采集水流或者空气的流速参数；
数据处理分析模块，用于将流速传感器采集的水流或者空气的流速参数进行汇总分析处理，进而得出水流或者空气的流速；
传感器电源，用于提供流速传感、间断信号发生器和数据处理分析模块所需电能；
间断信号发生器，用于给流速传感器网络提供间断工作的信号，使得流速传感器网络能够按照指示人员的要求每隔一定时间段工作一次。
作为本发明一种基于传感器网络的流速测量系统的进一步优选方案，还包含传感器安装支架，所述传感器安装支架布置在圆柱体范围的外表面上且与圆柱体母线重合，每两个相邻的传感器安装支架在圆周方向的角度差为30°。
作为本发明一种基于传感器网络的流速测量系统的进一步优选方案，在传感器电源和间断信号发生器之间还设有总开关，所述总开关用于控制流速传感器网络的运行与关闭。
作为本发明一种基于传感器网络的流速测量系统的进一步优选方案，所述数据处理分析模块采用AVR系列单片机。
作为本发明一种基于传感器网络的流速测量系统的进一步优选方案，所述流速传感器安装在传感器安装支架外法线方向上，在竖直方向的流速传感器均匀分布，在圆周方向的流速传感器布置在同一高度处即同一圆周上、且每两个相邻的流速传感器之间的角度差为30°。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、整个过程基本不需要人工参与，实现全自动化的测量和空间范围内流速分布的显示；
2、本发明可根据实际需要在圆柱面内布置流速传感器，使得测量过程更加符合实际需要；
3、流速传感器固定安装，空间坐标点唯一确定，流速测量更为精确；
4、本发明受水深和海拔高度的影响大大减小，固定于传感器安装支架上的传感器可以测量大空间范围内的流速。
附图说明
图1是本发明所述的一种基于传感器网络的流速测量系统结构图；
图2是本发明所述的一种基于传感器网络的流速测量系统的俯视图。
附图具体标号为：1-传感器电源，2-总开关，3-间断信号发生器，4-电源输入总线，5-电源输入支路，6-传感器安装支架，7-流速传感器，8-信号输出支路，9-信号输出总线，10-数据处理分析模块。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明一种基于传感器网络的流速测量系统，包含数据处理分析模块10、传感器电源1、间断信号发生器3和由多个流速传感器7组成的流速传感器网络，所述传感器电源1的输出端连接间断信号发生器3的输入端，所述间断信号发生器3的输出端连接流速传感器网络的输入端，所述流速传感器网络的输出端连接数据处理分析模块10的输入端；
其中，所述流速传感器，用于实时采集水流或者空气的流速参数；
数据处理分析模块，用于将流速传感器采集的水流或者空气的流速参数进行汇总分析处理，进而得出水流或者空气的流速；
传感器电源，用于提供流速传感、间断信号发生器和数据处理分析模块所需电能；
间断信号发生器，用于给流速传感器网络提供间断工作的信号，使得流速传感器网络能够按照指示人员的要求每隔一定时间段工作一次。
本系统还包含传感器安装支架6，所述传感器安装支架6布置在圆柱体范围的外表面上且与圆柱体母线重合，每两个相邻的传感器安装支架6在圆周方向的角度差为30°。在传感器电源1和间断信号发生器3之间还设有总开关2，所述总开关2用于控制流速传感器网络的运行与关闭，所述数据处理分析模块采用AVR系列单片机。所述流速传感器7安装在传感器安装支架6外法线方向上，在竖直方向的流速传感器7均匀分布，在圆周方向的流速传感器7布置在同一高度处即同一圆周上、且每两个相邻的流速传感器7之间的角度差为30°。
本发明由传感器电源1、总开关2、间断信号发生器3、电源输入总线4、电源输入支路5、传感器安装支架6、流速传感器7、信号输出支路8、信号输出总线9和数据分析处理器10组成。所述传感器电源1、总开关2、间断信号发生器3以及电源输入总线4之间采用串联连接；所述电源输入支路5、安装在同一传感器安装支架6上的各个流速传感器7以及信号输出支路8之间采用串联连接；所述信号输出总线9连接数据分析处理器10。
传感器安装支架6布置在圆柱体范围的外表面上且与圆柱体母线重合，每两个相邻的传感器安装支架6在圆周方向的角度差一定，为30°。
流速传感器7安装在传感器安装支架6外法线方向上，在竖直方向流速传感器7均匀分布、可根据实际需要确定每两个流速传感器7之间的距离，在圆周方向所有的流速传感器7布置在同一高度处即同一圆周上、且每两个相邻的流速传感器7之间的角度差为30°。
数据处理分析模块10可对流入的传感器信号进行分析处理，得到圆柱面上所有安装有流速传感器7的点的流速。
间断信号发生器3能够给流速传感器网络提供间断工作的信号，使得流速传感器网络能够按照指示人员的要求每隔一定时间段工作一次。
总开关2能够控制流速传感器网络运行与关闭。
本发明所述的一种用于流速测量的传感器网络，其工作原理如下：所述传感器电源1通过总开关2和间断信号发生器3的控制给流速传感器7供电，使流速传感器7每隔一小时工作一次，所测信号流入数据处理分析模块10，数据处理分析模块10对流入的传感器信号进行分析处理，可以得到圆柱面上所有安装有流速传感器7的点的流速。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于传感器网络的流速测量系统，其特征在于：包含数据处理分析模块（10）、传感器电源（1）、间断信号发生器（3）和由多个流速传感器（7）组成的流速传感器网络，所述传感器电源（1）的输出端连接间断信号发生器（3）的输入端，所述间断信号发生器（3）的输出端连接流速传感器网络的输入端，所述流速传感器网络的输出端连接数据处理分析模块（10）的输入端；
其中，所述流速传感器，用于实时采集水流或者空气的流速参数；
数据处理分析模块，用于将流速传感器采集的水流或者空气的流速参数进行汇总分析处理，进而得出水流或者空气的流速；
传感器电源，用于提供流速传感、间断信号发生器和数据处理分析模块所需电能；
间断信号发生器，用于给流速传感器网络提供间断工作的信号，使得流速传感器网络能够按照指示人员的要求每隔一定时间段工作一次。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的流速测量系统，其特征在于：还包含传感器安装支架（6），所述传感器安装支架（6）布置在圆柱体范围的外表面上且与圆柱体母线重合，每两个相邻的传感器安装支架（6）在圆周方向的角度差为30°。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的流速测量系统，其特征在于：在传感器电源（1）和间断信号发生器（3）之间还设有总开关（2），所述总开关（2）用于控制流速传感器网络的运行与关闭。
4.根据权利要求1所述的一种基于传感器网络的流速测量系统，其特征在于：所述数据处理分析模块采用AVR系列单片机。
5.根据权利要求2所述的一种基于传感器网络的流速测量系统，其特征在于：所述流速传感器（7）安装在传感器安装支架（6）外法线方向上，在竖直方向的流速传感器（7）均匀分布，在圆周方向的流速传感器（7）布置在同一高度处即同一圆周上、且每两个相邻的流速传感器（7）之间的角度差为30°。
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