CN111006736A - 一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置 - Google Patents

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CN111006736A CN201911411254.1A CN201911411254A CN111006736A CN 111006736 A CN111006736 A CN 111006736A CN 201911411254 A CN201911411254 A CN 201911411254A CN 111006736 A CN111006736 A CN 111006736A
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郭建珠
宋志光
吴佳波
赵晓兵
何艳
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for

Abstract

一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置，属于流体动态计量测控领域，其特征在于本发明是一种能够解决复杂工况下以水为主要载体的水流体的计量问题，满足科研、灾害应急、安全管理、日常生产的计量需求的动态测量装置。本发明结构简单、操作方便，满足了了水量管理的特殊性要求，适用于农业、水利、矿山、等领域水资源的计量管理和调度应用，以及山洪爆发、堰塞湖等特殊地质灾害条件下以水为主要载体的计量控制工作。

Description

一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置
技术领域
本发明一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置，属于流体动态计量测控领域，适用于农业、水利、矿山、等领域水资源的计量管理和调度应用，以及山洪爆发、堰塞湖等特殊地质灾害条件下以水为主要载体的计量控制工作。
背景技术
水的集聚特性及渗透特性、湿润特性决定了水量管理的特殊性，水患和水灾是我们在日常工作生活中力求规避的事件。由于水的上述特征决定了以水为主要载体的水流体计量的复杂性，目前以水为主要载体的水流体对人类社会的危害性在全球范围内依然是严峻的，尤其在复杂性工况下以水为主要载体的水流体的计量是科研、灾害应急、安全管理、日常生产活动过程中亟需解决，水患问题造成的人员和财产损失报道依然触目惊心，无疑水流体计量工作的圆满解决为根除水患会产生积极的推动作用，但是目前没有合适手段有效解决这一难题。基于此，本发明一种动态测量水库淤积情况及水库内流体容积量变化的传感装置及使用方法，为水为主要载体的水流体的管理使用提供便利，为彻底根除水患提供必要的技术信息工具，这样人们就能更科学利用好水资源、更安全有效地防范水患。
发明内容
本发明一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、可靠、动态计量水库淤积情况及水库内流体容积量变化的传感装置及使用方法。
本发明一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置，其特征在于，该装置由防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1、定位传感器2、监测通讯导线3、测控主机4、专用测控软件5、输出装置6、上位机7、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14和定位传感器15组成；防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1安装在待监测流体液位中，与其连接的监测通讯导线3为5-5000米，另外传感器底部布置有重锤目的是完成复杂工况下的流体液位监测，其良好的抗堵塞特性使得该传感器在5-80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，定位传感器2可以准确实时测量所在位置的经纬位置，定位传感器2与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1捆绑在一起安装，实时反应液位传感器所处的经纬位置，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1与定位传感器2分别通过监测通讯导线3将传感器信号传递连接到测控主机4，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15按照与定位传感器2和防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1一致方法连接到测控主机4，可以连接同类型传感器组数量为2-512只传感器；测控主机4上安装专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，并通过公式
Figure BDA0002350019840000031
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，这样通过此公式专用测控软件5即可实现水库内淤积及容积量变化的动态计量；上位机7与测控主机4通过输出装置6实现数据传输连接；所述的定位传感器2与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1捆绑在一起安装，实时反应液位传感器所处的经纬位置及液位变化情况；所述的测控主机4上安装专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，并通过公式
Figure BDA0002350019840000032
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，实时计量水库内流体容积量及容积变化量；所述上位机7与测控主机4通过输出装置6实现数据传输连接；所述的防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1在足够长的监测通讯导线3实现随流体流动产生的监测点监测底部变动时的计量，传感器自带重锤的沉底特性，又保证了始终在水库底部的特性，再加上其良好的抗堵塞特性使得该传感器在高达80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，实现了防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1底座发生移动时能够由定位传感器2完成其经纬位置变化的数据采集传递。
上述一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置的使用方法，其特征在于：该方法首先将防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1和定位传感器2安装在预定的监测位置，通过监测通讯导线3连接防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1和定位传感器2，并接入到测控主机4；同时通过输出装置6实现上位机7与测控主机4数据传输连接；
第二步，上电，启动测控主机4安装的专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，进行数据的初始调试，并选择1个监测点进行标定监测对比，做到采集数据与实际点位一致；同时连接防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15按照同一方法连接测试；
第三步，通过公式
Figure BDA0002350019840000041
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，实时计量水库内流体容积量及容积变化量；
第四步，根据定位传感器2、定位传感器8、定位传感器10、定位传感器12、定位传感器14数据，计算水库底部变动情况；
第五步，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15的数据情况，计算动态测量水库淤积情况及水库内流体容积量，以及水库内流体容积变化量；
第六步，通过输出装置6实现上位机7与测控主机4数据传输；
第七步，重复以上第三步、第四步、第五步、第六步工作，完成动态监测数据随时间轴变化计量；
第八步，根据专用测控软件5实现水库淤积情况及水库内流体容积量变化的管理调度工作，做到防患于未然，决胜于千里。
本发明一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置的有益效果：本发明将定位传感器与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器捆绑在一起安装于监测点处，借助于远大于监测点位置所需的监测通讯导线长度，当该监测点随水库底部淤积变化变动时，使得该监测通讯导线长度满足实时随监测传感器监测点位置跟随水库底部淤积变化情况而变化，动态地实现了液位在监测点位置变化情况下的监测，同时实现监测液位传感器所处的经纬位置的变化监测，总之，本发明优点及用途可归纳为：
(1)动态测量水库淤积情况及水库内流体容积量变化。
(2)本发明解决了复杂工况下以水为主要载体的水流体的计量问题，满足科研、灾害应急、安全管理、日常生产的计量需求。
(3)本发明结构简单、操作方便，以水为主要载体的水流体计量的复杂性得以解决，满足了了水量管理的特殊性要求，使得水患和水灾成为我们日常工作生活中可以轻松规避的事件。
附图说明
图1为一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置结构示意图图中标号为：
1、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器
2、定位传感器
3、监测通讯导线
4、测控主机
5、专用测控软件
6、输出装置
7、上位机
8、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器
9、定位传感器
10、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器
11、定位传感器
12、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器、
13、定位传感器
14、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器51
15、定位传感器。
实施方式1
该装置由防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1、定位传感器2、监测通讯导线3、测控主机4、专用测控软件5、输出装置6、上位机7、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14和定位传感器15组成；防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1安装在待监测流体液位中，与其连接的监测通讯导线3为100米，另外传感器底部布置有重锤目的是完成复杂工况下的流体液位监测，其良好的抗堵塞特性使得该传感器在80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，定位传感器2可以准确实时测量所在位置的经纬位置，定位传感器2与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1捆绑在一起安装，实时反应液位传感器所处的经纬位置，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1与定位传感器2分别通过监测通讯导线3将传感器信号传递连接到测控主机4，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15按照同一方法连接，可以连接同类型传感器组数量为2-512只传感器；测控主机4上安装专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，并通过专用公式
Figure BDA0002350019840000071
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，这样通过此公式专用测控软件5即可实现水库内淤积及容积量变化的动态计量；上位机7与测控主机4通过输出装置6实现数据传输连接；所述的定位传感器2与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1捆绑在一起安装，实时反应液位传感器所处的经纬位置及液位变化情况；所述的测控主机4上安装专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，并通过公式
Figure BDA0002350019840000072
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，实时计量水库内流体容积量及容积变化量，传感器自带重锤，保证了始终在水库底部的特性，再加上其良好的抗堵塞特性使得该传感器在高达80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，实现了防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1底座发生移动时能够由定位传感器2完成其经纬位置变化的数据采集传递。
上述一种动态测量水库内淤积及容积量变化的传感装置的使用方法，其特征在于：该方法首先将防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1和定位传感器2安装在预定的监测位置，通过监测通讯导线3连接防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1和定位传感器2，并接入到测控主机4；同时通过输出装置6实现上位机7与测控主机4数据传输连接；
第二步，上电，启动测控主机4安装的专用测控软件5完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，进行数据的初始调试，并选择1个监测点进行标定监测对比，做到采集数据与实际点位一致；同时连接防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15按照同一方法连接测试；
第三步，通过公式
Figure BDA0002350019840000081
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器2数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1取得的数据，实时计量水库内流体容积量及容积变化量；
第四步，根据定位传感器2、定位传感器8、定位传感器10、定位传感器12、定位传感器14数据，计算水库底部变动情况；
第五步，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器8、定位传感器9、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器10、定位传感器11、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器12、定位传感器13、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器14、定位传感器15的数据情况，计算动态测量水库淤积情况及水库内流体容积量，以及水库内流体容积变化量；
第六步，通过输出装置6实现上位机7与测控主机4数据传输；
第七步，重复以上第三步、第四步、第五步、第六步工作，完成动态监测数据随时间轴变化计量；
第八步，根据专用测控软件5实现水库淤积情况及水库内流体容积量变化的管理调度工作，做到防患于未然，决胜于千里。
实施方式2
防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1安装在待监测流体液位中，与其连接的监测通讯导线3为50米，可以连接同类型传感器数量为300只传感器，其良好的抗堵塞特性使得该传感器在60％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，其它同实施方式1。
实施方式3
防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器1安装在待监测流体液位中，与其连接的监测通讯导线3为5-100米，可以连接同类型传感器数量为2只传感器，其良好的抗堵塞特性使得该传感器在5％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，其它同实施方式1。

Claims (1)

1.一种动态测量水库淤积情况及水库内流体容积量变化的传感装置，其特征在于该装置是将定位传感器与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器捆绑在一起安装于监测点处，借助于远大于监测点位置所需的监测通讯导线长度，当该监测点随水库底部淤积变化变动时，使得该监测通讯导线长度满足实时随监测传感器监测点位置跟随水库底部淤积变化情况而变化，动态地实现了液位在监测点位置变化情况下的监测，同时实现监测液位传感器所处的经纬位置的变化监测，该装置包括防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)、定位传感器(2)、监测通讯导线(3)、测控主机(4)、专用测控软件(5)、输出装置(6)、上位机(7)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(8)、定位传感器(9)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(10)、定位传感器(11)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(12)、定位传感器(13)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(14)和定位传感器(15)组成；防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)安装在待监测流体液位中，与其连接的监测通讯导线(3)为5-100米，另外传感器底部布置有重锤完成了复杂工况下的流体液位监测，其良好的抗堵塞特性使得该传感器在5-80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位，定位传感器(2)准确实时测量所在位置的经纬位置，定位传感器(2)与防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)捆绑在一起安装，实时反应液位传感器所处的经纬位置，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)与定位传感器(2)分别通过监测通讯导线(3)将传感器信号传递连接到测控主机(4)，防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(8)、定位传感器(9)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(10)、定位传感器(11)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(12)、定位传感器(13)、防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(14)和定位传感器(15)按照与定位传感器(2)和防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)一致方法连接到测控主机(4)方法连接，可以连接同类型传感器数量为2-512只传感器；测控主机(4)上安装专用测控软件(5)完成复杂工况下的流体液位监测数据的采集工作，并通过公式
Figure FDA0002350019830000021
V为水库内流体容积量；Ki为测量点同一性常数；r2为有效监测半径，由定位传感器(2)数据决定；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)取得的数据，这样通过此公式专用测控软件(5)即可实现水库内淤积及容积量变化的动态计量；上位机(7)与测控主机(4)通过输出装置(6)实现数据传输连接；Hi为防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)取得的数据，实时计量水库内流体容积量及容积变化量；所述的防堵塞抗恶劣环境投入式液位传感器(1)可以在足够长的监测通讯导线(3)实现随流体流动产生的监测点监测底部变动时的计量，传感器自带重锤的沉底特性，又保证了始终在水库底部的特性，再加上其良好的抗堵塞特性使得该传感器在高达80％为固态物的流态流体中可以准确监测流体液位。
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