CN108645466A - 一种明渠多普勒流量计装置的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种明渠多普勒流量计装置的测量方法，该方法首先由控制器(1)上的数据通信单元(8)发出数据请求指令给流速传感器上的数据通信单元(8)，然后由数据通信单元(8)把指令传达给流速传感器运算部(7)，然后运算部打开压力传感器测量压力值，由流速传感器运算部(7)算出水深把数值存入内部存储器内，测量完成压力后关闭压力传感器电源(9)，然后打开温度传感器进行温度测试，得到数值发送到流速传感器运算部(7)，由运算部存入内部存储器，关闭温度传感器的电源，然后打开超声波发生器(10)，发射超声波，发射完成后关闭超声波发生器(10)，然后打开超声波接收器(11)。本发明延长了无线终端待机时间，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种明渠多普勒流量计装置，属于物联网技术领域。
背景技术
1842年奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒首先提出了“多普勒效应”这一理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。距离波源较近波长较短，频率越高，在波源距离较远位置，波长较长，频率变化较低。超声波应用于水流中，根据水中粒子随水流位移变化产生不同频率的变化，测算出水的流速。本装置经常使用在河道城市地下管网、窨井、排污口等监测应用。
智慧城市、物联网、大数据越来越为人们所熟知，当前，很多领域需要远程检测水流流速、流量，比如：城市管网、河道泵站、城市排污等都需要这些数据给相关机构提供决策支持。
目前世界范围内非满管或者明渠流速流量测量大都采用2种方式，一种式比较普遍的巴歇尔，另外一种就是采用多普勒声波方式测量。巴歇尔槽施工比较复杂，安装需要混凝土浇筑，比较复杂。
发明内容
鉴于此种情况，本发明是明渠多普勒流量计，由于本发明设备要用到底下管网和窨井、排污口等地点，所以采用电池供电，因安装条件限制，电池体积不能太大，但又要求待机时间要非常长，一般为一到两年不用维护更换电池，另外对传感器和控制器外壳防水也有更高的要求。采用顺序电源管理，降低系统功耗,对整个系统的用电分别进行了优化，降低了整个系统的耗电量，从而达到超长待机的效果
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明首先由控制器1上的数据通信单元8发出数据请求指令给流速传感器上的数据通信单元8，然后由数据通信单元8把指令传达给流速传感器运算部7，然后运算部打开压力传感器测量压力值，由流速传感器运算部7算出水深把数值存入内部存储器内，测量完成压力后关闭压力传感器电源9，然后打开温度传感器进行温度测试，得到数值发送到流速传感器运算部7，由运算部存入内部存储器，关闭温度传感器的电源。然后打开超声波发生器10，发射超声波，发射完成后关闭超声波发生器10，然后打开超声波接收器11，接收器接收到超声波的回波后，进入混频器12进行频率混合处理筛选，频率处理完成后进入运算放大器13，最后把最终数据发给流速传感器运算部7进行流速运算，得到最终流速。测量完流速后立即关闭超声波10、11换能器电源。把最终数值通过数据通信单元8发送给控制器1，控制器再把数据转发给远程运单服务器3。
本发明采用第二种多普勒声波方式进行流速流量测量，本发明独有的顺序电源管理技术,由于声波发生和接受是采用物理方式以超声波的方式发出,另外以超声波的方式接收放射，在超声波发生和接受放大的测量阶段,耗电量最大,若所有功耗都同时进行测量,瞬间电流会非常大,另外对电池或者电源要求就更高，所以本发明采用了功耗错位测量的方法,即按照顺序对各个测量模块单元,由主控单元发出指令,分布进行测量,进而降低峰值电流,延长电源或电池寿命。
有益效果：
1、本发明能够延长无线终端待机时间、从而节约维护成本和综合安装成本。
2、本发明易于安装，功能完备的流速、流量装置应运而生，降低流量计整体功耗，采用全新的控制方式延长待机时间，减少维护成本。
附图说明
图1为本发明的测量方法示意图。
图2为本发明的电路功能示意图。
图3为本发明的电路工作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
如图1-图3所示，本发明首先由控制器1上的数据通信单元8发出数据请求指令给流速传感器上的数据通信单元8，然后由数据通信单元8把指令传达给流速传感器运算部7，然后运算部打开压力传感器测量压力值，由流速传感器运算部7算出水深把数值存入内部存储器内，测量完成压力后关闭压力传感器电源9，然后打开温度传感器进行温度测试，得到数值发送到流速传感器运算部7，由运算部存入内部存储器，关闭温度传感器的电源。然后打开超声波发生器10，发射超声波，发射完成后关闭超声波发生器10，然后打开超声波接收器11，接收器接收到超声波的回波后，进入混频器12进行频率混合处理筛选，频率处理完成后进入运算放大器13，最后把最终数据发给流速传感器运算部7进行流速运算，得到最终流速。测量完流速后立即关闭超声波10、11换能器电源。把最终数值通过数据通信单元8发送给控制器1，控制器再把数据转发给远程运单服务器3。
本发明采用式第二种多普勒声波方式进行流速流量测量，另外，本发明采用独有的顺序电源管理技术,由于声波发生和接受是采用物理方式以超声波的方式发出,另外以超声波的方式接收放射，在超声波发生和接受放大的测量阶段,耗电量最大,若所有功耗都同时进行测量,瞬间电流会非常大,另外对电池或者电源要求就更高，所以本发明采用了功耗错位测量的方法,即按照顺序对各个测量模块单元,由主控单元发出指令,分布进行测量,进而降低峰值电流,延长电源或电池寿命。
本发明的明渠流量计装置的测量原理和设备组成包括：流速测量应用声学多普勒效应原理，当超声波发生器发射超声波入射到水中，水中存在着很多细小分子或者颗粒，我们统称为粒子，粒子将对声波产生不规则散射，散射声波的一部分被接收声波接收装置换能器接收，由于水流存在，散射粒子与发射器、接收器之间有相对运动，据多普勒效应原理，接收到的反射信号频率有一定偏高，即多普勒频移。根据多普勒频移方程，频移的大小：
<1>式可简化为：
所以：
超声波发射频率为常数，换能器夹角安装后固定不变，所以K为常数。由式<3>可见，流速V和多普勒频移△Fd，水的声速C成正比，只要检测出多普勒频移△Fd和水的声速C，即可计算出流速。在装置中，C由温度值换算得来。
Claims (2)
1.一种明渠多普勒流量计装置的测量方法，其特征在于，所述方法包括：首先由控制器(1)上的数据通信单元(8)发出数据请求指令给流速传感器上的数据通信单元(8)，然后由数据通信单元(8)把指令传达给流速传感器运算部(7)，然后运算部打开压力传感器测量压力值，由流速传感器运算部(7)算出水深把数值存入内部存储器内，测量完成压力后关闭压力传感器电源(9)，然后打开温度传感器进行温度测试，得到数值发送到流速传感器运算部(7)，由运算部存入内部存储器，关闭温度传感器的电源，然后打开超声波发生器(10)，发射超声波，发射完成后关闭超声波发生器(10)，然后打开超声波接收器(11)，接收器接收到超声波的回波后，进入混频器(12)进行频率混合处理筛选，频率处理完成后进入运算放大器(13)，最后把最终数据发给流速传感器运算部(7)进行流速运算，得到最终流速，测量完流速后立即关闭超声波(10、11)换能器电源，把最终数值通过数据通信单元(8)发送给控制器(1)，控制器再把数据转发给远程运单服务器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种明渠多普勒流量计装置的测量方法，其特征在于，所述方法按照顺序对各个测量模块单元,由主控单元发出指令,分布进行测量。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112113602A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 上海欣诺通信技术股份有限公司 | 水环境监测设备及系统 |
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2018
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