CN108534834B - 接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法，包括液位测量组件、流速测量组件及自动控制组件；液位测量组件包括浮球、定滑轮组、水位编码器；浮球通过定滑轮组与水位编码器相连接进行液位测量；流速测量组件包括浮球杆、连杆、压力传感器；浮球杆与连杆相连接，压力传感器设置于连杆上；自动控制组件包括中央处理器、模拟数字转换器、信号放大器；压力传感器与模拟数字转换器相连接用于对压力传感器检测的压力信号进行转换得到电信号；电信号经信号放大器发送至中央处理器进行处理得到水流表面流速。其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、使用寿命长、自动化智能化程度高、能够大大提高监测值的精准度等优点。

Description

接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及污水排水管渠在线监测技术领域，尤其涉及一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法。

背景技术

排水管渠的流量、流速测量方式在不断地革新，从传统的人工监测逐步向自动化检测、记录、转换等等新型的监测方式发展。对于流量而言，常用的流量流速的监测手段主要借助于流量在线监测系统进行检测，但是对于明渠及管道内存在较多污水情况时，采用流量在线监测系统往往会存在管渠内的渣质易对监测的结果造成较大误差，除此之外，还会降低使用寿命。因此，如何设计出一种结构相对简单、使用方便、监测精度高、使用寿命长的在线流量流速装置具有重要的研究意义和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中在流量在线监测系统存在的上述不足，提供一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法，其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、使用寿命长、自动化智能化程度高、能够大大提高监测值的精准度等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置，该监测装置包括液位测量组件、流速测量组件及自动控制组件；其中，所述液位测量组件包括浮球、定滑轮组、水位编码器；所述浮球设置于排水管渠的水面上，所述浮球通过定滑轮组与水位编码器相连接进行液位测量；所述流速测量组件包括与浮球相连接的浮球杆、连杆、压力传感器；所述浮球杆与所述连杆相连接，所述压力传感器设置于所述连杆上用于检测浮球杆向连杆传递的压力；所述自动控制组件包括中央处理器、模拟数字转换器、信号放大器；所述模拟数字转换器、信号放大器均与中央处理器相连接；所述压力传感器与模拟数字转换器相连接用于对压力传感器检测的压力信号进行转换得到电信号；所述电信号经信号放大器发送至所述中央处理器进行处理得到水流表面流速。

作为上述方案的进一步优化，所述滑轮组包括定滑轮、轮绳及滑轮架，所述定滑轮设置于滑轮架上，所述轮绳的一端绕过定滑轮与浮球杆相连接，另一端与水位编码器相连接进行水位测量。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的显示屏，所述显示屏为液晶显示屏用于显示监测的液位、流速及流量。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的无线通信模块，所述无线通信模块包括无线网络及无线收发器，所述中央处理器通过无线网络与无线收发器相连接，所述无线收发器通过无线网络还与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络包括2G、3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、IPAD、或者笔记本电脑。

作为上述方案的进一步优化，所述浮球为磁浮球传感器，所述磁浮球传感器包括磁浮球、导管、传感器，所述磁浮球与导管相连接，磁浮球随液位变化沿导管上下浮动时，磁浮球内的磁钢吸附传感器内相应位置上的干簧管是传感器的电压发生变化产生电信号，该电信号经水位编码器转换为液位高度；所述中央处理器为可编程PLC控制器。

作为上述方案的进一步优化，所述在线监测装置还包括设置浮球上游方向的过滤网组件；所述过滤网组件的形状与排水管渠的宽度相配合；所述过滤网组件包括过滤网、过滤网自清洁组件；所述过滤网自清洁组件设置于过滤网上用于定期清理过滤网网孔；所述过滤网自清洁组件包括设置在过滤网两侧的电动滚动毛刷；所述电动滚动毛刷与电源组件通过电线连接；所述过滤网为卷筒式过滤网。

作为上述方案的进一步优化，所述卷筒式过滤网通过安装法兰固定在排水管渠的管壁上；所述电源组件为交流电源或者太阳能电池。

本发明上述接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置的监测方法包括如下步骤：

1)将在线监测装置放置于排水管渠的待安装位置处，浮球浮在水面，通过定滑轮与编码器连接，进行水位的测量；

2)浮球杆与连杆接触，并向压力传感器传递压力，压力传感器将所受压力转变为电信号传递出去，通过信号放大器、模拟数值转换器、中央处理器进行处理，得出表面流速；

3)通过与中央处理器相连接的显示屏幕显示出液位、流速值；

4)通过公式Q＝π*(D/2)²*v得出管道实时流量数据，其中Q为实时流量，m³/h；D为管径，v为实时流速。

采用本发明的一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法具有如下有益效果：

(1)结构设计较为合理，通过利用浮球能够同时对液位、流速和流量进行监测，整体结构设计紧凑且简单，比起现有技术中的在线监测设备而言，简化了在线监测的结构。

(2)利用无线通信模块能够实时与远程监控中心或者智能移动终端进行通信交流，方便作业人员对液位、流速和流量监测的结果进行获取，提高了自动化程度，符合当前智能时代的需求。

(3)本发明采用在浮球上游方向设置的过滤网组件，过滤网组件可根据实际监测的需要进行合理的使用，如需要监测液位、流速、流量信号时，作业人员可直接将卷筒式过滤网直接拉出并固定于管渠的另一侧管壁上，能够及时对上游方向的污水进行预过滤，可有效避免较大渣质对监测装置的干扰以及提高了监测装置的使用寿命。现有技术中并未有此结构设计，该发明的设计有效解决了监测装置精度不高及使用寿命低的问题。

(4)利用太阳能电池对过滤网自清洁组件进行供电，可有效降低能源损耗，符合节能减排的需求。

附图说明

附图1为本发明一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置的结构示意简图。

附图2为本发明一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置中浮球杆、连杆及中央处理器的连接关系图。

图中，1为浮球，2为定滑轮组，3为水位编码器，4为浮球杆，5为连杆，6为压力传感器，7为中央处理器。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置及其监测方法作以详细说明。

一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置，该监测装置包括液位测量组件、流速测量组件及自动控制组件；其中，所述液位测量组件包括浮球1、定滑轮组2、水位编码器3；所述浮球设置于排水管渠的水面上，所述浮球通过定滑轮组与水位编码器相连接进行液位测量；所述流速测量组件包括与浮球相连接的浮球杆4、连杆5、压力传感器6；所述浮球杆与所述连杆相连接，所述压力传感器设置于所述连杆上用于检测浮球杆向连杆传递的压力；所述自动控制组件包括中央处理器7、模拟数字转换器、信号放大器；所述模拟数字转换器、信号放大器均与中央处理器相连接；所述压力传感器与模拟数字转换器相连接用于对压力传感器检测的压力信号进行转换得到电信号；所述电信号经信号放大器发送至所述中央处理器进行处理得到水流表面流速。

所述滑轮组包括定滑轮、轮绳及滑轮架，所述定滑轮设置于滑轮架上，所述轮绳的一端绕过定滑轮与浮球杆相连接，另一端与水位编码器相连接进行水位测量。

所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的显示屏，所述显示屏为液晶显示屏用于显示监测的液位、流速及流量。

所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的无线通信模块，所述无线通信模块包括无线网络及无线收发器，所述中央处理器通过无线网络与无线收发器相连接，所述无线收发器通过无线网络还与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络包括2G、3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、IPAD、或者笔记本电脑。

所述浮球为磁浮球传感器，所述磁浮球传感器包括磁浮球、导管、传感器，所述磁浮球与导管相连接，磁浮球随液位变化沿导管上下浮动时，磁浮球内的磁钢吸附传感器内相应位置上的干簧管是传感器的电压发生变化产生电信号，该电信号经水位编码器转换为液位高度；所述中央处理器为可编程PLC控制器。

所述在线监测装置还包括设置浮球上游方向的过滤网组件；所述过滤网组件的形状与排水管渠的宽度相配合；所述过滤网组件包括过滤网、过滤网自清洁组件；所述过滤网自清洁组件设置于过滤网上用于定期清理过滤网网孔；所述过滤网自清洁组件包括设置在过滤网两侧的电动滚动毛刷；所述电动滚动毛刷与电源组件通过电线连接；所述过滤网为卷筒式过滤网。

所述卷筒式过滤网通过安装法兰固定在排水管渠的管壁上；所述电源组件为交流电源或者太阳能电池。

本发明上述接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置的监测方法包括如下步骤：

1)将在线监测装置放置于排水管渠的待安装位置处，浮球浮在水面，通过定滑轮与编码器连接，进行水位的测量；

2)浮球杆与连杆接触，并向压力传感器传递压力，压力传感器将所受压力转变为电信号传递出去，通过信号放大器、模拟数值转换器、中央处理器进行处理，得出表面流速；

3)通过与中央处理器相连接的显示屏幕显示出液位、流速值；

4)通过公式Q＝π*(D/2)²*v得出管道实时流量数据，其中Q为实时流量，m³/h；D为管径，v为实时流速。

经过现场多次试验发现，采用本发明的上述接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置相较于传统的在线流量监测系统而言，能够方便读取流速、流量及液位高度；且精度与其他流量、流速、液位监测装置有明显优势，且生产及维护成本大大降低。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置，其特征在于：该在线监测装置包括液位测量组件、流速测量组件及自动控制组件；其中，所述液位测量组件包括浮球、定滑轮组、水位编码器；所述浮球设置于排水管渠的水面上，所述浮球通过定滑轮组与水位编码器相连接进行液位测量；所述流速测量组件包括与浮球相连接的浮球杆、连杆，压力传感器；所述浮球杆与所述连杆相连接，所述压力传感器设置于所述连杆上用于检测浮球杆向连杆传递的压力；所述自动控制组件包括中央处理器、模拟数字转换器、信号放大器；所述模拟数字转换器、信号放大器均与中央处理器相连接；所述压力传感器与模拟数字转换器相连接用于对压力传感器检测的压力信号进行转换得到电信号；所述电信号经信号放大器发送至所述中央处理器进行处理得到水流表面流速；

所述滑轮组包括定滑轮、轮绳及滑轮架，所述定滑轮设置于滑轮架上，所述轮绳的一端绕过定滑轮与浮球杆相连接，另一端与水位编码器相连接进行水位测量；

所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的显示屏，所述显示屏为液晶显示屏用于显示监测的液位、流速及流量；

所述自动控制组件还包括与中央处理器相连接的无线通信模块，所述无线通信模块包括无线网络及无线收发器，所述中央处理器通过无线网络与无线收发器相连接，所述无线收发器通过无线网络还与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络包括2G、3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、IPAD、或者笔记本电脑；

所述浮球为磁浮球传感器，所述磁浮球传感器包括磁浮球、导管、传感器，所述磁浮球与导管相连接，磁浮球随液位变化沿导管上下浮动时，磁浮球内的磁钢吸附传感器内相应位置上的干簧管是传感器的电压发生变化产生电信号，该电信号经水位编码器转换为液位高度；所述中央处理器为可编程PLC控制器；

所述在线监测装置还包括设置浮球上游方向的过滤网组件；所述过滤网组件的形状与排水管渠的宽度相配合；所述过滤网组件包括过滤网、过滤网自清洁组件；所述过滤网自清洁组件设置于过滤网上用于定期清理过滤网网孔；所述过滤网自清洁组件包括设置在过滤网两侧的电动滚动毛刷；所述电动滚动毛刷与电源组件通过电线连接；所述过滤网为卷筒式过滤网；

所述卷筒式过滤网通过安装法兰固定在排水管渠的管壁上；所述电源组件为交流电源或者太阳能电池；

所述的接触式排水管渠水位流速流量在线监测装置的监测方法包括：

1)将在线监测装置放置于排水管渠的待安装位置处，浮球浮在水面，通过定滑轮与编码器连接，进行水位的测量；

2)浮球杆与连杆接触，并向压力传感器传递压力，压力传感器将所受压力转变为电信号传递出去，通过信号放大器、模拟数值转换器、中央处理器进行处理，得出表面流速；

3)通过与中央处理器相连接的显示屏幕显示出液位、流速值；

4)通过公式Q＝π*(D/2)²*v得出管道实时流量数据，其中Q为实时流量，m³/h；D为管径，v为实时流速。