CN116147720A - 一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，涉及流量监测技术领域。该基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，包括选择要监测流量的管段，在管段的两端窨井位置处分别确定进口端测量点和出口端测量点，在进口端测量点和出口端测量点分别设置一台超声波液位计，通过信息传送模块将检测信号传送至中央处理器，采用边缘计算模式进行流量的计算。本发明安装方便、不对水流产生影响，精度超过超声波流量计，由于采用非水下接触式检测方法，可在复杂工况下采集数据，使用寿命长、维护量大幅度降低，解决了常规多普勒流量监测设备需要安装在管道底部，需要频繁开井盖清理附着在传感器上的杂物，维护量极大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及流量监测技术领域，具体为一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统。
背景技术
涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，设于路基下修筑于路面以下的排水孔道，通过这种结构可以让水从公路的下面流过。用于跨越天然沟谷洼地排泄洪水，或横跨大小道路作为人、畜和车辆的立交通道，或农田灌溉作为水渠。圆形管涵被广泛用于交通领域，在公路、铁路等下面输送雨水。
目前对城市排水管网的流量监控采用人工现场测量的方法和常规的流量监测系统。人工测量监测能力和时效较差，从采集信息到分析出相关信息需要时间较长，且工作人员需要休息，无法全天进行监测，不能及时优化调度排水管网的运行状态，常规的流量监测系统中的流量监测装置的探头朝着来水方向，水中的杂质会遮挡或堵塞监测探头，造成流量监测数据不准确。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，解决了常规的流量监测系统中的流量监测装置的探头朝着来水方向，水中的杂质会遮挡或堵塞监测探头，造成流量监测数据不准确的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，包括流量监测模块、信息传输模块、中央处理器和远程监控模块，
所述流量监测模块包括两个超声波液位计，超声波液位计用于监测涵管内的液位变化；
所述信息传送模块电性连接至超声波液位计，所述信息传送模块用于将超声波液位计的液位数据传送至中央处理器；
所述中央处理器接收信息传输模块的电信号，然后将电信号进行计算处理，得出流量数据；
所述远程监控模块采用红外摄像头，红外摄像头设置在超声波液位计的外侧，通过红外摄像头检测超声波液位计所在位置处的环境变化，并将实时信息通过信息传输模块传送至中央处理器。
优选地，所述流量检测模块和远程监控模块连接至信息传输模块，所述信息传送模块连接至中央处理器。
优选地，所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、wifi通讯模块以及R485通讯模块中的任一一种。
优选地，所述超声波液位计和红外摄像头电性连接至通讯电缆，通讯电缆电性连接至中央处理器。
本发明还提供一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测方法，方法应用于所述的排水管网流量监测系统，包括以下操作步骤：
S1：选择要监测流量的管段，在管段的两端窨井位置处分别确定进口端测量点和出口端测量点；
S2：在进口端测量点和出口端测量点分别设置一台超声波液位计，超声波液位计连接至信息传送模块，通过信息传送模块将检测信号传送至中央处理器；
S3：中央处理器接受的液位数据，然后根据以下公式，采用边缘计算模式进行流量的计算：
其中：hL—是指进水口到出水口水头损失，即上游液位与下游液位之间的液位差，单位为英尺，
Ku—是一个常数，等于29，单位为英尺，
N—是涵洞材料的曼宁粗糙度系数，它是无量刚的，
L—是涵管的长度，单位为英尺，
R—是涵管满流时的水力半径，单位为英尺，
A—为涵管的流动横截面积，单位为英尺，
P—是涵管的周长，单位为英尺，
Ke—是所使用的管道入口类型的损失系数，它是无量刚的，
V—是涵管内的流速，单位为英尺/秒；
S4：根据S3)中的计算步骤得出管涵内的V，然后根据中央处理器采集的液位数据h，根据以下公式得出流量Q：Q＝hV。
优选地，所述S3)中的Ku是一个常数，对应单位为英尺时，Ku的数值是29，对于单位是米时，Ku的数值是19.63。
有益效果
本发明具有以下有益效果：该基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，安装方便、不受任何条件影响、不对水流产生影响，精度超过超声波流量计，由于采用非水下接触式检测方法，可在复杂工况下采集数据，使用寿命长、维护量大幅度降低，解决了常规多普勒流量监测设备需要安装在管道底部，由于窨井内的复杂工作环境，需要频繁开井盖清理附着在传感器上的杂物，维护量极大的问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明系统流程图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-图2，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，包括流量监测模块、信息传输模块、中央处理器和远程监控模块，流量检测模块和远程监控模块连接至信息传输模块，所述信息传送模块连接至中央处理器；
所述流量监测模块包括两个超声波液位计，超声波液位计用于监测涵管内的液位变化；
所述信息传送模块电性连接至超声波液位计，所述信息传送模块用于将超声波液位计的液位数据传送至中央处理器；
所述中央处理器接收信息传输模块的电信号，然后将电信号进行计算处理，得出流量数据，超声波液位计和红外摄像头电性连接至通讯电缆，通讯电缆电性连接至中央处理器；
所述远程监控模块采用红外摄像头，红外摄像头设置在超声波液位计的外侧，通过红外摄像头检测超声波液位计所在位置处的环境变化，并将实时信息通过信息传输模块传送至中央处理器。
具体的，所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、wifi通讯模块以及R485通讯模块中的任一一种。
使用时(工作时)，包括以下操作步骤：
S1：选择要监测流量的管段，在管段的两端窨井位置处分别确定进口端测量点和出口端测量点；
S2：在进口端测量点和出口端测量点分别设置一台超声波液位计，超声波液位计连接至信息传送模块，通过信息传送模块将检测信号传送至中央处理器；
S3：中央处理器接受的液位数据，然后根据以下公式，采用边缘计算模式进行流量的计算：
其中：hL—是指进水口到出水口水头损失，即上游液位与下游液位之间的液位差，单位为英尺，
Ku—是一个常数，对应单位为英尺时，Ku的数值是29，对于单位是米时，Ku的数值是19.63
N—是涵洞材料的曼宁粗糙度系数，它是无量刚的，
L—是涵管的长度，单位为英尺，
R—是涵管满流时的水力半径，单位为英尺，
A—为涵管的流动横截面积，单位为英尺，
P—是涵管的周长，单位为英尺，
Ke—是所使用的管道入口类型的损失系数，它是无量刚的，
V—是涵管内的流速，单位为英尺/秒；
S4：根据S3)中的计算步骤得出管涵内的V，然后根据中央处理器采集的液位数据h，根据以下公式得出流量Q：Q＝hV。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，包括流量监测模块、信息传输模块、中央处理器和远程监控模块，其特征在于：
所述流量监测模块包括两个超声波液位计，超声波液位计用于监测涵管内的液位变化；
所述信息传送模块电性连接至超声波液位计，所述信息传送模块用于将超声波液位计的液位数据传送至中央处理器；
所述中央处理器接收信息传输模块的电信号，然后将电信号进行计算处理，得出流量数据；
所述远程监控模块采用红外摄像头，红外摄像头设置在超声波液位计的外侧，通过红外摄像头检测超声波液位计所在位置处的环境变化，并将实时信息通过信息传输模块传送至中央处理器。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，其特征在于：所述流量检测模块和远程监控模块连接至信息传输模块，所述信息传送模块连接至中央处理器。
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，其特征在于：所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、wifi通讯模块以及R485通讯模块中的任一一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，其特征在于：所述超声波液位计和红外摄像头电性连接至通讯电缆，通讯电缆电性连接至中央处理器。
5.一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测方法，方法应用于如权利要求1-7任意一项所述的排水管网流量监测系统，其特征在于：包括以下操作步骤：
S1：选择要监测流量的管段，在管段的两端窨井位置处分别确定进口端测量点和出口端测量点；
S2：在进口端测量点和出口端测量点分别设置一台超声波液位计，超声波液位计连接至信息传送模块，通过信息传送模块将检测信号传送至中央处理器；
S3：中央处理器接受的液位数据，然后根据以下公式，采用边缘计算模式进行流量的计算：
其中：hL—是指进水口到出水口水头损失，即上游液位与下游液位之间的液位差，单位为英尺，
Ku—是一个常数，等于29，单位为英尺，
N—是涵洞材料的曼宁粗糙度系数，它是无量刚的，
L—是涵管的长度，单位为英尺，
R—是涵管满流时的水力半径，单位为英尺，
A—为涵管的流动横截面积，单位为英尺，
P—是涵管的周长，单位为英尺，
Ke—是所使用的管道入口类型的损失系数，它是无量刚的，
V—是涵管内的流速，单位为英尺/秒；
S4：根据S3)中的计算步骤得出管涵内的V，然后根据中央处理器采集的液位数据h，根据以下公式得出流量Q：Q＝hV。
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算模式的双井液位式流量监测系统，其特征在于：所述S3)中的Ku是一个常数，对应单位为英尺时，Ku的数值是29，对于单位是米时，Ku的数值是19.63。
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