CN108692773B - 一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪及其测流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪及其测流方法，涉及液体测流技术领域。所述触手式传感测流仪包括中枢结构、连接部和若干触手，所述中枢结构与连接部相连，所述若干触手的一端均与连接部相连，若干触手的另一端为向四周柔性伸展的自由端，所述中枢结构包括电源模块、接收存储模块、分析传输模块和控制显示模块，所述电源模块分别与接收存储模块、分析传输模块和控制显示模块相连，每个触手包括由外至内的密封层、结构层和骨架层，所述每个触手均安装有若干传感器。本发明能够解决现有测流仪适用范围不全面、测流方法较传统的问题。具有轻便、可移动、快速测量及适用于各种场景的效果。

Description

一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪及其测流方法

技术领域

本发明涉及液体测流技术领域，具体涉及一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪及其测流方法。

背景技术

目前，河渠液体流速的测量技术多利用传统的多普勒流速仪(ADCP)系统、雷达测流系统或者采用传统转子式流速仪法和浮标法。其中，多普勒流速仪(ADCP)系统利用声波换能器测定多普勒频移而测算出流速，具有测流速度快、准确性高、操作方便等优点，但当河道中有较多漂浮物、水质浑浊或水流流速过快时，测量船载ADCP系统所得到的测量结果的准确性便会大大降低，甚至无法正常工作。并且，当遇到洪水时，该ADCP系统也无法对水流流速进行及时的测量。

雷达测流系统采用远距离非接触方法测量水面流速，测量时不受水中含沙量、漂浮物、气候等影响适用于一般河流、流速等测量，特别适宜夹带污物的排水、高洪和含沙量很大的湍急河流的流速测量。但因其仅能测表面流速，当液体深度，上下层流速变化较大时，准确率会大大降低。表面流速较小、受风力影响较明显，不能使用，且冬季北方河流表面浮冰情况下无法使用。

传统转子式流速仪的使用最为普遍，目前仍是国内外测流采用的主流仪器，也是其它流速测量仪器的比测基准，但传统转子式流速仪通过听秒表、数声音，再利用公式算出流速，整个流程耗费大量的人力物力和时间，还需要做大量前期工作(测大断面定起点距)，结果还容易出错，且当大水来临时，危险倍增，且日益难以满足抢测任务。

浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。测量时，取一段足够长度较规则，有一定液面高度的河床，测其平均宽度及水面高度，取一漂浮物，放入流动河水上游的中央，在无外力的影响下(如风、漂浮物阻塞等)，使漂浮物流经被测距离，记录流过时间，得到表面流速。测量方法简单但是得到的数据不精准，偏差较大。

针对以上普勒流速仪(ADCP)系统、雷达测流系统或者采用传统转子式流速仪法和浮标法的不足，本发明提供一种基于当前人工智能、云存储和云计算技术的测流仪，通过对获得其分布在多触手上的若干、不同类型的传感器收集的数据获得液体的流速，具有轻便、可移动、快速测量及适用于各种场景的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的测流方法，用以解决现有测流仪适用范围不全面、测流方法较传统的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，所述触手式传感测流仪包括中枢结构、连接部和若干触手，所述中枢结构与连接部相连，所述若干触手的一端均与连接部相连，若干触手的另一端为向四周伸展的自由端，所述中枢结构包括电源模块、接收存储模块、分析传输模块和控制显示模块，所述电源模块分别与接收存储模块、分析传输模块和控制显示模块相连，每个触手包括由外至内的密封层、结构层和骨架层，所述每个触手均安装有若干传感器。

作为优选的技术特征，所述中枢结构与连接部固定连接或通过线缆与连接部远程连接。

作为优选的技术特征，所述传感器包括温度传感器、压力传感器，姿态传感器和加速度传感器。

作为优选的技术特征，所述骨架层设置有传导线，所述传导线的一端与中枢结构相连，传导线的另一端连接至若干传感器。

作为优选的技术特征，所述结构层内设置有调节触手密度的填充材料。

作为优选的技术特征，所述连接部内设置有卫星定位装置，所述卫星定位装置与中枢结构相连。

提供一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的测流方法，所述测流方法包括：将触手式传感测流仪固定于待测液体中；传感测流仪的若干传感器记录自身姿态变化并检测待测液体的特征数据；中枢结构的接收存储模块收集各个传感器的特征数据并存储；中枢结构的分析传输模块对特征数据进行初步校核分析和整理并上传至云端；云计算系统对特征数据进行精确计算得到测量结果并将测量结果回传至控制显示模块或计算机本地。控制显示模块实时显示测量结果。

作为优选的技术特征，所述测流方法还包括：采样计算待测液体的密度，根据待测液体的不同密度选择不同的填充材料，并将填充材料填充至结构层，使触手的密度与待测液体的密度相同而悬浮在待测液中。

本发明具有如下优点：

(1)本发明技术上采用基于当前最新人工智能、计算机、材料及通讯技术，能够较广泛的应用到各个测流场景当中，基于云存储和云计算，测流精度也能够得到较大的提高。

(2)本发明在应用上只需放置固定到水中，即可测得流速，应用方便、快捷，能够弥补当前测流设备方法的不足。

(3)本发明可以根据所测断面及液体流速在传感器物理体积限制范围内，设置不同的大小型号，以适用于不同测量场景，且可以改变触手的密度使触手悬浮于待测液中，具体较强灵活性。

(4)数据计算可以在云计算中心及本地完成，能够方便地进行参数设置、数据导出和数据分析。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的整体结构图。

图2为本发明提供的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的触手的内部结构剖视图。

图3为本发明提供的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的中枢结构的结构示意图。

图中：中枢结构1、连接部2、若干触手3、传感器4、温度传感器5、压力传感器6、姿态传感器7、加速度传感器8、卫星定位装置9、密封层10、结构层11、骨架层12、传导线13、电源模块14、接收存储模块15、分析传输模块16、控制显示模块17。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参考图1，本实施例提供的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪包括：中枢结构1、连接部2和若干触手3，中枢结构1与连接部2相连，若干触手3的一端均与连接部2相连，若干触手3的另一端为向四周伸展的自由端能够在液体中展现出不同姿态，连接部2内设置有卫星定位装置9，卫星定位装置9与中枢结构1相连，收集坐标数据，用于更好的监测触手式传感测流仪的位置，保证测量精度。

具体地，参考图3，中枢结构1包括为触手式传感测流仪提供能源的电源模块14，接收各个传感器4收集的数据并存储下来的接收存储模块15，对传感器4收集的数据进行初步校核分析整理并上传云计算中心的分析传输模块16，以及实时显示测量数据结果的控制显示模块17，且控制显示模块17能够实现参数输入，仪器开关等控制。电源模块14分别与接收存储模块15、分析传输模块16和控制显示模块17相连。中枢结构1与连接部2固定连接或通过线缆与连接部2远程连接，如测量浅水区的流速可以将中枢结构1与连接部2固定连接，若测量较深水域或河流中央的流速可以选择中枢结构1与连接部2通过线缆远程连接，便于观察检测结果。

进一步地，参考图2，每个触手3包括由外至内的密封层10、结构层11和骨架层12，密封层10主要是为了保护内部结构不被液体浸润，通过密封保护内部结构设备安全工作。结构层11主要是为了调节触手3密度，平衡自身重力及液体浮力，保证其在液体中的姿态。结构层11内设置有调节触手3密度的填充材料，可根据待测液体的密度改变填充材料，使触手3的密度与待测液体的密度相同，以此保障触手3悬浮在待测液体中具有良好的延展姿态。骨架层12用来保证触手3结构具备抗压、抗拉等强度，骨架层12设置有传导线13，传导线13的一端与中枢结构1相连，传导线13的另一端连接至若干传感器4，传导线13用于保证传感器4与中枢结构1之间的数据连接。

本实施例中，每个触手3上均安装有若干传感器4，此若干若干传感器4可以为不同数量不同类型的传感器4，包括但不局限于温度传感器5、压力传感器6，姿态传感器7和加速度传感器8。

本实施例的基于人工智能技术的触手式传感测流仪的测流方法包括：将触手式传感测流仪固定于待测液体中，可以根据所需的测量精度改变触手3的个数以及型号；

传感测流仪的若干传感器4记录自身姿态变化并检测待测液体的特征数据，这些特征数据包括触手3的姿态变化、液体的温度、压力、加速度等动态数据，以及时间、空间、相对位置的信息；

中枢结构1的接收存储模块15收集各个传感器4的特征数据并存储；

中枢结构1的分析传输模块16对特征数据进行初步校核分析和整理并上传至云端；

云计算系统对特征数据进行精确计算得到测量结果并将测量结果回传至控制显示模块17，在无网络连接情况下，云计算系统也能对数据进行计算，显示本地计算结果；

最终控制显示模块17实时显示测量结果。

另外，触手式传感测流仪的测流方法还包括：采样计算待测液体的密度，根据待测液体的不同密度选择不同的填充材料，并将填充材料填充至结构层11，使触手3的密度与待测液体的密度相同而悬浮在待测液中，达到调节触手3密度、平衡自身重力和液体浮力的作用，保证触手式传感测流仪在液体中的姿态。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，其特征在于，所述触手式传感测流仪包括中枢结构(1)、连接部(2)和若干触手(3)，所述中枢结构(1)与连接部(2)相连，所述若干触手(3)的一端均与连接部(2)相连，若干触手(3)的另一端为向四周伸展的自由端，所述中枢结构(1)包括电源模块(14)、接收存储模块(15)、分析传输模块(16)和控制显示模块(17)，所述电源模块(14)分别与接收存储模块(15)、分析传输模块(16)和控制显示模块(17)相连，每个触手(3)包括由外至内的密封层(10)、结构层(11)和骨架层(12)，所述每个触手(3)均安装有若干传感器(4),所述传感器(4)包括温度传感器(5)、压力传感器(6)、姿态传感器(7)和加速度传感器(8)。

2.如权利要求1所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，其特征在于，所述中枢结构(1)与连接部(2)固定连接或通过线缆与连接部(2)远程连接。

3.如权利要求1所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，其特征在于，所述骨架层(12)设置有传导线(13)，所述传导线(13)的一端与中枢结构(1)相连，传导线(13)的另一端连接至若干传感器(4)。

4.如权利要求1所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，其特征在于，所述结构层(11)内设置有调节触手(3)密度的填充材料。

5.如权利要求1所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪，其特征在于，所述连接部(2)内设置有卫星定位装置(9)，所述卫星定位装置(9)与中枢结构(1)相连。

6.如权利要求1-5任一所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的测流方法，其特征在于，所述测流方法包括：

将触手式传感测流仪固定于待测液体中；

传感测流仪的若干传感器(4)记录自身姿态变化并检测待测液体的特征数据；

中枢结构(1)的接收存储模块(15)收集各个传感器(4)的特征数据并存储；

中枢结构(1)的分析传输模块(16)对特征数据进行初步校核分析和整理并上传至云端；

云计算系统对特征数据进行精确计算得到测量结果并将测量结果回传至控制显示模块(17)或计算机本地；

控制显示模块(17)实时显示测量结果。

7.如权利要求6所述的一种基于人工智能技术的触手式传感测流仪的测流方法，其特征在于，所述测流方法还包括：采样计算待测液体的密度，根据待测液体的不同密度选择不同的填充材料，并将填充材料填充至结构层(11)，使触手(3)的密度与待测液体的密度相同而悬浮在待测液中。

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