CN111693102A - 基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,包括远程测控单元、流量处理单元、测流单元、水位计,其中:所述测流单元用于采集流速数据,并将该流速数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述水位计用于采集水位数据,并将该水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述远程测控单元用于获取流速数据、水位数据以及与互联网建立数据连接,并将所述流速数据和水位数据发送至流量处理单元。所述流量处理单元用于获取流速数据、水位数据以及开度数据,并根据所述流速数据、水位数据以及开度数据来计算水流量数据,再将该水流量数据发送至远程测控单元。
Description
技术领域
本发明涉及远程控制终端、水位计、流速仪、水流量自动监测方法,具体涉及基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法。
背景技术
目前灌区信息化中存在的问题:
1、由于资金,设备不足的限制,多数灌区中布置的信息采集点较少,不能准确,及时,有效的采集水资源的各项特征值,水资源调度所需要的其他信息。
2、大部分灌区观测站点的信息采集主要靠人工,而且人工观测的准确度和实效性较低。
3、对于流量的测定大部分都采用流速与水位两个要素来进行计算并加以修正,无法根据当前水位的高低来自动选择更为科学的测流方法。
4、对于大部分流量的测定均无法有效的将天然断面数据输入至流量计算模型中进行计算,从而无法得到断面的准确流量。
5、目前的流速仪法测流大部分为单点测流,这样以单点流速来代表整个断面的平均流速而进行流量计算也无法得到断面的准确流量数据。
发明内容
本发明为了解决现有技术测量水流量的数据不准确的问题,提供基于远程控制终端的水流量自动监测系统,通过选择合适的测流方式来对被测水道进行测流,不同水位的水道可以选用不同的测流方式,有效的提高了测量数据的准确性。
本发明通过下述技术方案实现:
基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,包括远程测控单元、流量处理单元、测流单元、水位计,其中:所述测流单元用于采集流速数据,并将该流速数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述水位计用于采集水位数据,并将该水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述远程测控单元用于获取流速数据、水位数据以及与互联网建立数据连接,并将所述流速数据和水位数据发送至流量处理单元。所述流量处理单元内置水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线,用于获取流速数据、水位数据以及开度数据,并根据所述水道断面数据、该断面处的水位流量关系曲线、流速数据、水位数据以及开度数据来计算水流量数据,再将该水流量数据发送至远程测控单元。
基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,所述测流单元采用电波或电磁流速仪,包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置水位常量:水位标称值;若所述水位数据小于水位标称值时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量,若所述水位数据大于等于水位标称值或水位流量关系曲线导入失败时,则根据电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,所述测流单元采用ADCP或超声明渠流量计,包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据小于水位标称值A且大于等于水位标称值B或水位流量关系曲线导入失败时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据大于水位标称值A小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,所述测流单元包括电波或电磁流速仪、ADCP或超声明渠流量计,还包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据大于等于水位标称值A时,则根据所述电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值A大于等于水位标称值B时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
上述三种水流量自动监测方法均可以根据水位的不同来切换流量测量方式,有效提高了流量测量的准确率,多种测流方式可以适应不同的水道环境;不需要设置过多的监测设备就可以对不同情况的水道进行有效的测量和监测,且时效性高,可实时监测;通过输入已知的水道断面信息,进一步提高测量的准确性,提高监测效率。
进一步的,所述水位计包括上游水位计和下游水位计,所述上游水位计用于采集上游水位数据,并将该上游水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述下游水位计用于采集下游水位数据,并将该下游水位数据发送至流量处理单元;还包括闸门的开度监测模块,所述开度监测模块用于采集闸门的开度数据,并将该开度数据发送至流量处理单元,所述闸门的数量最多为32组。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,包括以下步骤:首先将已知的率定系数导入所述流量处理单元,使用所述上游水位计和下游水位计分别采集该水道的上游水位数据和下游水位数据,并将所述上游水位数据和下游水位数据发送至流量处理单元,同时通过开度监测模块采集闸门的开度数据,并将该开度数据也发送至流量处理单元;然后将所述率定系数、上游水位数据、下游水位数据以及开度数据代入计算模型中计算出该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
所述率定系数以及计算模型均根据《水工建筑物与堰槽测流规范》(SL537)得出,其计算流量的方式为直接采用上游水位数据、下游水位数据以及开度数据按《水工建筑物与堰槽测流规范》(SL537)推到得出水道的流量。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统兼容多种工作模式,兼顾多种测流方法;
2、本发明中多种水流量自动监测方法可以配套水流量自动监测系统实现水道在不同环境中的测流,根据水道水位的不同切换测流方式,灵活多变,提高有效率;
3、本发明所使用的设备数量少,成本低,且自动化程度高,在水道、河道等测流、测速方面有显著的提高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明原理示意图;
图2至图8为系统界面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示,基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,包括远程测控单元、流量处理单元、测流单元、水位计,其中:所述测流单元用于采集流速数据,并将该流速数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述水位计用于采集水位数据,并将该水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述远程测控单元用于获取流速数据、水位数据以及与互联网建立数据连接,并将所述流速数据和水位数据发送至流量处理单元。所述流量处理单元内置水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线,用于获取流速数据、水位数据以及开度数据,并根据所述水道断面数据、该断面处的水位流量关系曲线、流速数据、水位数据以及开度数据来计算水流量数据,再将该水流量数据发送至远程测控单元。
基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,所述测流单元采用电波或电磁流速仪,包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置水位常量:水位标称值;若所述水位数据小于水位标称值时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量,若所述水位数据大于等于水位标称值或水位流量关系曲线导入失败时,则根据电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,所述测流单元采用ADCP或超声明渠流量计,包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据小于水位标称值A且大于等于水位标称值B或水位流量关系曲线导入失败时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据大于水位标称值A小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,所述测流单元包括电波或电磁流速仪、ADCP或超声明渠流量计,还包括以下步骤:首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据大于等于水位标称值A时,则根据所述电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值A大于等于水位标称值B时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
上述水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线均为外部已知数据,是在本系统或方法测流之前已经得到的数据,该数据均通过现有技术测得;后台为互联网或本地服务器,方便远方工作人员的监测;远程测控单元采用RTU,所述电波或电磁流速仪、ADCP或超声明渠流量计以及水位计均为传感设备,所述流量处理单元可从RTU获取传感器数据,也可通过自有传感器接口获取传感数据,同时可兼容所有使用标准MODBUS协议的传感设备。
所述水位计包括上游水位计和下游水位计,所述上游水位计用于采集上游水位数据,并将该上游水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述下游水位计用于采集下游水位数据,并将该下游水位数据发送至流量处理单元;还包括闸门的开度监测模块,所述开度监测模块用于采集闸门的开度数据,并将该开度数据发送至流量处理单元,所述闸门的数量最多为32组。
另一种基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,包括以下步骤:首先将已知的率定系数导入所述流量处理单元,使用所述上游水位计和下游水位计分别采集该水道的上游水位数据和下游水位数据,并将所述上游水位数据和下游水位数据发送至流量处理单元,同时通过开度监测模块采集闸门的开度数据,并将该开度数据也发送至流量处理单元;然后将所述率定系数、上游水位数据、下游水位数据以及开度数据代入计算模型中计算出该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
所述率定系数以及计算模型均根据《水工建筑物与堰槽测流规范》(SL537)得出,其计算流量的方式为直接采用上游水位数据、下游水位数据以及开度数据按《水工建筑物与堰槽测流规范》(SL537)推到得出水道的流量。
实施例2
在实际操作时所用到的界面:
如图2所示的通讯参数设置,通过设置来实现不同的通讯方式;
如图3所示,基础参数可读出当前设备的所有基本数据,同时可配置当前设备的工作模式,工作模式分为:固定流速仪模式、ADCP测流模式、水工建筑物模式、混合模式。
切换水位1高:表示采用流速仪测流与水位流量推流法的分界值;
切换水位2低:表示采用ADCP与流速仪混合模式时的测流方法第二分界点。
经度、纬度为系统预留,读取RTU经纬度数据;
近岸与远岸系数:即左岸右岸的系数因子,该因子将会影响流量的计算;
河底高程:表示河道的底点高程,当导入断面信息后设备将自动计算。
如图4所示,断面设置,通过该功能可将测量点的断面数据导入设备中,断面数据文件为EXCL表格,分别为起点距与高程数据。同时可写入及清除断面数据。
如图5所示,水位流量关系,该功能用于表示水位与流量的关系,可通过EXCL数据文件导入至设备,也可从设备中读取。
如图6所示,水工建筑物参数输入界面,该功能用于设备进行水工建筑物测量模型的参数输入,设备可支持多个闸门,将闸门的率定系统输入终端。在水工建筑物工作模式下,终端会根据输入的系统自动判断孔堰流、自由淹没流,并调用相应的模型进行流量计算。
如图7所示,数据模拟,该功能用于进行模拟校验,可以不接入任何传感器的情况下进行各种数据的模拟输入。
如图8所示,传感器参数设置,传感器采用485标准ModBus协议进行通信,每一种传感器的地址及ModBus协议的数据配置均在此实现,通过该配置可以自由与各类传感器进行对接及通信。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,包括远程测控单元、流量处理单元、测流单元、水位计,其中:
所述测流单元用于采集流速数据,并将该流速数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;
所述水位计用于采集水位数据,并将该水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;
所述远程测控单元用于获取流速数据、水位数据以及与互联网建立数据连接,并将所述流速数据和水位数据发送至流量处理单元。
所述流量处理单元内置水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线,用于获取流速数据、水位数据以及开度数据,并根据所述水道断面数据、该断面处的水位流量关系曲线、流速数据、水位数据以及开度数据来计算水流量数据,再将该水流量数据发送至远程测控单元。
2.基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据权利要求1所述的基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,所述测流单元采用电波或电磁流速仪,包括以下步骤:
首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置水位常量:水位标称值;若所述水位数据小于水位标称值时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量,若所述水位数据大于等于水位标称值或水位流量关系曲线导入失败时,则根据电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
3.基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据权利要求1所述的基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,所述测流单元采用ADCP或超声明渠流量计,包括以下步骤:
首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据小于水位标称值A且大于等于水位标称值B或水位流量关系曲线导入失败时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据大于水位标称值A小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
4.基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据权利要求1所述的基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,所述测流单元包括电波或电磁流速仪、ADCP或超声明渠流量计,还包括以下步骤:
首先将已知的水道断面数据以及该断面处的水位流量关系曲线导入所述流量处理单元;使用所述水位计采集该水道的水位数据,并将所述水位数据发送至流量处理单元;然后在所述流量处理单元中设置两个水位常量:水位标称值A、水位标称值B,且水位标称值A大于水位标称值B;若所述水位数据大于等于水位标称值A时,则根据所述电波或电磁流速仪的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值A大于等于水位标称值B时,则根据所述ADCP或超声明渠流量计的测量数据计算该水道的流量,若所述水位数据小于水位标称值B时,则根据所述水位流量关系曲线计算该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
5.根据权利要求1所述的基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,所述水位计包括上游水位计和下游水位计,所述上游水位计用于采集上游水位数据,并将该上游水位数据发送给所述远程测控单元或所述流量处理单元;所述下游水位计用于采集下游水位数据,并将该下游水位数据发送至流量处理单元;还包括闸门的开度监测模块,所述开度监测模块用于采集闸门的开度数据,并将该开度数据发送至流量处理单元,所述闸门的数量最多为32组。
6.基于天然断面的流量自动处理终端智能计流方法,根据权利要求5所述的基于天然断面的流量自动处理终端智能计流系统,其特征在于,包括以下步骤:
首先将已知的率定系数导入所述流量处理单元,使用所述上游水位计和下游水位计分别采集该水道的上游水位数据和下游水位数据,并将所述上游水位数据和下游水位数据发送至流量处理单元,同时通过开度监测模块采集闸门的开度数据,并将该开度数据也发送至流量处理单元;然后将所述率定系数、上游水位数据、下游水位数据以及开度数据代入计算模型中计算出该水道的流量;最后将测得的流量发送至远程测控单元,再由远程测控单元上传至后台。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200922 |
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