CN111665371A - 一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，包括以下操作步骤：A)、多普勒剖面流速仪利用自身的垂直波束测得的离水面的距离值；B)、采集的距离值依次经过适配器、数采器，发送到单片机；C)、静压式液位传感器测得实时水位值；D)、采集的实时水位值经过数采器发送到单片机；E)、单片机将采集的距离值与实时水位值进行比较，得出多普勒剖面流速仪所在的位置与实际需要测流的位置是正偏差还是负偏差；F)、单片机依次通过继电器、接触器，控制电动卷扬机的正转或反转来调整多普勒剖面流速仪位置的升降距离。本发明根据软件程序和硬件设备实现了测量仪器位置的自动调整，通过非固定安装形式，实现了自动调整位置。

Description

一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法

技术领域

本发明属于水利、水文、环保技术领域，特别涉及一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，适用于安装在河道边坡或侧壁上来测量河道中某一水层的平均流速，并利用流速率定关系式来得出河道断面平均流速，再乘上河道的横截面积进而得到河道的瞬时流量值。

背景技术

在水文行业现场河道测流作业中，一般以水深60％的位置进行水流流速的测量来得到其所在位置的垂线平均流速值(一点法)。对于水位变化较大的河道，其水深60％的位置不是一成不变的。这就要求测量仪的测量位置应该随着水深的不同，而有所变动。现有同类产品存在以下技术缺陷：1)、主要是固定位置安装的形式，无法形成测量仪器(多普勒测流仪)的自动升降以到达需求测量点位置的功能，当水位产生较显著的变化时，其所在位置的水层流速值就不能很好的代表所在位置的垂线平均流速值，在实际操作中需要人工进行位置调整，这使得测流效率和精度都大大降低；2)、多普勒测流仪位置的调整无法实现电力控制，需要人力来操作；3)、多普勒测流仪位置的调整无法实现远程操控和预先设定；4)、现有多普勒测流仪测流系统无法根据实际水位来实时调整位置。

如何设计一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，如何实现测量仪器位置的自动调整，成为急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，用于解决现有技术中存在的现有同类产品主要是固定位置安装的形式，无法形成测量仪器(多普勒测流仪)的自动升降以到达需求测量点位置的功能，当水位产生较显著的变化时，其所在位置的水层流速值就不能很好的代表所在位置的垂线平均流速值，在实际操作中需要人工进行位置调整，这使得测流效率和精度都大大降低；多普勒测流仪位置的调整无法实现电力控制，需要人力来操作；多普勒测流仪位置的调整无法实现远程操控和预先设定；现有多普勒测流仪测流系统无法根据实际水位来实时调整位置的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪，包括岸边栏杆，所述的岸边栏杆远离河流一侧的地面上设置有立杆，立杆底部设置有预埋钢板，预埋钢板通过混凝土地笼及混凝土浇筑固定；立杆的顶部从上到下依次设置有避雷针、悬挑支架A、悬挑支架B、控制箱、蓄电池箱，悬挑支架A上设置有监控摄像头，悬挑支架B上设置有太阳能电池板；控制箱内设置有控制系统，蓄电池箱内设置有蓄电池A、蓄电池B；

岸边栏杆靠近河流一侧的地面上设置有台阶，台阶侧壁的上部和下部均设置有预埋件，预埋件上设置有不锈钢支架，不锈钢支架为7字型框架结构，不锈钢支架的上部框架内设置有电动卷扬机，不锈钢支架的竖向框架内设置有滑道，滑道内设置有带滑轮安装板，带滑轮安装板上设置有测流仪器，带滑轮安装板与电动卷扬机的钢丝绳输出端连接；

地面的下方设置有穿线管，穿线管内的电线一端通过立杆内部与控制箱内的控制系统连接，电线的另一端与电动卷扬机的控制部分连接。

于本发明的一实施例中，所述的太阳能电池板与监控摄像头分别位于立杆的两侧；控制箱与蓄电池箱背靠背固定在立杆上；

测流仪器采用多普勒剖面流速仪。

本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制系统，包括太阳能电池板，所述的太阳能电池板分别与充电控制器A、充电控制器B连接；充电控制器A分别与监控摄像头、蓄电池A、开关端子连接；充电控制器B分别与接触器、蓄电池B连接；

接触器分别与继电器、电动卷扬机的控制部分连接；

开关端子分别与适配器、数采器、DTU、转换器连接；

DTU分别与接触器、无线发射端连接；

数采器分别与液位传感器、DTU、单片机、适配器的一端连接；适配器的另一端与测流仪器连接；

单片机与转换器、继电器连接。

本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制方法，包括以下操作步骤：

A)、多普勒剖面流速仪利用自身的垂直波束测得的离水面的距离值；

B)、采集的距离值依次经过适配器、数采器，发送到单片机；

C)、静压式液位传感器测得实时水位值；

D)、采集的实时水位值经过数采器发送到单片机；

E)、单片机将采集的距离值与实时水位值进行比较，得出多普勒剖面流速仪所在的位置与实际需要测流的位置是正偏差还是负偏差；

F)、单片机依次通过继电器、接触器，控制电动卷扬机的正转或反转来调整多普勒剖面流速仪位置的升降距离。

如上所述，本发明的一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，结构合理，根据软件程序和硬件设备实现了测量仪器位置的自动调整，通过非固定安装形式，实现了自动调整位置，无需人工调整；使得多普勒测流仪位置的调整可实现电力控制，不需要人力来操作；使得多普勒测流仪位置的调整可实现远程操控和预先设定；使得多普勒测流仪测流系统可根据实际水位来实时调整位置，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图。

图2为本发明的电路通讯原理图。

图3为本发明的带滑轮安装板主视图。

图4为图3的俯视图。

图中：1.避雷针；2.太阳能电池板；3.控制箱；4.立杆；5.混凝土地笼；6.地面；7.穿线管；8.岸边栏杆；9.蓄电池箱；10.监控摄像头；11.电动卷扬机；12.不锈钢支架；13.测流仪器；14.水面；15.转换器；16.开关端子；17.液位传感器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪，包括岸边栏杆8，所述的岸边栏杆8远离河流一侧的地面6上设置有立杆4，立杆4底部设置有预埋钢板，预埋钢板通过混凝土地笼5及混凝土浇筑固定；立杆4的顶部从上到下依次设置有避雷针1、悬挑支架A、悬挑支架B、控制箱3、蓄电池箱9，悬挑支架A上设置有监控摄像头10，悬挑支架B上设置有太阳能电池板2；控制箱3内设置有控制系统，蓄电池箱9内设置有蓄电池A、蓄电池B；

岸边栏杆8靠近河流一侧的地面上设置有台阶，台阶侧壁的上部和下部均设置有预埋件，预埋件上设置有不锈钢支架12，不锈钢支架12为7字型框架结构，不锈钢支架12的上部框架内设置有电动卷扬机11，不锈钢支架12的竖向框架内设置有滑道，滑道内设置有带滑轮安装板，

如图3、图4所示，带滑轮安装板为开口向左的U型结构，U型结构的两个平行边上设置有两组对称布置的滑轮；U型结构的底板右侧面上设置有测流仪器13，带滑轮安装板与电动卷扬机11的钢丝绳输出端连接，在电动卷扬机11的钢丝绳的带下，滑轮沿着滑道上下移动；

地面6的下方设置有穿线管7，穿线管7内的电线一端通过立杆4内部与控制箱3内的控制系统连接，电线的另一端与电动卷扬机11的控制部分连接；

所述的太阳能电池板2与监控摄像头10分别位于立杆4的两侧；控制箱3与蓄电池箱9背靠背固定在立杆4上；

测流仪器13采用多普勒剖面流速仪。

如图2所示，本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制系统，包括太阳能电池板2，所述的太阳能电池板2分别与充电控制器A、充电控制器B连接；充电控制器A分别与监控摄像头10、蓄电池A、开关端子16连接；充电控制器B分别与接触器、蓄电池B连接；

接触器分别与继电器、电动卷扬机11的控制部分连接；

开关端子16分别与适配器、数采器、DTU、转换器15连接；

DTU分别与接触器、无线发射端连接；

数采器分别与液位传感器17、DTU、单片机、适配器的一端连接；适配器的另一端与测流仪器13连接；

单片机与转换器15、继电器连接。

本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制方法，包括以下操作步骤：

A)、多普勒剖面流速仪利用自身的垂直波束测得的离水面的距离值；

B)、采集的距离值依次经过适配器、数采器，发送到单片机；

C)、静压式液位传感器17测得实时水位值；

D)、采集的实时水位值经过数采器发送到单片机；

E)、单片机将采集的距离值与实时水位值进行比较，得出多普勒剖面流速仪所在的位置与实际需要测流的位置是正偏差还是负偏差；

F)、单片机依次通过继电器、接触器，控制电动卷扬机11的正转或反转来调整多普勒剖面流速仪位置的升降距离。

具体实施时，本发明的可控升降侧装式多普勒测流仪根据软件程序和硬件设备实现了测量仪器位置的自动调整，使得多普勒测流仪测流系统可根据实际水位来实时调整位置，测得的剖面流速平均值能够很好的代表所在位置的垂线流速平均值，因而使得河道断面流速流量的测量，更加准确和有效。

本发明的工作原理是：利用电动卷扬机(绞车)的正反转，带动带滑轮的流速仪安装板在滑道中上下移动，来实现流速仪测量位置的可升降调整。

本发明的工作过程是：多普勒剖面流速仪利用自身的垂直波束测得的离水面距离，与静压式液位传感器测得的实时水位值进行比较，得出自身所在的位置与实际需要测流的位置是正偏差还是负偏差，然后单片机程序控制吊机的正或反转来调整流速仪位置的升降距离。

综上所述，本发明提供一种可控升降侧装式多普勒测流仪系统及其控制方法，结构合理，根据软件程序和硬件设备实现了测量仪器位置的自动调整，通过非固定安装形式，实现了自动调整位置，无需人工调整；使得多普勒测流仪位置的调整可实现电力控制，不需要人力来操作；使得多普勒测流仪位置的调整可实现远程操控和预先设定；使得多普勒测流仪测流系统可根据实际水位来实时调整位置。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种可控升降侧装式多普勒测流仪，包括岸边栏杆(8)，其特征在于：所述的岸边栏杆(8)远离河流一侧的地面(6)上设置有立杆(4)，立杆(4)底部设置有预埋钢板，预埋钢板通过混凝土地笼(5)及混凝土浇筑固定；立杆(4)的顶部从上到下依次设置有避雷针(1)、悬挑支架A、悬挑支架B、控制箱(3)、蓄电池箱(9)，悬挑支架A上设置有监控摄像头(10)，悬挑支架B上设置有太阳能电池板(2)；控制箱(3)内设置有控制系统，蓄电池箱(9)内设置有蓄电池A、蓄电池B；

岸边栏杆(8)靠近河流一侧的地面上设置有台阶，台阶侧壁的上部和下部均设置有预埋件，预埋件上设置有不锈钢支架(12)，不锈钢支架(12)为7字型框架结构，不锈钢支架(12)的上部框架内设置有电动卷扬机(11)，不锈钢支架(12)的竖向框架内设置有滑道，滑道内设置有带滑轮安装板，带滑轮安装板上设置有测流仪器(13)，带滑轮安装板与电动卷扬机(11)的钢丝绳输出端连接；

地面(6)的下方设置有穿线管(7)，穿线管(7)内的电线一端通过立杆(4)内部与控制箱(3)内的控制系统连接，电线的另一端与电动卷扬机(11)的控制部分连接。

2.根据权利要求1所述的一种可控升降侧装式多普勒测流仪，其特征在于：所述的太阳能电池板(2)与监控摄像头(10)分别位于立杆(4)的两侧；控制箱(3)与蓄电池箱(9)背靠背固定在立杆(4)上；

测流仪器(13)采用多普勒剖面流速仪。

3.一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制系统，包括太阳能电池板(2)，其特征在于：所述的太阳能电池板(2)分别与充电控制器A、充电控制器B连接；充电控制器A分别与监控摄像头(10)、蓄电池A、开关端子(16)连接；充电控制器B分别与接触器、蓄电池B连接；

接触器分别与继电器、电动卷扬机(11)的控制部分连接；

开关端子(16)分别与适配器、数采器、DTU、转换器(15)连接；

DTU分别与接触器、无线发射端连接；

数采器分别与液位传感器(17)、DTU、单片机、适配器的一端连接；适配器的另一端与测流仪器(13)连接；

单片机与转换器(15)、继电器连接。

4.一种可控升降侧装式多普勒测流仪的控制方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

A)、多普勒剖面流速仪利用自身的垂直波束测得的离水面的距离值；

B)、采集的距离值依次经过适配器、数采器，发送到单片机；

C)、静压式液位传感器(17)测得实时水位值；

D)、采集的实时水位值经过数采器发送到单片机；

E)、单片机将采集的距离值与实时水位值进行比较，得出多普勒剖面流速仪所在的位置与实际需要测流的位置是正偏差还是负偏差；

F)、单片机依次通过继电器、接触器，控制电动卷扬机(11)的正转或反转来调整多普勒剖面流速仪位置的升降距离。

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