CN111366746A - 一种水流速度和流向的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水流速度和流向的测量方法及装置，方法包括：对水下传感器装置和水上数据采集装置的参数进行配置，所述水下传感器装置包括深度传感器、流速传感器和流向传感器；通过所述深度传感器获取水深信息；通过所述流向传感器获取流向值；通过所述流速传感器获取流速脉冲信号数；根据所述流速脉冲信号数，通过所述水上数据采集装置计算流速；对所述水深信息、流向值以及流速进行可视化展示。本发明在水下传感器装置上增设了深度传感器，通过深度传感器来采集水深数据，无需使用机械码表测量水深数据，降低了测量装置的故障率，能够节约成本，而且还提高了测量精度，可靠性高，可广泛应用于自动化控制技术领域。

Description

一种水流速度和流向的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是一种水流速度和流向的测量方法及装置。

背景技术

现有的流速流向仪在测量流向时，需要用到水文绞车，绞车上使用机械码表测量水深数据，但是由于流速流向测量仪在使用过程中经常需要搬运，且不可避免受到水的腐蚀，导致机械码表的故障率较高，测量精度较低，不够可靠，而机械码表的维修成本也较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种可靠性高且成本低的水流速度和流向的测量方法及装置。

本发明的第一方面提供了一种水流速度和流向的测量方法，包括：

对水下传感器装置和水上数据采集装置的参数进行配置，所述水下传感器装置包括深度传感器、流速传感器和流向传感器；

通过所述深度传感器获取水深信息；

通过所述流向传感器获取流向值；

通过所述流速传感器获取流速脉冲信号数；

根据所述流速脉冲信号数，通过所述水上数据采集装置计算流速；

对所述水深信息、流向值以及流速进行可视化展示。

进一步，所述通过所述流速传感器获取流速脉冲信号数，包括：

通过水上数据采集装置的第一开关启动测量流程，获取流速脉冲信息；

根据所述流速脉冲信息，确定脉冲信号数、测量历时以及当前流向；

其中，所述测量流程包括50秒测量流程和100秒测量流程。

进一步，所述根据所述流速脉冲信号数，通过所述水上数据采集装置计算流速这一步骤中，所述流速的计算公式为：

其中，V为流速；K、C为流速传感器率的固定参数；F为流速传感器产生的信号数与转数比；T为流速第一个脉冲信号开始到最后一个脉冲信号所经历的时间(s)；N为采样时间内从流速传感器采集到的脉冲信号数。

进一步，所述通过所述流向传感器获取流向值，包括：

通过螺旋桨获取水流推动力，进而由流向传感器获取脉冲信号；

将所述脉冲信号集成到七针插座；

所述七针插座通过电缆将脉冲信号发送至水上数据采集装置。

进一步，还包括：

通过导流尾翼为尾翼的机械运动提高强度。

根据本发明的第二方面，提供了一种水流速度和流向的测量装置，包括水下传感器装置、水上数据采集装置和参数配置模块；

所述水下传感器装置包括深度传感器、流速传感器和流向传感器；

所述深度传感器，用于获取水深信息；

所述流速传感器，用于获取流速脉冲信号数；

所述流向传感器，用于获取流向值；

所述水上数据采集装置，用于根据所述流速脉冲信号数计算流速，并将所述水深信息、流速脉冲信号数以及流速发送至参数配置模块；

所述参数配置模块，用于配置所述水下传感器装置和水上数据采集装置的参数；以及将所述水深信息、流速脉冲信号数以及流速进行可视化展示。

进一步，所述流速传感器上设有螺旋桨；所述水下传感器装置上设有用于固定所述水下传感器装置的安装孔；所述水下传感器装置上设有用于固定深度传感器的安装板；所述水下传感器装置上设有七针插座；所述水下传感器装置上还设有导流尾翼；所述导流尾翼上设有安装杆。

进一步，所述水上数据采集装置还包括数码管显示电路、LED灯和蜂鸣器电路，所述数码管显示电路的输入端、LED灯和蜂鸣器电路的输入端均与主控模块的输出端连接；

所述数码管显示电路，用于显示脉冲信号数、测量时间、流向以及配置的测量参数；

所述LED灯和蜂鸣器电路，用于当脉冲信号数出现异常时发出亮灯或蜂鸣警报。

进一步，所述水上数据采集装置还包括外围插座、按键电路、电源电路、复位电路，所述外围插座与主控模块连接，所述按键电路的输出端、电源电路的输出端和复位电路的输出端均与主控模块的输入端连接；

所述外围插座，用于实现与外接设备的通讯；

所述按键电路，用于向水上数据采集装置输入控制信号，以控制测量流程启动和/或查询数据；

所述电源电路，用于为水上数据采集装置和水下传感器装置提供工作电源；

所述复位电路，用于重启水上数据采集装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种装置，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于根据所述程序执行如本发明第一方面中所述的方法。

上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本发明的实施例在水下传感器装置上增设了深度传感器，通过深度传感器来采集水深数据，无需使用机械码表测量水深数据，降低了测量装置的故障率，能够节约成本，而且还提高了测量精度，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种水流速度和流向测量装置的整体结构框图；

图2为本发明的水下传感器装置的结构示意图；

图3为本发明的水下传感器装置的电路原理图；

图4为本发明的水上数据采集装置的结构示意图；

图5为本发明的通讯电路的电路原理图；

图6为本发明的电源电路的电路原理图；

图7为本发明的数码管电路的电路原理图；

图8为本发明的按键电路的电路原理图；

图9为本发明的复位电路的电路原理图；

图10为本发明的LED灯和蜂鸣器电路的电路原理图；

图11为本发明的外围插座的电路原理图；

图12为本发明的水上数据采集装置的操作界面示意图；

图13为本发明实施例的参数设置软件的界面示意图；

图14为本发明实施例的一种实施步骤流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

为解决传统旋桨流速流向仪技术落后兼容性低、故障率高，操作复杂，生产、维修成本大，流速信号计数不准，流向测量结构复杂，只能指针式显示等问题。有必要研制一种兼容大部分旋桨流速仪的数显流速流向测量装置，来提高测量精度以及测量系统的稳定性。传统仪器测量中需要使用水文绞车来放置仪器到指定的深度，绞车的码表通常是机械结构，容易损坏，所以本发明加入深度传感器来代替原来的机械码表，减少了对码表的维护，提高整个系统的可靠性。

参照图1，本发明由水下传感器和水上数据采集装置以及参数设置软件构成一套完整的流速流向测量系统。装置的组成与连接如图1。仪器工作在测量状态时，不需用USB转232串口线连接计算机测量软件，仅水下传感器装置与水上数据采集装置即可构成一套测量系统。

下面首先描述本发明实施例的一种水流速度和流向的测量装置的具体结构：

水下传感器可以直接安装到传统的旋桨流速仪上，构成一套水下传感器装置，通过七芯电缆线与水上数据采集装置连接，水上数据采集装置从水下传感器装置采集到流速脉冲信号数与流向值。

其中，流速的计算公式为：

式中：V为流速(m/s)；K、C为旋浆流速传感器率定的参数；F为旋桨流速传感器产生的信号数与转数比；T为流速第一个脉冲信号开始到最后一个脉冲信号所经历的时间(s)；N为采样时间内从流速模块采集到的脉冲信号数。

通过对水上数据采集装置在测量时间内采集到的角度值进行矢量平均，算得流向，采样频率5秒。通过对压力值的转换，从而计算出水深。

具体地，本实施例对角度值进行矢量平均的计算公式为：

式中，θ₁、θ₂、θ_n为为每次从电子罗盘读取到的方位角；θ_平均为矢量平均的结果。

接着对深度传感器测量值进行转换，计算出水深，所述水深的计算公式为：

式中，H为仪器的入水深度，P为传感器读到的压强值，ρ_水为水密度；g为重力加速度，取9.8；K为修正系数；C为修正常数。

具体地，图2为本发明的水下传感器装置，本发明的水下传感器装置由旋桨流速传感器、流向传感器两部分组成，装置结构示意图如图2，水下传感器装置电路原理图如图3。三个传感器通过电路，连接到七针插座，通过电缆线连接到水上数据采集装置。

其中，流速传感器的螺旋桨1用于：水流推动螺旋桨转动，形成脉冲信号，水流越快，脉冲信号的频率越高。

流速传感器信号的正极2用于：除此端点外，整个水下传感器装置的金属外壳为流速传感器的负极，两点通过电路把信号集成到七针插座6。

水下传感器装置的安装孔3，用于固定装置。

流向深度传感器的安装板4，用于为流速传感器信号负极。

流向深度传感器的防水结构5内装有GY-26电子罗盘与深度传感器，通过电路结构把信号引到七针插座6。

七针插座6用于：可通过电缆与水上数据采集装置连接。

导流尾翼7用于：通过该结构，装置可以通过流向调整仪器姿态与方向，从而使电子罗盘5可以读取整个装置的姿态，从而测得流向数据。

导流尾翼的固定安装杆8用于：加强尾翼机械强度。

图3是本发明的水下传感器装置的电路原理图，如图3所示，流向传感器、流速传感器和深度传感器均通过电路连接到七针插座，然后通过电缆线连接到水上数据采集装置。

其中，图3中的流向传感器(也称为流向模块)，使用GY-26电子罗盘，GY-26是一款低成本平面数字罗盘模块，纯固态元件，无机械结构，输入电压低，功耗小，体积小。其工作原理是通过磁传感器中两个相互垂直轴同时感应地球磁场的磁分量，从而得出方位角度，此罗盘以RS232协议与其他设备通信。该产品精度高，稳定性高。并且具有重新标定的功能，能够在任意位置得到准确的方位角，其输出的波特率是9600bps，数据以询问方式输出，具有硬铁校准功能磁偏角补偿功能，适应不同的工作环境。分辨率达到0.1°，测量精度达到2°，工作电流只有15mA。电子罗盘通过七针插座与水上数据采集装置通讯，水上装置每5秒采集一个电子罗盘的角度数据，然后通过取矢量值得到流向数据，减少单次读数带来的误差。

深度传感器(也称为深度模块)，使用MS5837-30BA传感器测量压力数据，从而转换成水深数据。该传感器是一个高分辨率的压力传感器，常用于航模，量程为0-30Bar，水深测量分辨率高达2mm，通讯协议简单，把I2C接口改为串口后，接到七针测量接头，集成于本装置。图中七针测量接头第5引脚用于控制深度传感器供电，达到分时使用串口的目的。

流速传感器(也称为流速模块)，本发明是一款兼容性高的装置，可以兼容市面上任意一款传统的旋桨流速传感器，如重庆华正水文仪器有限公司的LS25系列旋桨流速仪，ZSX系列流速流向仪；南京水利水文自动化研究所的LS系列流速仪等。测流原理为水流推动螺旋的转动，从而产生脉冲信号，上位机可以通过对相应时间内的信号数进行计数，从而算出流速。但由于流速的快慢变化，产生的脉冲信号波会存在抖动的情况，导致计数不稳定，所以水上数据采集装置会有相应的滤波电路，来达到精准计数的效果。本发明中水下传感器装置使用重庆华正水文仪器有限公司的ZSX-3型流速流向仪的水下流速传感器，该模块为1转1信号，测量范围：流速0.20-3.Om/s。若更换其它型号的流速传感器，只需对流速传感器的相关参数进行简单设置即可，参数设置为本领域技术人员的公知技术，在本发明中不再赘述。

本发明实施例的水上数据采集装置使用ATmega16芯片进行数据的采集与处理。ATmega16有如下特点：16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口(以下简称串口)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器。

其中，本实施例的水上数据采集装置的ATmega16芯片采用了T0、T1两个定时器；T0用于计算测量历时，产生1S精准计时，计算测量历时，T1用于数码管动态刷新显示。芯片外部中断INT0用于流速信号的记录与处理。使用串行USART来采集电子罗盘、深度传感器的数据以及用于参数配置。

如图4所示，本发明实施例的水上数据采集装置包括数码管显示电路、LED灯和蜂鸣器电路，所述数码管显示电路的输入端、LED灯和蜂鸣器电路的输入端均与主控模块的输出端连接。

水上数据采集装置还包括外围插座、按键电路、电源电路和复位电路，所述外围插座与主控模块连接，所述按键电路的输出端、电源电路的输出端和复位电路的输出端均与主控模块的输入端连接。

如图5所示，本发明的通讯电路使用MAX232芯片与4个104瓷片电容(图5中的C1-C4)，此外部电路成本低廉，通过九针串口插座与计算机连接，使之能与计算机参数设置软件通讯，达到测量参数设置的效果。

如图6所示，本发明的电源电路使用4-6V供电，可以使用充电宝、手机充电头、4节5号干电池等供电方式，所以电源电路中使用1个104瓷片电容、1个10uf铝电解电容，用于补偿因为流速信号带来的脉冲，使电源电压稳定。

如图7所示，本发明的数码管电路用于显示脉冲信号数、时间、流向、测量参数等。由于ATmega系列芯片引脚电流不足以驱动数码管工作，所以使用4个9012三极管与若干电阻搭建成数码管动态刷新电路，该电路成本低，稳定可靠，检修方便，最大程度的使用ATmega芯片的各个引脚，通过单片机程序控制芯片I/O口来动态刷新数码管，利用数码管的余辉和人视觉的系统的暂留性，达到显示的效果，这种电路设计可以减少元器件的使用，达到降低成本的目的。

如图8所示，本发明的按键电路用于操作装置开始测量及查询数据等。其中，S1为开始按键、S50为50S按键、S100为100S按键，这些按键所对应的芯片引脚外接一个10K上拉电阻，把引脚电平置高位，当按键按下时，对应引脚电平为0，达到判断按键是否按下的效果。SKS为流速信号模拟按键，用于模拟流速传感器发回的信号，接于芯片的INT0外部中断引脚，该引脚的外部中断功能可以精准计数。按键并联1个104瓷片电容，用于减少流速传感器发回脉冲信号的抖动，达到精准计数的目的。

如图9所示，本发明的复位电路中，SFW按键为复位按键，对应电路为芯片使用手册提供的复位专用电路，该电路能重启单片机芯片。

如图10所示，本发明的电路中的蜂鸣器、LED灯，当引脚电平为低时，LED灯亮，蜂鸣器响，当INT0引脚电平为低时，控制PC7引脚电平为低，用观察及判断脉冲信号数与装置计数是否一致。

如图11所示，对于本发明的外围插座，用于采集角度数据、水深、流速信号。它们插座连接到水上数据采集装置面板，用于操作装置。另外，七针测量插座连接水下传感器装置中的流向传感器和流速传感器模块连接(如图3所示)。

另外，图12为本发明实施例的水上数据采集装置的一种操作界面示意图。

在图12中，1201和1202为自锁按键，分别控制装置电源开关与蜂鸣器开关。

1203、1204、1205和1206为无自锁按键，1203用于装置复位功能，1204用于配置50s的数据采集操作、1205用于配置100s的数据采集操作和1206用于开启装置操作。

1207为七针插座，用于连接水下传感器装置。

1208为数码管，用于显示装置参数、测量数据等，达到人机交互的效果。

1209为电源插座，外接4-6V直流电源。

1210为串口接头，用于与计算机软件通讯。

可选地，在一些实施例中，参数设置软件可以通过VB编写，兼容XP、WIN7、WIN10操作系统，通过软件可以直接更改水上数据采集装置的测量参数和校准水下传感器装置中的流向传感器。操作界面如图13所示。该软件具有以下功能：

A)、测量参数设置：该软件可以读取数据采集装置中的测量参数并显示，并直观显示出来，使用者通过USB转RS232串口线与数据采集装置连接，进行相应操作，即可显示装置内部测量参数，此时只需在软件中对显示出的参数进行修改，并点击“发送”按钮，即可修改装置的测量参数，操作简便。

B)、流向传感器校准：该软件可以对水下传感器模块中的流向传感器进行校准，使用校准电缆线连接水下传感器装置如图，点击软件上的“流向校正”按钮后，缓慢旋转水下传感器装置一圈，软件会出现校准结果，提示校准完毕。

C)、流向传感器磁偏角输入：在“待发参数对话框”中输入磁偏角，点击“发送”即可。

下面结合图14，详细描述本发明一种水流速度和流向的测量方法的整体流程：

本发明为一种基于ATmega芯片的数显水流速流向测量装置，主要部件包括水下传感器装置和数据采集装置还有参数设置软件，水下传感器装置通过七芯测量电缆与数据采集装置连接，实现流速、流向、水深数显测量功能；数据采集装置与计算机通过串口线连接，实现便捷更改测量参数功能。

数据采集装置共有2个开关，分别为电源开关，蜂鸣器开关；4个按键分别为“复位、50秒、100秒、开始按键”。

具体步骤包括S1-S7：

S1、开机显示水深，在水面时自动完成水深调零。

S2、按下50S或100S按键，然后按下开始键开始测量，整个测量系统会自动工作，数码管显示流速信号数，测量结束后蜂鸣器长鸣。

S3、等待测量结束后，按下50S按键显示信号数；按下100S按键显示测量时间；按下开始按键显示测量历时的矢量平均流向(5S测量一次)。

S4、开机或按下复位后，直接按下开始键盘进入查询模式，数码管显示8888。

此时按下按下50S键显示公式常数C值(0<C<0.9999)；长按显示一转几信号N值(0为20转1信号，1为1转1信号，2为1转2信号类推)；

此时按下100S键显示公式系数K(0<K<0.9999)值；长按显示流向显示F值(1为有流向，0为无流向，其余值不可输入)；

此时按下开始键，显示实时流向值(F值为1时显示，0时不显示)。

此时同时按下50S、100S按钮，进入公式修改模式，通过串口连接计算机参数设置软件可以进行公式修改，填写参数后点击软件发送按键，等待软件显示的参数更改后完成测量参数修改。

进入输入公式状态时，返回字符串：C＝0.****K＝0.****N＝*F＝*(其中*为可修改字符串，其他字符串为不可修改字符串)

其中，C代表公式常数范围为0-0.9999；K代表公式系数，范围为0-0.9999；N代表一转几信号，范围为0-9整数，其中0则代表20转1信号；F代表流向传感器接入标志位，1为有接入，0为无；

S5、校准流向传感器。

更换校准电缆线。连接计算机参数设置软件，点击软件流向校准后开始旋转水下传感器装置，等待软件上提示校准完毕后，完成校准工作。

S6、测量电缆线的接线方式包括以下几种：

其中，1红-1红的接线方式代表电源正极；

2蓝-2蓝的接线方式代表RXD流向传感器采集命令的输出；

3黄-3黄的接线方式代表TXD流向和深度传感器信号的输入；

4白-4白的接线方式代表流速信号的输入；

5绿-悬空的接线方式代表深度传感器电源控制；

7黑-7黑的接线方式代表电源负极。

S7、校准电缆线的接线方式包括以下几种：

1红-1红的接线方式代表电源正极；

2蓝-3黄的接线方式代表流向传感器返回命令的输入；

3黄-2蓝的接线方式代表流向传感器控制命令输出；

7黑-7黑的接线方式代表电源负极。

本发明实施例还提供了一种装置，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于根据所述程序执行如本发明第一方面中所述的方法。

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

综上所述，本发明可以兼容市面绝大部分流速仪和流速流向仪，操作简便，零件模块化，生产，维修低廉，有效解决原来仪器操作复杂，故障率高，流速信号计数不准，流向测量不能数显等问题，流向测量部分没有机械结构，稳定可靠，大大提高了测量精度与整套测量系统的稳定性。通过加入深度传感器测量水深数据，达到了免去使用和维护水文绞车的码表，又可以提高水深测量精度的效果。可通过串口连接外部电脑参数设置软件，操作简便，达到减少数据采集装置按键的效果。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种水流速度和流向的测量方法，其特征在于，包括：

对水下传感器装置和水上数据采集装置的参数进行配置，所述水下传感器装置包括深度传感器、流速传感器和流向传感器；

通过所述深度传感器获取水深信息；

通过所述流向传感器获取流向值；

通过所述流速传感器获取流速脉冲信号数；

根据所述流速脉冲信号数，通过所述水上数据采集装置计算流速；

对所述水深信息、流向值以及流速进行可视化展示。

2.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向的测量方法，其特征在于，所述通过所述流速传感器获取流速脉冲信号数，包括：

通过水上数据采集装置的开关启动测量流程，获取流速脉冲信息；

根据所述流速脉冲信息，确定脉冲信号数、测量历时以及当前流向；

其中，所述测量流程包括50秒测量流程和100秒测量流程。

3.根据权利要求2所述的一种水流速度和流向的测量方法，其特征在于，所述根据所述流速脉冲信号数，通过所述水上数据采集装置计算流速这一步骤中，所述流速的计算公式为：

其中，V为流速；K、C为流速传感器的固定参数；F为流速传感器产生的信号数与转数比；T为流速第一个脉冲信号开始到最后一个脉冲信号所经历的时间(s)；N为采样时间内从流速传感器采集到的脉冲信号数。

4.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向的测量方法，其特征在于，所述通过所述流向传感器获取流向值，包括：

通过螺旋桨获取水流推动力，进而由流向传感器获取脉冲信号；

将所述脉冲信号集成到七针插座；

所述七针插座通过电缆将脉冲信号发送至水上数据采集装置。

5.根据权利要求4所述的一种水流速度和流向的测量方法，其特征在于，还包括：

通过导流尾翼为尾翼的机械运动提高强度。

6.一种水流速度和流向的测量装置，其特征在于，包括水下传感器装置、水上数据采集装置和参数配置模块；

所述水下传感器装置包括深度传感器、流速传感器和流向传感器；

所述深度传感器，用于获取水深信息；

所述流速传感器，用于获取流速脉冲信号数；

所述流向传感器，用于获取流向值；

所述水上数据采集装置，用于根据所述流速脉冲信号数计算流速，并将所述水深信息、流速脉冲信号数以及流速发送至参数配置模块；

所述参数配置模块，用于配置所述水下传感器装置和水上数据采集装置的参数；以及将所述水深信息、流速脉冲信号数以及流速进行可视化展示。

7.根据权利要求6所述的水流速度和流向的测量装置，其特征在于，所述流速传感器上设有螺旋桨；所述水下传感器装置上设有用于固定所述水下传感器装置的安装孔；所述水下传感器装置上设有用于固定深度传感器的安装板；所述水下传感器装置上设有七针插座；所述水下传感器装置上还设有导流尾翼；所述导流尾翼上设有安装杆。

8.根据权利要求6所述的水流速度和流向的测量装置，其特征在于，所述水上数据采集装置还包括数码管显示电路、LED灯和蜂鸣器电路，所述数码管显示电路的输入端、LED灯和蜂鸣器电路的输入端均与主控模块的输出端连接；

所述数码管显示电路，用于显示脉冲信号数、测量时间、流向以及配置的测量参数；

所述LED灯和蜂鸣器电路，用于当脉冲信号数出现异常时发出亮灯或蜂鸣警报。

9.根据权利要求6所述的水流速度和流向的测量装置，其特征在于，所述水上数据采集装置还包括外围插座、按键电路、电源电路、复位电路，所述外围插座与主控模块连接，所述按键电路的输出端、电源电路的输出端和复位电路的输出端均与主控模块的输入端连接；

所述外围插座，用于实现与外接设备的通讯；

所述按键电路，用于向水上数据采集装置输入控制信号，以控制测量流程启动和/或查询数据；

所述电源电路，用于为水上数据采集装置和水下传感器装置提供工作电源；

所述复位电路，用于重启水上数据采集装置。

10.一种装置，其特征在于，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于根据所述程序执行如权利要求1-5中所述的方法。

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