CN110017869A - 一种用于示踪试验的多参数实时监测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于示踪试验的多参数实时监测系统与方法。其中，用于示踪试验的多参数实时监测系统包括图像采集装置，其用于实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；所述监测主机与示踪仪主机和流量仪主机分别相互通信，所述示踪仪主机与示踪仪探测头相连，所述示踪仪探测头固定在固定装置上。其结构简单，组装方便，易于操作，可用于实现示踪试验在线实时监测并可进行实时控制，能够大幅度提高试验效率和试验测量准确性，降低试验成本。

Description

一种用于示踪试验的多参数实时监测系统与方法

技术领域

本公开属于示踪试验领域，尤其涉及一种用于示踪试验的多参数实时监测系统与方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在传统的示踪试验过程中，往往需要试验人员频繁地去试验目的地查看现场试验情况、进行试验量测以及拷取数据，而示踪试验位置一般都是较远、地形较复杂的山区或者地下水进出口洞穴，试验人员来回往返过程中无疑会降低试验效率，增加试验成本，造成人力、物力的过多消耗。此外，发明人还发现，试验人员在依靠传统测量工具进行现场量测时，人为主观因素会影响测量的准确性，进而对示踪实验结果造成影响。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种用于示踪试验的多参数实时监测系统，其结构简单，组装方便，易于操作，可用于实现示踪试验在线实时监测并可进行实时控制，大幅度提高试验效率和试验测量准确性，降低试验成本。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种用于示踪试验的多参数实时监测系统，包括：

图像采集装置，其用于实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；所述监测主机与示踪仪主机和流量仪主机分别相互通信，所述示踪仪主机与示踪仪探测头相连，所述示踪仪探测头固定在固定装置上；

所述固定装置包括支座，支座顶部固定有第一套环，支座的两个相对侧面分别固定有第二套环和第三套环，第二套环和第三套环用于分别固定示踪仪探测头的两端；第一套环用于固定套管，套管内设置有主控制器，套管外安装有水位感应装置，水位感应装置用于感应水位高度信息并传送至主控制器；套管底部安装有水流传感器，水流传感器用于感应水流速信号并传送至主控制器；水流传感器两侧装有两个激光探测头，这两个激光探测头用于向两侧岸边发射激光信号并将激光信号传送至主控制器并在主控制器中计算出过水断面的宽度；所述主控制器与流量仪主机相互通信。

本公开的第二个方面提供一种用于示踪试验的多参数实时监测系统的工作方法。

本公开采用如下技术方案：

一种用于示踪试验的多参数实时监测系统的工作方法，包括：

步骤A，在示踪试验设计目标地安放示踪仪主机，首先在水中预设位置处安放固定装置，然后将示踪仪探测头固定在固定装置上，将流量仪主机和监测主机安置在岸边平稳位置处；

步骤B，将图像采集装置安置在岸边平稳位置处实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；

步骤C，建立监测主机与示踪仪主机、监测主机与流量仪主机以及主控制器与流量仪主机之间通信链路；

步骤D，主控制器计算并获取水位、流速及水断面的宽度信息，经流量仪主机传送至监控主机，同时，示踪仪探测头采集试验数据并经示踪仪主机传送至监测主机中；

步骤E，打开监测主机并进行监控参数和图像输出参数的设置，使其开始监控示踪试验。

本公开的有益效果是：

(1)本公开的用于示踪试验的多参数实时监测系统，结构简单，组装方便，易于操作，可用于实现示踪试验在线实时监测并可进行实时控制，大幅度提高试验效率和试验测量准确性，降低试验成本。

(2)本公开的用于示踪试验的多参数实时监测系统中的示踪仪探测头的固定装置结构简单，组装方便，易于操作，具有广泛的适用性和较好的应用价值；可用于固定示踪仪探测头并可同时测量多种试验参数，有效提高了测量效率和测量准确性，使示踪试验有效进行。

(3)本公开的用于示踪试验的多参数实时监测系统中的示踪仪探测头的固定装置，集固定示踪仪探测头、测量水位高度、过水断面宽度、流速、流量于一体，有效地固定探测头，提高了测量效率和测量准确性，克服了采用流速仪等多种仪器量测的繁琐性与不准确性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例的一种用于示踪试验的多参数实时监测系统结构示意图。

图2是公开实施例的固定装置结构示意图。

其中，1、支座，2-1、第一套环，2-2、第二套环，2-3、第三套环，3、套筒，4、水位感应装置，5、水流传感器，6、激光探测头，7、主控制器，8、开关，9、显示屏，10、示踪仪探测头，11、示踪仪主机，12、监测主机，13、图像采集装置，14、流量仪主机，15、无线通信服务器，16、用户终端。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

图1是本公开实施例的一种用于示踪试验的多参数实时监测系统结构示意图。

如图1所示，本实施例的一种用于示踪试验的多参数实时监测系统，包括：

图像采集装置13，其用于实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机12中；所述监测主机12与示踪仪主机11和流量仪主机14分别相互通信，所述示踪仪主机11与示踪仪探测头10相连，所述示踪仪探测头10固定在固定装置上。

具体地，图像采集装置13可采用摄像头或其他现有图像采集设备来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择。

所述示踪仪探测头10用于采集试验数据，并经示踪仪主机11传送至监测主机12中；所述试验数据包括但不限于采集时间、示踪剂浓度、水浊度和水温。

监测主机12主要进行试验数据的读取、存储和输出工作。

如图1所示，所述监测主机12还通过无线通信服务器15与用户终端16相互通信。

无线通信服务器11通过发出无线信号(比如：WiFi信号)进行试验数据和监控图像的传输以及监测主机与用户终端12的连接，用户终端12通过接收无线信号来获得实时的试验数据和监控图像，并据此进行试验分析，还可在线通过监测主机实时地对现场试验进行开启、暂停、中断等控制措施。

其中，用户终端16可为具有通信功能的终端设备，包括手机、电脑等通信设备。

如图2所示，本实施例的固定装置结构如下：

固定装置包括支座1，所述支座1顶部固定有第一套环2-1，所述支座1的两个相对侧面分别固定有第二套环2-2和第三套环2-3，所述第二套环2-2和第三套环2-3用于分别固定示踪仪探测头10的两端；第一套环2-1用于固定套管3，所述套管3内设置有主控制器7，所述套管3外安装有水位感应装置4，所述水位感应装置用于感应水位高度信息并传送至主控制器；所述套管3底部安装有水流传感器5，所述水流传感器用于感应水流速信号并传送至主控制器；所述水流传感器5两侧装有两个激光探测头6，这两个激光探测头用于向两侧岸边发射激光信号并将激光信号传送至主控制器并在主控制器中计算出过水断面的宽度；所述主控制器7与流量仪主机14相互通信。

在本实施例中，所述支座为六面体支座。

六面体支座由金属杆焊接而成，第一套环通过金属杆焊接固定在六面体支座上。

其产生的效果为：这样使得支座的稳定性更高，有利于提高测量数据的准确性。

需要说明的是，支座也可采用其他形状的支座，比如三角形等；

支座也可采用其他方式构成，比如一体灌注形成等，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择。

在具体实施中，所述第一套环、第二套环和第三套环内均设置有橡胶圈。

本实施例采用橡胶圈内附在第一套环、第二套环和第三套环内，这样有利于增加套环与套设在套环内的相应结构之间的稳定性，提高数据监测的稳定性和准确性。

在具体实施中，所述套筒位于支座的中心部位。这样有利于整个示踪仪探测头的固定装置的平衡性，避免一侧偏沉而影响整个示踪仪探测头的固定装置的稳定性。

根据实际情况，所述套筒为单节式或折叠式；且所述套筒与支座之间为可拆卸连接，以方便携带运输。

水流传感器是指通过对水流量的感应而输出脉冲信号或电流、电压等信号的水流量感应仪器，这种信号的输出和水流量成一定的线性比例，有相应的换算公式和比较曲线，因此可做水控方面的管理和流量计算，在热力方面配合换能器可测量一段时间介质能量的流失，如热能表。水流传感器主要和控制芯片、单片机，甚至PLC配合使用。水流传感器具有流量控制准确，可以循环设定动作流量，水流显示和流量累积计算的作用。

水流传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。它装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动,并且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，调节控制比例阀的电流，从而通过比例阀控制燃气气量，避免燃气热水器在使用过程中出现夏暖冬凉的现象。水流量传感器从根本上解决了压差式水气联动阀启动水压高以及翻板式水阀易误动作出现干烧等缺点。它具有反映灵敏、寿命长、动作迅速、安全可靠、连接方便利启动流量超低(1.5L/min)等优点。

在可选实施方式中，所述主控制器7还与开关8相连。其中，开关用于控制主控制器的启停状态。

在可选实施方式中，所述主控制器7还与显示屏9相连。其中，显示屏用于显示主控制器输出的水位、过水断面的宽度和水流速信息。

过水断面的宽度的计算过程为：

激光探测头6通过向两侧岸边发射激光信号，并将其传递给主控制器7，在主控制器7中计算出过水断面的宽度w；其中，激光往返目标可计算出距离a和b，另外加上套筒的直径c，即w＝a+b+c。

需要说明的是，激光探测头的结构可采用现有结构来实现，此处不再累述。

在具体实施中，所述水位感应装置外表面标有刻度。通过感应水面达到水位感应装置外表面刻度上的高度来计算获取水位信息。

在另一实施例中，所述水位感应装置包括水位传感器，水位传感器是指能将被测点水位参量实时地转变为相应电量信号的仪器。其工作原理是：容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出"开"和"关"的指令，保证容器达到设定水位。

在另一实施例中，所述主控制器还用于计算出此示踪剂接收点过水断面的流量Q：

Q＝(h+d)×w×v

其中，h为水位，d为示踪仪探测头的直径；w为过水断面的宽度；v为水流速。

本实施例的示踪仪探测头的固定装置结构简单，组装方便，易于操作，，具有广泛的适用性和较好的应用价值；可用于固定示踪仪探测头并可同时测量多种试验参数，有效提高了测量效率和测量准确性，使示踪试验有效进行。

本实施例的示踪仪探测头的固定装置，集固定示踪仪探测头、测量水位高度、过水断面宽度、流速、流量于一体，有效地固定探测头，提高了测量效率和测量准确性，克服了采用流速仪等多种仪器量测的繁琐性与不准确性。

本实施例的用于示踪试验的多参数实时监测系统，结构简单，组装方便，易于操作，可用于实现示踪试验在线实时监测并可进行实时控制，大幅度提高试验效率和试验测量准确性，降低试验成本。

本实施例的用于示踪试验的多参数实时监测系统的工作方法，包括：

步骤A，在示踪试验设计目标地安放示踪仪主机，首先在水中预设位置处安放固定装置，然后将示踪仪探测头固定在固定装置上，将流量仪主机和监测主机安置在岸边平稳位置处；

步骤B，将图像采集装置安置在岸边平稳位置处实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；

步骤C，建立监测主机与示踪仪主机、监测主机与流量仪主机以及主控制器与流量仪主机之间通信链路；

步骤D，主控制器计算并获取水位、流速及水断面的宽度信息，经流量仪主机传送至监控主机，同时，示踪仪探测头采集试验数据并经示踪仪主机传送至监测主机中；

步骤E，打开监测主机并进行监控参数和图像输出参数的设置，使其开始监控示踪试验。

该方法，还包括：

步骤F，打开无线通信服务器并进行无线信号设置，通过发出无线信号进行试验数据和监控图像的传输以及监测主机与用户终端的连接。

具体地，用户终端通过接收无线信号来获得实时的试验数据和监控图像，并据此进行试验分析。在试验过程中如若监控到水流、水位突然变大或变小，可在线通过监测主机来实时地开启流量仪主机并进行此时的试验参数测量；如若监控到试验意外情况，也可通过监测主机来实时地对现场试验进行暂停、中断等控制措施，现场试验情况恢复正常后可再次通过监测主机来重启所有系统。

本实施例的用于示踪试验的多参数实时监测系统集无线数据传输和远程监控于一体，可实时监测并有效控制试验过程，这大大提高了试验效率，避免了试验人力、物力的过多消耗，具有较好的经济性。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，包括：

图像采集装置，其用于实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；所述监测主机与示踪仪主机和流量仪主机分别相互通信，所述示踪仪主机与示踪仪探测头相连，所述示踪仪探测头固定在固定装置上；

所述固定装置包括支座，支座顶部固定有第一套环，支座的两个相对侧面分别固定有第二套环和第三套环，第二套环和第三套环用于分别固定示踪仪探测头的两端；第一套环用于固定套管，套管内设置有主控制器，套管外安装有水位感应装置，水位感应装置用于感应水位高度信息并传送至主控制器；套管底部安装有水流传感器，水流传感器用于感应水流速信号并传送至主控制器；水流传感器两侧装有两个激光探测头，这两个激光探测头用于向两侧岸边发射激光信号并将激光信号传送至主控制器并在主控制器中计算出过水断面的宽度；所述主控制器与流量仪主机相互通信。

2.如权利要求1所述的一种用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述示踪仪探测头用于采集试验数据，并经示踪仪主机传送至监测主机中；所述试验数据包括采集时间、示踪剂浓度、水浊度和水温。

3.如权利要求1所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述监测主机还通过无线通信服务器与用户终端相互通信。

4.如权利要求1所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述支座为六面体支座。

5.如权利要求4所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，六面体支座由金属杆焊接而成，第一套环通过金属杆焊接固定在六面体支座上。

6.如权利要求1所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述第一套环、第二套环和第三套环内均设置有橡胶圈。

7.如权利要求1所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述套筒位于支座的中心部位；

或所述套筒为单节式或折叠式；

或所述套筒与支座之间为可拆卸连接。

8.如权利要求1所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统，其特征在于，所述主控制器还用于计算出此示踪剂接收点过水断面的流量Q：

Q＝(h+d)×w×v

其中，h为水位，d为示踪仪探测头的直径；w为过水断面的宽度；v为水流速。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统的工作方法，其特征在于，包括：

步骤A，在示踪试验设计目标地安放示踪仪主机，首先在水中预设位置处安放固定装置，然后将示踪仪探测头固定在固定装置上，将流量仪主机和监测主机安置在岸边平稳位置处；

步骤B，将图像采集装置安置在岸边平稳位置处实时采集示踪试验现场图像并传送至监测主机中；

步骤C，建立监测主机与示踪仪主机、监测主机与流量仪主机以及主控制器与流量仪主机之间通信链路；

步骤D，主控制器计算并获取水位、流速及水断面的宽度信息，经流量仪主机传送至监控主机，同时，示踪仪探测头采集试验数据并经示踪仪主机传送至监测主机中；

步骤E，打开监测主机并进行监控参数和图像输出参数的设置，使其开始监控示踪试验。

10.如权利要求9所述的用于示踪试验的多参数实时监测系统的工作方法，其特征在于，该方法，还包括：

步骤F，打开无线通信服务器并进行无线信号设置，通过发出无线信号进行试验数据和监控图像的传输以及监测主机与用户终端的连接。