CN108414032A - 一种便携式明渠自动测流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种便携式明渠自动测流装置，所述装置包括：测流板、压差传感器、水平仪、智能设备控制器；所述测流板包括主测流板和副测流板，所述主测流板的其中一个表面具有动压通道；所述主测流板的另一表面具有静压通道；所述静压通道和所述动压通道分别与所述压差传感器相连；所述副测流板用于封装所述主测流板，保证各通道之间无渗水；所述压差传感器与所述智能设备控制器相连，用于获取所述动压通道和静压通道的压差，并将所述压差发送至所述智能设备控制器；所述智能控制设备用于对获取的压差数据进行处理。本发明公开的该装置测量精度高、结构简单、操作简便、成本低，能够实现多种形式的明渠水流流量的测量。

Description

一种便携式明渠自动测流装置
技术领域
本发明涉及水流测量领域，特别是涉及一种便携式明渠自动测流装置。
背景技术
近几年，随着经济的快速发展，我国正由农业大国向工业大国转变，但我国依然是一个缺水的国家，尤其是农业用水量占全国用水量的70％以上，水资源的短缺已经成为制约我国农业发展的一个重要因素。因此，对于明渠水流量的实时监测和合理分配显得尤为重要。
目前，大型灌区明渠渠道测流大多采用传统的流速仪断面测流法、三角堰测流法。断面测流法工作量大、耗费时间长、效率低；三角堰测流法是将三角堰挡板安装在出水口断面处，测流时根据不同的流量需替换不同规格的三角堰挡板，且保证其与渠道的接触面不漏水，用尺子垂直放在三角堰的直角处，读出三角堰的直角处到水面的高度，根据三角堰的经验公式来计算出流量，但是这种测量方法通常结果偏大，且安装过程复杂，当流量超过一定限度时，三角堰将失去它的功能，无法实现测量，而且不同规格的三角堰的适用条件有限。
另外，还有从国外引进的先进量水仪表，该量水仪表虽然测量精度高，但是价格昂贵，在当前我国农村经济欠发达的情况下，难以推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的便携式明渠自动测流装置，来实现对明渠水流流量的高精度测量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种便携式明渠自动测流装置，所述装置包括：测流板、压差传感器、水平仪、智能设备控制器；
所述测流板包括主测流板和副测流板，所述主测流板的其中一个表面具有动压通道，所述动压通道包括第一槽道和第二槽道，所述第一槽道的一端位于所述主测流板的边缘，且具有开口，所述第一槽道的另一端与所述第二槽道的一端连通且成直角；所述第二槽道的另一端与所述压差传感器的输入端连接；
所述主测流板的另一表面具有静压通道，所述静压通道为第三槽道，所述第三槽道与所述第二槽道相互平行，且所述第三槽道的底端与所述第一槽道和所述第二槽道连通端在同一水平面上，所述第三槽道的另一端与所述压差传感器的输入端相连；
所述副测流板用于封装所述主测流板，保证各通道之间无渗水，同时所述副测流板上开设有圆孔，所述圆孔与所述第三槽道的底端对应，用于保证水流能够顺畅进入所述静压通道；
所述压差传感器的输出端与所述智能设备控制器的输入端相连，用于获取所述动压通道内的液体的压强与所述静压通道内的液体的压强之间的压差，并将所述压差发送至所述智能设备控制器；
所述智能设备控制器用于对获取的压差数据进行处理。
可选的，所述装置还包括：显示器、供电装置；
所述显示器的输入端与所述智能设备控制器的输出端相连，用于显示流量以及水位；
所述供电装置的输出端分别与所述智能设备控制器、所述显示器的电源输入端相连。
可选的，所述装置还包括：外壳、提手、固定旋钮；
所述压差传感器、所述智能设备控制器、所述供电装置、所述水平仪设置在所述外壳内，所述外壳起保护作用；
所述提手固定于所述外壳的上方；
所述测流板和所述外壳上具有通孔，所述固定旋钮用于将所述测流板通过所述通孔固定在所述外壳上。
可选的，所述动压通道和所述静压通道为多个，所述各动压通道中的所述各第一槽道之间的距离相等，所述各动压通道中的所述各第二槽道之间的距离相等；所述各静压通道之间的距离相等，且所述各静压通道与所述压差传感器的连接端在同一水平面上，所述各静压通道的另一端在同一条直线上。
可选的，所述压差传感器的数量为多个，且与所述动压通道的个数或与所述静压通道的个数相同。
可选的，所述水平仪具体包括第一水平仪和第二水平仪，所述第一水平仪和所述第二水平仪处于同一水平面上，且所述第一水平仪和所述第二水平仪相互垂直。
可选的，所述固定旋钮的个数为2个。
可选的，所述测流板包括1块主测流板、2块副测流板。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过设置主测流板、副测流板，压差传感器、水平仪、智能设备控制器，并在主测流板的其中一个表面铣有动压通道，另一表面铣有静压通道；所述静压通道和所述动压通道分别与所述压差传感器相连；使用时，将装置放入水中，平行水流方向的水体进入动压通道，上升一定的水柱，垂直水流方向的水体进入静压通道，上升一定的水柱，因此静压通道与动压通道会形成一定的水柱差，经压差传感器的采集，以及智能设备控制器的处理，实现明渠水流流量的高精度测量。本发明的该装置结构简单，操作方便，非专业的人员也可以使用，并且所述副测流板用于封装所述主测流板，能够保证各通道之间无渗水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例便携式明渠自动测流装置结构示意图；
图2为本发明实施例便携式明渠自动测流装置电路结构图；
图3为本发明实施例U型渠道横断面示意图；
图4为本发明实施例测流断面的流速分布曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的便携式明渠自动测流装置，来实现对明渠水流流量的高精度测量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例便携式明渠自动测流装置结构示意图，如图1所示，所述装置包括：
测流板1、压差传感器(置于所述外壳10内，图中未体现)、水平仪2、智能设备控制器3、动压通道4、静压通道5、提手6、显示器7、供电装置8、固定旋钮9、外壳10；
所述测流板1包括主测流板和副测流板，所述主测流板的其中一个表面具有动压通道4，所述动压通道4包括第一槽道401和第二槽道402，所述第一槽道401的一端位于所述主测流板的边缘，且具有开口，所述第一槽道401的另一端与所述第二槽道402的一端连通且成直角；所述第二槽道402的另一端与所述压差传感器的输入端连接；
所述主测流板的另一表面具有静压通道5，所述静压通道5为第三槽道，所述第三槽道与所述第二槽道402相互平行，且所述第三槽道的底端与所述第一槽道401和所述第二槽道402连通端在同一水平面上，所述第三槽道的另一端与所述压差传感器的输入端相连；
所述副测流板用于封装所述主测流板，与所述主测流板粘为一体，保证各通道之间无渗水，同时所述副测流板上开设有圆孔，所述圆孔与所述第三槽道的底端对应，用于保证水流能够顺畅进入所述静压通道；
具体的，所述主测流板为“T”型实心结构，所述“T”型主测流板中“一”型结构的尺寸为：290mm×120mm×10mm，其中所述“T”型主测流板中“l”型结构的尺寸为：600mm×280mm×10mm。
所述副测流板的形状与所述主测流板的形状相同且相互匹配，也为“T”型结构，其中所述“T”型副测流板中“一”型结构的尺寸为：290mm×120mm×3mm，所述“T”型副测流板中“l”型结构的尺寸为：600mm×280mm×3mm。
所述第一槽道401，所述第二槽道402，所述第三槽道(也称静压通道5)均为长方体，所述第一槽道的尺寸范围为：10mm×4mm×4mm～280mm×4mm×4mm，所述第二槽道的尺寸范围为：120mm×4mm×4mm～595mm×4mm×4mm，所述第三槽道的尺寸范围为：120mm×4mm×4mm～595mm×4mm×4mm。
具体的，所述主测流板为1块，所述副测流板为2块，可以为有机玻璃、金属等材料，本实施例中优选为亚克力板。
所述压差传感器的输出端与所述智能设备控制器3的输入端相连，用于获取所述动压通道4内的液体的压强与所述静压通道5内液体压强之间的压差，并将所述压差发送至所述智能设备控制器3；
所述智能设备控制器3用于对获取的压差数据进行分类、处理、拟合。
具体的，所述显示器7的输入端与所述智能设备控制器3的输出端相连，用于显示流量以及水位；
所述供电装置8的输出端分别与所述水平仪2、所述智能设备控制器3、所述显示器7的电源输入端相连。
具体的，所述压差传感器、所述智能设备控制器3、所述供电装置8、所述水平仪2设置在所述外壳内，所述外壳起保护作用；
所述提手6固定于所述外壳的上方，在实际操作中，当水平仪的气泡不居中时，通过提手左右移动本发明中的该装置，使气泡居中，进而使装置达到测流条件。
所述测流板1和所述外壳10上具有通孔，所述固定旋钮9用于将所述测流板1通过所述通孔固定在所述外壳10上，具体的所述固定旋钮为2个。
具体的，所述动压通道4和所述静压通道5为多个，所述各动压通道4中的所述各第一槽道401之间的距离相等，所述各动压通道5中的所述各第二槽道402之间的距离相等；所述各静压通道4之间的距离相等，且所述各静压通道4与所述压差传感器的连接端在同一水平面上，所述各静压通道4的另一端在同一条直线上。
具体的，所述压差传感器的数量为多个，且与所述动压通道的个数或与所述静压通道的个数相同。
具体的，所述水平仪2包括第一水平仪和第二水平仪，所述第一水平仪和所述第二水平仪处于同一水平面上，且所述第一水平仪和所述第二水平仪相互垂直。
图2为本发明实施例便携式明渠自动测流装置电路结构图，如图2所示，该电路结构图包括多个压差传感器、多路选通检测电路、放大电路、智能设备控制器。所述多个压差传感器的输出端与所述多路选通检测电路的输入端连接，所述多路选通检测电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端与所述智能设备控制器的输入端连接。多个压差传感器将采集到的压差信号传输至多路选通检测电路，多路选通检测电路根据实际需求，选择任意一组压差信号进行处理，确保信号在传输过程中的稳定性和准确性。
图3为本发明实施例U型渠道横断面示意图，如图3所示，所述U型渠由两部分组成，底部为半径为r的圆弧，上部为梯形结构，该U型渠道的最低端与所述圆弧与梯形的交接处的距离用h1表示，液位用h表示。
具体的，当h＜h1时
其中Vm表示测流断面的平均流速；
当h≥h1时
其中Vm表示测流断面的平均流速；
其中r＝0.25m，h1＝r-rcos81.5＝0.213。
具体的，Vm的计算公式如下：
一点法：Vm＝V0.6或Vm＝(0.9～0.95)V0.5
二点法：
三点法：
五点法：
六点法：
其中V0.0,V0.2,V0.4,V0.5,V0.6,V0.8,V1.0分别表示对应0h,0.2h,0.4h,0.5h,0.6h,0.8h,1.0h处的水流的流速。
图4为本发明实施例测流断面的流速分布曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述装置包括：测流板、压差传感器、水平仪、智能设备控制器；
所述测流板包括主测流板和副测流板，所述主测流板的其中一个表面具有动压通道，所述动压通道包括第一槽道和第二槽道，所述第一槽道的一端位于所述主测流板的边缘，且具有开口，所述第一槽道的另一端与所述第二槽道的一端连通且成直角；所述第二槽道的另一端与所述压差传感器的输入端连接；
所述主测流板的另一表面具有静压通道，所述静压通道为第三槽道，所述第三槽道与所述第二槽道相互平行，且所述第三槽道的底端与所述第一槽道和所述第二槽道连通端在同一水平面上，所述第三槽道的另一端与所述压差传感器的输入端相连；
所述副测流板用于封装所述主测流板，保证各通道之间无渗水，同时所述副测流板上开设有圆孔，所述圆孔与所述第三槽道的底端对应，用于保证水流能够顺畅进入所述静压通道；
所述压差传感器的输出端与所述智能设备控制器的输入端相连，用于获取所述动压通道内的液体的压强与所述静压通道内的液体的压强之间的压差，并将所述压差发送至所述智能设备控制器；
所述智能设备控制器用于对获取的压差数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述装置还包括：显示器、供电装置；
所述显示器的输入端与所述智能设备控制器的输出端相连，用于显示流量以及水位；
所述供电装置的输出端分别与所述智能设备控制器、所述显示器的电源输入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述装置还包括：外壳、提手、固定旋钮；
所述压差传感器、所述智能设备控制器、所述供电装置、所述水平仪设置在所述外壳内，所述外壳起保护作用；
所述提手固定于所述外壳的上方；
所述测流板和所述外壳上具有通孔，所述固定旋钮用于将所述测流板通过所述通孔固定在所述外壳上。
4.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述动压通道和所述静压通道为多个，所述各动压通道中的所述各第一槽道之间的距离相等，所述各动压通道中的所述各第二槽道之间的距离相等；所述各静压通道之间的距离相等，且所述各静压通道与所述压差传感器的连接端在同一水平面上，所述各静压通道的另一端在同一条直线上。
5.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述压差传感器的数量为多个，且与所述动压通道的个数或与所述静压通道的个数相同。
6.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述水平仪具体包括第一水平仪和第二水平仪，所述第一水平仪和所述第二水平仪处于同一水平面上，且所述第一水平仪和所述第二水平仪相互垂直。
7.根据权利要求3所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述固定旋钮的个数为2个。
8.根据权利要求1所述的一种便携式明渠自动测流装置，其特征在于，所述测流板包括1块主测流板、2块副测流板。
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