CN113419237A - 一种全断面雷达波测流系统及其测流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全断面雷达波测流系统，包括雷达波测流单体及与雷达波测流单体通信连接的控制中心，雷达波测流单体包括固定架、安装于的固定架的升降组件、与升降组件连接的雷达控制箱及配重件，升降组件包括卷扬机及一端绕设于卷扬机的连接线，连接线的另一端穿过雷达控制箱后与配重件固定连接，雷达控制箱与卷扬机通信连接；雷达控制箱实时检测离水高度，控制卷扬机工作并实时调节自身高度，雷达波测流单体将测得的数据回传至控制中心并计算得出河流的全断面数据。与相关技术相比，本发明提供的一种全断面雷达波测流系统，能够随水面涨落自动升降，环境适应性更强。本发明还提供了一种全断面雷达波测流方法。

Description

一种全断面雷达波测流系统及其测流方法

技术领域

本发明涉及水文监测技术领域，尤其涉及一种全断面雷达波测流系统及其测流方法。

背景技术

水文监测系统适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测，监测内容包括：水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。水文监测系统采用无线通讯方式实时传送监测数据，可以大大提高水文部门的工作效率。

传统的雷达波测流系统按照安装类型可分类为以下几种方式：

(1)、固定安装，这样的安装方式，通过将雷达波测流探头安装于桥上、岸边支架上或高空钢索吊装，在固定位置实时对水流进行监测。然而，这样的安装方式通常不能够调节高度，而当雷达波测流探头离水高度大于5米后，准确度、精度、抗干扰能力均有下降，严重时采集数据只能作为参考，同时，也受桥函流影响严重；

(2)、移动式安装，这样的安装方式，通过将雷达波测流探头安装在测流行车上，再将测流行车安装于水文站的行车架上或在河面上架设双钢丝平行缆道，共测流行车运行，而这样的方式适应性较差，只能安装在非暴涨暴落并且水位变幅较小、河流宽度较窄的河道上，如此一来，在水位变幅较大的河流上，安装过高则只能测高水位流速，低水位时则测不准或无法施测，安装过低则达不到行洪标准；

(3)、手持雷达枪测量，这样的方式无法适应无桥的河流、大江大河以及桥面离水面过高，水面波浪较大的河流，同时，实测人员的安全性能较低，容易发生安全事故。

也就是说，现有技术的雷达波测流系统存在雷达波探头不能跟随水面涨落自动升降、无法实现实时比测、无法同时解决高洪或低水位的问题，当出现雷达波探头与水平距离较大时信号强度会大幅降低，特别是在风雨天气时，干扰风速加大，几乎无法施测。

因此，有必要提供一种新的能够随水面涨落自动升降，环境适应性更强的一种全断面雷达波测流系统及其测流方法来解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够随水面涨落自动升降，环境适应性更强的一种全断面雷达波测流系统及其测流方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:

一种全断面雷达波测流系统，用于对河流的全断面进行实时监测，包括沿河流的端面往复移动的雷达波测流单体及设置于河岸的控制中心，所述控制中心与所述雷达波测流单体通信连接，所述雷达波测流单体包括固定架、安装于所述的固定架的升降组件、与所述升降组件连接的雷达控制箱及配重件，所述升降组件包括安装于所述固定架的卷扬机及一端绕设于所述卷扬机的连接线，所述连接线的另一端穿过所述雷达控制箱后与所述配重件固定连接，所述雷达控制箱与所述卷扬机通信连接；

工作时，所述雷达波测流单体沿河流的一侧运行至另一侧，所述雷达控制箱实时检测离水高度，控制所述卷扬机工作并实时调节自身高度，所述雷达波测流单体将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

优选的，所述雷达控制箱包括底座、固设于所述底座的阻尼液仓、安装于所述底座远离所述阻尼液仓一侧表面的雷达计量器、与所述雷达计量器连接的第一电源及贯穿所述阻尼液仓与所述底座的导滑管，所述连接线穿过所述导滑管后与所述配重件固定连接。

优选的，所述雷达控制箱还包括设置于所述导滑管靠近所述阻尼液仓一端的第一行程开关及设置于所述导滑管靠近所述底座一端的第二行程开关，所述第一行程开关控制所述雷达控制箱的升降上限，所述第二行程开关控制所述雷达控制箱的升降下限。

优选的，所述雷达控制箱还包括设置于所述阻尼液仓远离所述底座一侧并与所述阻尼液仓固定连接的第一太阳能板，所述第一太阳能板与所述第一电源电连接。

优选的，所述雷达波测流单体还包括设置于所述固定架固定连接的第二太阳能板，所述第二太阳能板与所述卷扬机电连接。

优选的，所述雷达控制箱的横截面呈圆形。

优选的，所述一种全断面雷达波测流系统还包括连接所述雷达控制箱与所述固定架的调平支撑组件，所述调平支撑组件包括设置于所述雷达控制箱与所述固定架之间的调平横杆及连接所述调平横杆与所述固定架的调平滑轮组，所述调平横杆与所述导滑管转动连接。

优选的，所述调平滑轮组包括设置于所述调平横杆两端的两个第一定滑轮、设置于所述第一定滑轮靠近所述导滑管一侧并与所述第一定滑轮间隔设置的两个第二定滑轮及嵌设于所述固定架内的两个第三定滑轮；

在所述调平滑轮组的安装过程中，缆线的一端固定于所述固定架，另一端依次穿过一所述第二定滑轮、一所述第一定滑轮、两所述第三定滑轮、另一所述第一定滑轮及另一所述第二定滑轮后固定于所述固定架。

优选的，所述雷达控制箱调节其自身与河面之间的间距保持在2m至3m。

一种全断面雷达波测流方法，提供如前述的一种全断面雷达波测流系统，包括如下步骤：

步骤S10、所述雷达波测流单体沿所述牵引绳索由河岸的一端向另一端滑动，所述雷达控制箱实时采集自身与河面之间的间距；

步骤S20、所述卷扬机根据所述雷达控制箱的数据实时调节所述雷达控制箱的高度；

步骤S30、所述雷达控制箱将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种全断面雷达波测流系统，通过设置所述升降组件，使得所述卷扬机与所述雷达控制箱相配合，用以实时调整所述雷达控制箱与水面之间的间距，避免雷达控制箱与水面之间的间距过远或过近，使得所述一种全断面雷达波测流系统能够适用于暴涨暴落流域，适应性更强；通过在所述雷达控制箱设置所述阻尼液仓，使得所述连接线经过所述阻尼仓与所述底座连接，所述阻尼仓内的阻尼液能够使得所述连接线保持稳定，提升了所述卷扬机距离调控的稳定性的同时，能够保证所述雷达计量器的测量精度，降低了环境对系统的影响，使得所述一种全断面雷达波测流系统能够适应大风大雨的环境；通过设置所述第一太阳能板与所述第二太阳能板，利用所述第一太阳能板与所述第二太阳能板将太阳能转换为电能，绿色环保；同时，所述雷达计量器的雷达波可与传统的缆道系统配合进行垂线测流，即利用所述雷达计量器与旋桨流速仪进行比测，同时利用两种方式同垂线同步测量，及时对所述雷达计量器的测量参数进行率定，并给出修正系数。

附图说明

图1为本发明提供的一种全断面雷达波测流系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种全断面雷达波测流系统的施测垂线示意图；

图3为本发明提供的一种全断面雷达波测流系统中雷达波测流单体的结构示意图；

图4为图1所示的一种全断面雷达波测流系统的A部分放大图；

图5为本发明提供的所述一种全断面雷达波测流系统中雷达控制箱的剖面图；

图6为图5所示的一种全断面雷达波测流系统的B部分放大图。

图中，100、一种全断面雷达波测流系统；10、支架组件；11、牵引绳索； 111、第一绳索；112、第二绳索；12、安装塔；13、滑轮组；131、第一主动滑轮；132、第二主动滑轮；133、从动滑轮；134、定位轮；20、雷达波测流单体；21、固定架；211、滑动轮；212、夹轮组；213、固定板；22、升降组件；221、卷扬机；223、连接线；224、第二电源；23、雷达控制箱；231、底座；232、阻尼液仓；233、雷达计量器；234、第一电源；235、导滑管；236、第一行程开关；237、第二行程开关；238、第一太阳能板；24、配重件；25、第二太阳能板；40、调平支撑组件；41、调平横杆；42、调平滑轮组；421、第一定滑轮；422、第二定滑轮；423、第三定滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。下述实验例和实施例用于进一步说明但不限于本发明。

请结合参阅图1至图6，本发明提供了一种全断面雷达波测流系统100，用于对河流的全断面进行实时监测，包括具有牵引绳索11的支架组件10、可沿所述牵引绳索11往复运动的雷达波测流单体20、设置于河岸的控制中心(图未示)及调平支撑组件40。其中，所述牵引绳索11架设于河流的两侧河岸。

所述支架组件10包括分别设置于两侧河岸的两个安装塔12及设置于所述安装塔12顶端的滑轮组13。

所述滑轮组13包括安装于一所述安装塔12的第一主动滑轮131、靠近所述第一主动滑轮131设置于同一所述安装塔12的第二主动滑轮132、设置于另一所述安装塔12的两个从动滑轮133及分别设置于两个所述安装塔 12的两个定位轮134。

所述牵引绳索11包括两端与河岸固定并依次穿过两个所述定位轮134 的第一绳索111及两端分别绕设于所述第一主动滑轮131与所述第二主动滑轮132的第二绳索112。其中，所述第二绳索112的中间部分依次经过两个所述从动滑轮133。

通过设置所述牵引绳索11与所述滑轮组13。在所述一种全断面雷达波测流系统100的工作过程中，所述第一绳索111主要起到导向与支撑的作用，同时，通过将所述第二绳索112依次绕过所述第一主动滑轮131、两个所述从动滑轮133及所述第二主动滑轮132，利用所述第一主动滑轮131与所述第二主动滑轮132的转动，带动所述第二绳索发生位置的变化，进而带动与所述第二绳索112固定连接的所述雷达波测流单体20沿所述第一绳索111进行滑动，最终起到监测河流全断面数据的作用。

所述雷达波测流单体20包括与所述牵引绳索11固定连接的固定架21、安装于所述固定架21的升降组件22、与所述升降组件22连接的雷达控制箱23、配重件24及设置于所述固定架21并与所述固定架21固定连接的第二太阳能板25。

所述固定架21包括设置于所述第一绳索111并与所述第一绳索111滑动连接的滑动轮211、设置于所述第二绳索112并与所述第二绳索112滑动连接的夹轮组212及设置于所述第二绳索112并与所述第二绳索112固定连接的固定板213。其中，所述夹轮组212设置于所述第二绳索112对应于所述第一主动滑轮131与所述从动滑轮133之间的部分，所述固定板213 设置于所述第二绳索112对应于所述第二主动滑轮132与所述从动滑轮133 之间的部分。

在所述一种全断面雷达波测流系统100的工作过程中，所述第一主动滑轮131或所述第二主动滑轮132在外部电机的驱动下旋转，使得所述第二绳索112的端部绕设于所述第一主动滑轮131或所述第二主动滑轮132，此时，所述固定板213在所述第二绳索112的带动下实现位移，所述夹轮组212夹紧所述第二绳索112并沿所述第二绳索112进行滑动，所述滑动轮211在所述第一绳索111上滑动。如此一来，通过所述第一绳索111及两段所述第二绳索112为所述固定架21提供了三道支撑，使得所述固定架 21的结构更为稳定，即使在离河较高的空中，也能承受风雨的侵袭，稳定性与可靠性更高。

所述升降组件22包括安装于所述固定架21的卷扬机221、一端绕设于所述卷扬机221的连接线223及与所述卷扬机221连接并为所述卷扬机221 供电的第二电源224。所述连接线223的另一端穿过所述雷达控制箱23后与所述配重件24固定连接，所述雷达控制箱23与所述卷扬机221通信连接。工作时，所述雷达波测流单体20沿所述牵引绳索11由河流的一侧运行至另一侧，所述雷达控制箱23实时检测离水高度，控制所述卷扬机221 工作并实时调节自身高度，所述雷达波测流单体20将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

优选的，在本实施方式中，所述雷达控制箱23实时向所述卷扬机221 传输信号进而调节自身与河面之间的间距，使得间距始终保持在2m至3m。如此设置，能够避免雷达控制箱23与水面之间的间距过远或过近，使得所述一种全断面雷达波测流系统100能够适用于暴涨暴落流域，适应性更强。

请具体参阅图5，所述雷达控制箱23包括底座231、固设于所述底座 231的阻尼液仓232、安装于所述底座231远离所述阻尼液仓232一侧表面的雷达计量器233、与所述雷达计量器233连接的第一电源234、贯穿所述阻尼液仓232与所述底座231的导滑管235、设置于所述导滑管235靠近所述阻尼液仓232一端的第一行程开关236、设置于所述导滑管235靠近所述底座231一端的第二行程开关237及设置于所述阻尼液仓232远离所述底座231一侧并与所述阻尼液仓232固定连接的第一太阳能板238。所述连接线223穿过所述导滑管235后与所述配重件24固定连接。

工作人员在使用前向所述阻尼液仓232内倒入阻尼液，通过使所述阻尼液仓232内的阻尼液与所述连接线223的接触，阻尼液的黏滞阻力会使所述连接线223的震动能量衰减，从而获得了较好的减震效果，适用于会因大风大雨而产生振动的河面环境中，保证了在振动环境中所述雷达控制箱23的测量精度，可靠性更强。

所述雷达计量器233测量河流端面的流速与流量数据。

所述第一行程开关236控制所述雷达控制箱23的升降上限。

所述第二行程开关237控制所述雷达控制箱23的升降下限。

所述第一太阳能板238与所述第一电源234电连接。

需要说明的是，由于所述一种全断面雷达波测流系统100采用为采用雷达波对河流端面进行测流，使得所述配重件24可以不进入河水，仅起到配重拉直所述连接线223的技术效果。当然，在本发明的其他实施方式中，所述配重件24可以进入河流，此时，由所述配重件24上的测流装置与所述雷达计量器233共同对河流进行测流，均在本发明的保护范围内。

优选的，在本实施方式中，所述雷达控制箱23的横截面呈圆形。也就是说，所述雷达控制箱23的侧壁呈圆弧状，如此设置，通过呈圆弧状的雷达控制箱23侧壁可以减小所述雷达控制箱23在挂设后承受的风力，进而尽量减小所述雷达控制箱23的摆动，提升测量的精准性。

优选的，在所述配重件24入水的情况下，所述配重件24可直接采用铅鱼缆道的铅鱼。

所述第二太阳能板25与所述第二电源224电连接并为所述第二电源 224的电源充电。

所述控制中心与所述雷达波测流单体20通信连接。

所述调平支撑组件40用于连接所述雷达控制箱23与所述固定架21，为所述雷达控制箱23提供支撑的同时，起到及时调平所述雷达控制箱23 的作用，进一步增加了所述一种全断面雷达波测流系统100的稳定性与可靠性。

具体的，所述调平支撑组件40包括设置于所述雷达控制箱23与所述固定架21之间的调平横杆41及连接所述调平横杆41与所述固定架21的调平滑轮组42。其中，所述调平横杆41与所述导滑管235转动连接。在所述调平支撑组件40的工作过程中，当架设于所述调平滑轮组42之间的缆线遇到风雨冲击时，因所述调平横杆41与所述导滑管235为转动连接，使得所述调平横杆41的摆动并不会影响到所述雷达控制箱23，进一步保证了所述雷达控制箱23的测量稳定性与天气适应性，使得所述一种全断面雷达波测流系统100即使在大风大雨的天气也能够提供稳定且准确的测量数据。

具体的，所述调平滑轮组42包括设置于所述调平横杆41两端的两个第一定滑轮421、设置于所述第一定滑轮421靠近所述导滑管235一侧并与所述第一定滑轮421间隔设置的两个第二定滑轮422及嵌设于所述固定架 21内并与所述固定架21转动连接的两个第三定滑轮423。

在所述调平滑轮组42的安装过程中，缆线的一端固定于所述固定架21，另一端依次穿过一所述第二定滑轮422、一所述第一定滑轮421、两所述第三定滑轮423、另一所述第一定滑轮421及另一所述第二定滑轮422后固定于所述固定架21。

本发明还提供了一种全断面雷达波测流方法，具体包括如下步骤：

步骤S10、所述雷达波测流单体沿所述牵引绳索由河岸的一端向另一端滑动，所述雷达控制箱实时采集自身与河面之间的间距；

步骤S20、所述卷扬机根据所述雷达控制箱的数据实时调节所述雷达控制箱的高度；

步骤S30、所述雷达控制箱将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

与现有技术相比，本发明提供的一种全断面雷达波测流系统，通过设置所述升降组件，使得所述卷扬机与所述雷达控制箱相配合，用以实时调整所述雷达控制箱与水面之间的间距，避免雷达控制箱与水面之间的间距过远或过近，使得所述一种全断面雷达波测流系统能够适用于暴涨暴落流域，适应性更强；通过在所述雷达控制箱设置所述阻尼液仓，使得所述连接线经过所述阻尼仓与所述底座连接，所述阻尼仓内的阻尼液能够使得所述连接线保持稳定，提升了所述卷扬机距离调控的稳定性的同时，能够保证所述雷达计量器的测量精度，降低了环境对系统的影响，使得所述一种全断面雷达波测流系统能够适应大风大雨的环境；通过设置所述第一太阳能板与所述第二太阳能板，利用所述第一太阳能板与所述第二太阳能板将太阳能转换为电能，绿色环保；同时，所述雷达计量器的雷达波可与传统的缆道系统配合进行垂线测流，即利用所述雷达计量器与旋桨流速仪进行比测，同时利用两种方式同垂线同步测量，及时对所述雷达计量器的测量参数进行率定，并给出修正系数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全断面雷达波测流系统，用于对河流的全断面进行实时监测，包括沿河流的端面往复移动的雷达波测流单体及设置于河岸的控制中心，所述控制中心与所述雷达波测流单体通信连接，其特征在于，所述雷达波测流单体包括固定架、安装于所述的固定架的升降组件、与所述升降组件连接的雷达控制箱及配重件，所述升降组件包括安装于所述固定架的卷扬机及一端绕设于所述卷扬机的连接线，所述连接线的另一端穿过所述雷达控制箱后与所述配重件固定连接，所述雷达控制箱与所述卷扬机通信连接；

工作时，所述雷达波测流单体沿河流的一侧运行至另一侧，所述雷达控制箱实时检测离水高度，控制所述卷扬机工作并实时调节自身高度，所述雷达波测流单体将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

2.根据权利要求1所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达控制箱包括底座、固设于所述底座的阻尼液仓、安装于所述底座远离所述阻尼液仓一侧表面的雷达计量器、与所述雷达计量器连接的第一电源及贯穿所述阻尼液仓与所述底座的导滑管，所述连接线穿过所述导滑管后与所述配重件固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达控制箱还包括设置于所述导滑管靠近所述阻尼液仓一端的第一行程开关及设置于所述导滑管靠近所述底座一端的第二行程开关，所述第一行程开关控制所述雷达控制箱的升降上限，所述第二行程开关控制所述雷达控制箱的升降下限。

4.根据权利要求3所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达控制箱还包括设置于所述阻尼液仓远离所述底座一侧并与所述阻尼液仓固定连接的第一太阳能板，所述第一太阳能板与所述第一电源电连接。

5.根据权利要求4所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达波测流单体还包括设置于所述固定架并与所述固定架固定连接的第二太阳能板，所述升降组件还包括与所述卷扬机连接并为所述卷扬机供电的第二电源，所述第二太阳能板与所述第二电源电连接。

6.根据权利要求2所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达控制箱的横截面呈圆形。

7.根据权利要求2所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述一种全断面雷达波测流系统还包括连接所述雷达控制箱与所述固定架的调平支撑组件，所述调平支撑组件包括设置于所述雷达控制箱与所述固定架之间的调平横杆及连接所述调平横杆与所述固定架的调平滑轮组，所述调平横杆与所述导滑管转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述调平滑轮组包括设置于所述调平横杆两端的两个第一定滑轮、设置于所述第一定滑轮靠近所述导滑管一侧并与所述第一定滑轮间隔设置的两个第二定滑轮及嵌设于所述固定架内并与所述固定架转动连接的两个第三定滑轮；

在所述调平滑轮组的安装过程中，缆线的一端固定于所述固定架，另一端依次穿过一所述第二定滑轮、一所述第一定滑轮、两所述第三定滑轮、另一所述第一定滑轮及另一所述第二定滑轮后固定于所述固定架。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达控制箱调节其自身与河面之间的间距始终保持在2m至3m。

10.一种全断面雷达波测流方法，提供如权利要求1的一种全断面雷达波测流系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10、所述雷达波测流单体沿河岸的一端向另一端滑动，所述雷达控制箱实时采集自身与河面之间的间距；

步骤S20、所述卷扬机根据所述雷达控制箱的数据实时调节所述雷达控制箱的高度；

步骤S30、所述雷达控制箱将滑动过程中测得的数据回传至所述控制中心，所述控制中心计算得出河流的全断面数据。

Images