CN117760505B - 一种水体流量的无人检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及流量检测的技术领域，公开一种水体流量的无人检测方法及装置，方法包括：基于吊索上悬挂的不可移动流速仪的流量检测，获取水体的第一流速数据；基于连接至不可移动流速仪的可移动信标的运动检测，获取水体的第二流速数据；基于设置于不可移动流速仪上的测距装置，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；按照第一设定算法，根据第一流速数据和第二流速数据计算出水体最终流量数据；第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；检测时间增加，α的值越小，β的值越大。本申请提高了河道水体流量检测的精准度。

Description

一种水体流量的无人检测方法及装置

技术领域

本申请涉及流量检测的领域，尤其是涉及一种水体流量的无人检测方法及装置。

背景技术

河道流量的检测方式有多种，其中，有一种方式采用的是吊索式流速仪，在河道或渠道两端设置吊索，吊索上悬挂流速仪，在岸上设置牵引、驱动、操纵机构，由人来控制吊索上的流速仪逐点按不同深度进行测量；可以采集测量时的流速、水位、流量数据。

但是悬挂的流速仪存在弊端，流速仪到达河道待测的设定位置后，整体来看流速仪相对于吊索是不可移动的，位置有局限性，由于流速仪容易受到风力、风向、水流向、水流速度、河道杂质或其他因素的影响，根据单一吊索悬挂的流速仪测得的结果容易存在偏差，因此导致河道流量的检测也存在误差。

发明内容

为了提高河道水体流量检测的精准度，本申请提供一种水体流量的无人检测方法及装置。

一方面，本申请提供的一种水体流量的无人检测方法，采用如下的技术方案：

一种水体流量的无人检测方法，包括如下步骤：

基于吊索上悬挂的不可移动流速仪的流速检测，获取水体的第一流速数据；

基于连接至所述不可移动流速仪的可移动信标的运动检测，获取水体的第二流速数据；

基于设置于所述不可移动流速仪上的测距装置，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；

按照第一设定算法，根据所述第一流速数据和所述第二流速数据计算出水体最终流量数据；所述第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为所述不可移动流速仪对应的计算加权值，β为所述可移动信标对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大。

通过采用上述技术方案，通过不可移动流速仪获得相对静止位置的水体流速，并结合可移动信标的运动，获取动态位置的水体流速，采用动静结合的方式，实现对水体流速的测定，从而结合水体的横截面积S，获得相对准确的水体流量，以减少水体流量的检测误差。

可选地，所述获取水体的第二流速数据的方法包括：

将所述可移动信标通过收卷牵引绳装置连接至所述不可移动流速仪处；

计算所述收卷牵引绳装置释放卷绳过程中的实时速度v1=释放的长度/释放的时间；

计算释放过程中设定时间段内的实时速度v1和加速度a1，当加速度a1为0时，计算实时速度v1的均值V1；

所述第二流速数据=K×均值V1，其中K为调节常数。

通过采用上述技术方案，由于可移动信标杠放置于水体中至跟随水体流动的过程中，会存在一段加速度，当加速度为0时，再计算均值，以使得卷绳释放的速度与水流的速度误差相对较小，从而有利于实现更加精准的计算水体的流速。

可选地，所述收卷牵引绳装置包括设置在所述不可移动流速仪上的壳体，所述壳体内转动连接有绕线柱，所述壳体上设置有电连接至控制系统的驱动电机，所述驱动电机的动力轴同轴固定连接至所述绕线柱；所述绕线柱上绕设有卷绳，所述卷绳靠近所述绕线柱的一端固定连接至所述绕线柱，所述卷绳远离所述绕线柱的端部固定连接至所述可移动信标；所述壳体上设置有用于夹紧所述卷绳的电磁夹，所述电磁夹电连接至控制系统；所述壳体上转动连接有滚轮，所述滚轮贴合所述卷绳并跟随所述卷绳转动，所述壳体上设置有用于计数所述滚轮转动圈数的霍尔传感器或编码器，所述霍尔传感器或所述编码器电连接至所述控制系统。

通过采用上述技术方案，收卷的卷绳位于不可移动流速仪上时，有利于保持可移动信标的质量相对稳定，不容易发生变化，减少外界的干扰因素对流速获取的干扰；在释放的过程中，控制系统先控制电磁夹夹紧卷绳，从而实现对卷绳的锁定，当开始释放卷绳时，打开电磁夹；利用滚轮和霍尔传感器或者编码器实现对释放的卷绳长度进行测量，同时，控制系统可以计时电磁夹打开的时间，从而判断卷绳的释放速度，从而间接判断可移动信标的移动速度，即水体的流速。收卷时，利用驱动电机实现对卷绳的收纳，方便操作。

可选地，所述收卷牵引绳装置包括设置在所述可移动信标上的壳体，所述壳体内设置有绕线柱，所述绕线柱上绕设有卷绳，所述卷绳的一端固定连接至所述绕线柱，另一端固定连接至所述不可移动流速仪上设置的收卷电机，所述收卷电机电连接至所述控制系统；所述壳体上设置有用于夹紧所述卷绳的电磁夹，所述电磁夹电连接至控制系统；所述壳体上转动连接有滚轮，所述滚轮贴合所述卷绳并跟随所述卷绳转动，所述壳体上设置有用于计数所述滚轮转动圈数的霍尔传感器或编码器，所述霍尔传感器或所述编码器电连接至所述控制系统；所述卷绳包括通电信号的电缆，所述电磁夹通过所述电缆电连接至所述控制系统，所述霍尔传感器或编码器通过所述电缆电连接至所述控制系统。

通过采用上述技术方案，收卷的卷绳位于可移动信标上时，在释放的过程中，逐渐减轻重量的收卷牵引绳装置，有利于减小受到阻力，从而有利于使得可移动信标的速度更加适配于水体的流速，从而有利于提高数据的准确度；在释放的过程中，控制系统先控制电磁夹夹紧卷绳，从而实现对卷绳的锁定，当开始释放卷绳时，打开电磁夹；利用滚轮和霍尔传感器或者编码器实现对释放的卷绳长度进行测量，同时，控制系统可以计时电磁夹打开的时间，从而判断卷绳的释放速度，从而间接判断可移动信标的移动速度，即水体的流速。收卷时，利用收卷电机实现对卷绳的收纳，方便操作。

可选地，所述卷绳的外径尺寸由靠近所述可移动信标的一端至所述不可移动流速仪处逐渐减小，所述卷绳设置为不吸水的绳。

通过采用上述技术方案，卷绳由粗到细，利于优化卷绳在水中受到的阻力，释放时，壳体内随着放线的进行，壳体内的空腔越来越大，水进入壳体后，壳体逐渐下沉，壳体受到外界风力的干扰较小，因此使得流速数据逐渐精准。不吸水的绳，便于收纳，减少阻力，且方便维护和更换。

可选地，所述第一设定算法包括：

基于所述测距装置测得所述水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数。

通过采用上述技术方案，根据水体的宽度的均值调节最终流量数据，水体宽度越宽，流量越大，以提高检测数据的准确性。

可选地，所述第一设定算法还包括：

基于设于所述可移动信标上且电连接至所述控制系统的拉力传感器，实时获取所述卷绳上的拉力F；

计算设定时间内，所述拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数。

通过采用上述技术方案，拉力均值越大，意味着流速越快，从而意味着流量越大，因此根据卷绳的拉力均值，对检测数据进行自适应优化，以提高检测数据的准确性。

另一方面，本申请提供的一种水体流量的无人检测装置，采用如下的技术方案：

一种水体流量的无人检测装置，包括如下模块：

第一流速数据获取模块，基于吊索上悬挂的不可移动流速仪的流速检测，获取水体的第一流速数据；

第二流速数据获取模块，基于连接至所述不可移动流速仪的可移动信标的运动检测，获取水体的第二流速数据；

测距计算模块，基于设置于所述不可移动流速仪上的测距装置，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；

最终流量数据计算模块，按照第一设定算法，根据所述第一流速数据和所述第二流速数据计算出水体最终流量数据；所述第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为所述不可移动流速仪对应的计算加权值，β为所述可移动信标对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大。

通过采用上述技术方案，通过不可移动流速仪获得相对静止位置的水体流速，并结合可移动信标的运动，获取动态位置的水体流速，采用动静结合的方式，实现对水体流速的测定，从而结合水体的横截面积S，获得相对准确的水体流量，以减少水体流量的检测误差。

可选地，还包括：

宽度优化模块，基于所述测距装置测得所述水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数；

拉力优化模块，基于设于所述可移动信标上且电连接至所述控制系统的拉力传感器，实时获取所述卷绳上的拉力F；计算设定时间内，所述拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数。

通过采用上述技术方案，根据水体的宽度的均值，以及拉力均值，调节最终流量数据，水体宽度越宽，拉力均值越大，流量越大，对检测数据进行自适应优化，以提高检测数据的准确性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：采用动态检测数据结合静态检测数据，提高对水体流速检测的准确度，且根据测距装置测得的水体尺寸数据，从而实现对水体流量的计算；且根据水体的宽度和水体的流速优化检测参数，从而实现更加精准的数据检测。

附图说明

图1是本申请一种水体流量的无人检测方法的方法步骤图。

图2是本申请一种水体流量的无人检测方法中，获取水体的第二流速数据的方法步骤图。

图3是本申请实施例中，水体流量的无人检测装置的结构示意图。

图4是本申请实施例中，收卷牵引绳装置的第一种结构的沿俯视方向的剖视图。

图5是本申请实施例中，收卷牵引绳装置的第一种结构的沿侧视方向的剖视图。

图6是电磁夹的结构示意图。

图7是本申请实施例中，收卷牵引绳装置的第二种结构沿俯视方向的剖视图。

图8是本申请一种水体流量的无人检测装置的模块图。

附图标记：1、第一流速数据获取模块；2、第二流速数据获取模块；3、测距计算模块；4、最终流量数据计算模块；5、宽度优化模块；6、拉力优化模块；7、测距装置；8、拉力传感器；9、控制系统；10、不可移动流速仪；11、可移动信标；12、收卷牵引绳装置；121、壳体；122、绕线柱；123、卷绳；124、出线口；125、电磁夹；126、编码器；127、滚轮；128、驱动电机；129、收卷电机；13、载体；14、线圈；15、铁芯；16、夹持机构；17、弹性复位件；18、控制电路板。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

本申请实施例公开一种水体流量的无人检测方法，参照图1和图3，包括如下步骤：

基于吊索上悬挂的不可移动流速仪10的流速检测，获取水体的第一流速数据；不可移动流速仪10是一种测量水体速度的仪器，被固定在吊索下方的位置，相对吊索无法移动，且置于河流、溪流或其他流动的水体中，测量水体的流速、流向、水深和温度等信息。本实施例中，可以采用超声波流速仪、电磁流速仪或热线流速仪等。不可移动流速仪10的载体13为船体，置于水体的表面，测量仪器位于船体的下方，且置于水体中。

基于连接至不可移动流速仪10的可移动信标11的运动检测，获取水体的第二流速数据；可移动信标11为可以在水体中跟随水体流动而进行移动的可漂流结构，本实施例中可移动信标11设置为球状结构，浮于水面之下，球状的结构根据设置有一定的重量，在随着水体漂流的过程中，为了减少风阻的影响，设置有密度大于水体的材质，同时也设置有密度小于水的材质，比如泡沫或者气泡等，以平衡可移动信标11的浮力。具体的比例可以根据水体的实际密度、温度和盐度等因素来调节。可移动信标11连接至不可移动流速仪10，从而实现对水体进行更加全面和准确的速度测量，以实现不同位置的流速的测量，有利于实现对水体的连续监测和自动记录，获得更加全面的流速数据，提高测量的效率和准确性。

基于设置于不可移动流速仪10上的测距装置7，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；测距装置7可以采用激光测距仪、超声波测距仪、电容式测距仪或红外测距仪，可以对水流的宽度和深度等尺寸进行测量。

按照第一设定算法，根据第一流速数据和第二流速数据计算出水体最终流量数据；第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为不可移动流速仪10对应的计算加权值，β为可移动信标11对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大。综合考虑不可移动流速仪10和可移动信标11采集的流速数据，从而获得更加准确和可靠的数据，通过调整α和β的值，可以调整不可移动流速仪10和可移动信标11对最终流量数据的贡献；比如，在初始阶段，由于可移动信标11存在加速度至速度逐渐趋于稳定的状态的过程，因此，初始阶段，不可移动流速仪10对应的加权值α较大，随着时间的推移，调整可移动信标11对应的加权值β，从而有助于实现更加准确的结果测定。

通过不可移动流速仪10获得相对静止位置的水体流速，并结合可移动信标11的运动，获取动态位置的水体流速，采用动静结合的方式，实现对水体流速的测定，从而结合水体的横截面积S，获得相对准确的水体流量，以减少水体流量的检测误差。

参照图2和图3，获取水体的第二流速数据的方法包括：

将可移动信标11通过收卷牵引绳装置12连接至不可移动流速仪10处；即，可移动信标11通过收卷牵引绳装置12中可收卷的牵引绳连接不可移动流速仪10的载体13上，收卷方便可移动信标11进行回收。

计算收卷牵引绳装置12释放卷绳123过程中的实时速度v1=释放的长度/释放的时间；释放的长度和释放的时间可以由收卷牵引绳装置12来进行实时测量。

计算释放过程中设定时间段内的实时速度v1和加速度a1，当加速度a1为0时，计算实时速度v1的均值V1；第二流速数据=K×均值V1，其中K为调节常数。由于可移动信标11杠放置于水体中至跟随水体流动的过程中，会存在一段加速度；当加速度为0时，再计算均值，以使得卷绳123释放的速度与水流的速度误差相对较小，从而有利于实现更加精准地计算水体的流速。

收卷牵引绳装置12包括两种结构：

第一种结构：

参照图4和图5，收卷牵引绳装置12包括安装在不可移动流速仪10上的壳体121，壳体121整体呈球状结构。壳体121内通过轴承转动连接有绕线柱122，绕线柱122上绕设有卷绳123。壳体121上安装有电连接至控制系统9的驱动电机128，驱动电机128的动力轴同轴固定连接至绕线柱122，用于带动绕线柱122进行转动。壳体121上设置有出线口124，卷绳123靠近绕线柱122的一端固定连接至绕线柱122上，卷绳123远离绕线柱122的端部穿出出线口124并固定连接至可移动信标11。为了实现对卷绳123的位置锁定，壳体121上安装有用于夹紧卷绳123的电磁夹125，电磁夹125电连接至控制系统9，通过控制系统9控制电磁夹125的同断电，从而实现对卷绳123的夹持和释放。为了实现对卷绳123释放长度的计算，壳体121上位于出线口124处转动连接有滚轮127，滚轮127贴合卷绳123并跟随卷绳123的释放进行转动，且利用滚轮127减少了卷绳123与壳体121之间的摩擦力。壳体121上对应滚轮127的位置安装有用于计数滚轮127转动圈数的霍尔传感器或编码器126，霍尔传感器或编码器126电连接至控制系统9，本实施例以编码器126为例再附图中展示。当滚轮127转动时，传感器或编码器126会记录滚轮127转过的角度或圈数。控制系统9接收来自霍尔传感器或编码器126的信号，并根据这些信号控制电磁夹125和驱动电机128的动作。

参照图4和图6，电磁夹125包括线圈14、铁芯15、夹持机构16和弹性复位件17，线圈14绕设在骨架上，线圈14通电后产生磁场；铁芯15置于线圈14中进行，当线圈14产生磁场时，铁芯15会被磁化，从而增强产生的磁场。夹持机构16由金属材料制成，当产生电磁场后，夹持机构16会被吸附，从而夹紧卷绳123，使得卷绳123被锁定。弹性复位件17的一端固定在夹持架构上，另一端固定在线圈14骨架的安装处。当需要释放卷绳123时，线圈14断电，夹持机构16在弹性复位件17的作用下复位，从而实现对卷绳123的锁定和释放。

收卷的卷绳123位于不可移动流速仪10上时，有利于保持可移动信标11的质量相对稳定，不容易发生变化，减少外界的干扰因素对流速获取的干扰；在释放的过程中，控制系统9先控制电磁夹125夹紧卷绳123，从而实现对卷绳123的锁定，当开始释放卷绳123时，打开电磁夹125；利用滚轮127和霍尔传感器或者编码器126实现对释放的卷绳123长度进行测量，同时，控制系统9可以计时电磁夹125打开的时间，从而判断卷绳123的释放速度，从而间接判断可移动信标11的移动速度，即水体的流速。收卷时，利用驱动电机128实现对卷绳123的收纳，方便操作。

第二种结构：

参照图7，收卷牵引绳装置12包括设置在可移动信标11上的壳体121，壳体121整体呈球状结构，置于可移动信标11内部。壳体121内通过轴承转动连接有绕线柱122，绕线柱122上绕设有卷绳123，卷绳123的一端固定连接至绕线柱122，另一端固定连接至不可移动流速仪10的载体13上，载体13上安装有电连接至控制系统9的收卷电机129，卷绳123绕设在收卷电机129的转动轴上，用于根据控制系统9的控制收卷卷绳123。

为了实现对卷绳123的位置锁定，壳体121上安装有用于夹紧卷绳123的电磁夹125，电磁夹125同图5和图6中的结构，图5主要用于展示电磁夹125和卷绳123的位置；电磁夹125电连接至控制系统9，通过控制系统9控制电磁夹125的通断电，从而实现对卷绳123的夹持和释放。为了实现对卷绳123释放长度的计算，壳体121上位于出线口124处转动连接有滚轮127，滚轮127贴合卷绳123并跟随卷绳123的释放进行转动，且利用滚轮127减少了卷绳123与壳体121之间的摩擦力。壳体121上对应滚轮127的位置安装有用于计数滚轮127转动圈数的霍尔传感器或编码器126，霍尔传感器或编码器126电连接至控制系统9。当滚轮127转动时，传感器或编码器126会记录滚轮127转过的角度或圈数。控制系统9接收来自霍尔传感器或编码器126的信号，并根据这些信号控制电磁夹125和收卷电机129的动作。此外，为了方便移动的卷绳123牵引装置上电信号的传输，卷绳123包括通电信号的电缆。卷绳123有如下几种实施方式：第一种，卷绳123即为电信号线，实现牵引的同时，还能够实现电信号的传输和供电。第二中，卷绳123还包括普通的钓鱼线材质的线，为不吸水的线，电线扎绑于不吸水的线表面，或者绕设于不吸水的线表面。壳体121内还设置有控制电路板18，用于电连接至电线、电磁夹125和编码器126等，从而实现电信号的传输。

收卷的卷绳123位于可移动信标11处时，在释放的过程中，逐渐减轻重量的收卷牵引绳装置12，有利于减小受到阻力，从而有利于使得可移动信标11的速度更加适配于水体的流速，从而有利于提高数据的准确度。在释放卷绳123的过程中，控制系统9先控制电磁夹125夹紧卷绳123，从而实现对卷绳123的锁定，当开始释放卷绳123时，打开电磁夹125；利用滚轮127和霍尔传感器或者编码器126实现对释放的卷绳123长度进行测量。同时，控制系统9可以计时电磁夹125打开的时间，从而判断卷绳123的释放速度，从而间接判断可移动信标11的移动速度，即水体的流速。收卷时，利用收卷电机129实现对卷绳123的收纳，方便操作。

卷绳123除了可以设置为粗细一致的绳子，在其他实施方式中，为了优化卷绳123在水体中收到的阻力，卷绳123的外径尺寸由靠近可移动信标11的一端至不可移动流速仪10处逐渐减小。卷绳123由粗到细，利于优化卷绳123在水中受到的阻力，释放时，壳体121内随着放线的进行，壳体121内的空腔越来越大，水进入壳体121后，壳体121逐渐下沉。一般电缆和卷绳123由塑料制成，密度小于水的密度，因此，水置换入壳体121后，壳体121会下沉。壳体121下沉后，壳体121受到外界风力的干扰较小，因此使得流速数据逐渐精准。不吸水的绳，便于收纳，减少阻力，且方便维护和更换。

此外，由于卷绳123的粗细会发生改变，现有的电磁夹125的夹持力度也需要适应性做出调整，因此，控制系统9可以分析滚轮127转动的圈数，计算出卷绳123的收卷或释放进度，并据此调整电磁夹125的夹持力和驱动电机128的转速。

本实施例中，在其他实施方式中，第一设定算法还可以替换为：

基于测距装置7测得水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数，单位为“m^-1”；均值L1的单位为“m”，米。

由于水体宽度越宽，则流量越大，因此，根据水体的宽度的均值调节最终流量数据，以提高检测数据的准确性。

在其他实施方式中，第一设定算法还可以替换为：

基于设于可移动信标11上且电连接至控制系统9的拉力传感器8，实时获取卷绳123上的拉力F；计算设定时间内，拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数，单位为“N”；均值F1的单位为“N”，牛。

由于卷绳123上的拉力均值越大，意味着流速越快，从而意味着流量越大，因此根据卷绳123的拉力均值，对检测数据进行自适应优化，以提高检测数据的准确性。

本申请实施例公开一种水体流量的无人检测装置，参照图8，包括如下模块：

第一流速数据获取模块1，基于吊索上悬挂的不可移动流速仪10的流速检测，获取水体的第一流速数据；不可移动流速仪10是一种测量水体速度的仪器，被固定在吊索下方的位置，相对吊索无法移动，且置于河流、溪流或其他流动的水体中，测量水体的流速、流向、水深和温度等信息。本实施例中，可以采用超声波流速仪、电磁流速仪或热线流速仪等。不可移动流速仪10的载体13为船体，置于水体的表面，测量仪器位于船体的下方，且置于水体中。

第二流速数据获取模块2，基于连接至不可移动流速仪10的可移动信标11的运动检测，获取水体的第二流速数据。可移动信标11为可以在水体中跟随水体流动而进行移动的可漂流结构，本实施例中可移动信标11设置为球状结构，浮于水面之下，球状的结构根据设置有一定的重量，在随着水体漂流的过程中，为了减少风阻的影响，设置有密度大于水体的材质，同时也设置有密度小于水的材质，比如泡沫或者气泡等，以平衡可移动信标11的浮力。具体的比例可以根据水体的实际密度、温度和盐度等因素来调节。可移动信标11连接至不可移动流速仪10，从而实现对水体进行更加全面和准确的速度测量，以实现不同位置的流速的测量，有利于实现对水体的连续监测和自动记录，获得更加全面的流速数据，提高测量的效率和准确性。

测距计算模块3，基于设置于不可移动流速仪10上的测距装置7，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S。测距装置7可以采用激光测距仪、超声波测距仪、电容式测距仪或红外测距仪，可以对水流的宽度和深度等尺寸进行测量。

最终流量数据计算模块4，按照第一设定算法，根据第一流速数据和第二流速数据计算出水体最终流量数据；第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为不可移动流速仪10对应的计算加权值，β为可移动信标11对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大。综合考虑不可移动流速仪10和可移动信标11采集的流速数据，从而获得更加准确和可靠的数据，通过调整α和β的值，可以调整不可移动流速仪10和可移动信标11对最终流量数据的贡献；比如，在初始阶段，由于可移动信标11存在加速度至速度逐渐趋于稳定的状态的过程，因此，初始阶段，不可移动流速仪10对应的加权值α较大，随着时间的推移，调整可移动信标11对应的加权值β，从而有助于实现更加准确的结果测定。

通过不可移动流速仪10获得相对静止位置的水体流速，并结合可移动信标11的运动，获取动态位置的水体流速，采用动静结合的方式，实现对水体流速的测定，从而结合水体的横截面积S，获得相对准确的水体流量，以减少水体流量的检测误差。

为了不断提高对数据检测的精准度，还包括宽度优化模块5和拉力优化模块6。

宽度优化模块5，基于测距装置7测得水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数；

拉力优化模块6，基于设于可移动信标11上且电连接至控制系统9的拉力传感器8，实时获取卷绳123上的拉力F；计算设定时间内，拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数。

根据水体的宽度的均值，以及拉力均值，调节最终流量数据，水体宽度越宽，拉力均值越大，流量越大，对检测数据进行自适应优化，以提高检测数据的准确性。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种水体流量的无人检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于吊索上悬挂的不可移动流速仪(10)的流速检测，获取水体的第一流速数据；

基于连接至所述不可移动流速仪(10)的可移动信标(11)的运动检测，获取水体的第二流速数据；

基于设置于所述不可移动流速仪(10)上的测距装置(7)，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；

按照第一设定算法，根据所述第一流速数据和所述第二流速数据计算出水体最终流量数据；所述第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为所述不可移动流速仪(10)对应的计算加权值，β为所述可移动信标(11)对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大；

所述获取水体的第二流速数据的方法包括：

将所述可移动信标(11)通过收卷牵引绳装置(12)连接至所述不可移动流速仪(10)处；

计算所述收卷牵引绳装置(12)释放卷绳(123)过程中的实时速度v1=释放的长度/释放的时间；

计算释放过程中设定时间段内的实时速度v1和加速度a1，当加速度a1为0时，计算实时速度v1的均值V1；

所述第二流速数据=K×均值V1，其中K为调节常数。

2.根据权利要求1所述的水体流量的无人检测方法，其特征在于，所述收卷牵引绳装置(12)包括设置在所述不可移动流速仪(10)上的壳体(121)，所述壳体(121)内转动连接有绕线柱(122)，所述壳体(121)上设置有电连接至控制系统(9)的驱动电机(128)，所述驱动电机(128)的动力轴同轴固定连接至所述绕线柱(122)；所述绕线柱(122)上绕设有卷绳(123)，所述卷绳(123)靠近所述绕线柱(122)的一端固定连接至所述绕线柱(122)，所述卷绳(123)远离所述绕线柱(122)的端部固定连接至所述可移动信标(11)；所述壳体(121)上设置有用于夹紧所述卷绳(123)的电磁夹(125)，所述电磁夹(125)电连接至控制系统(9)；所述壳体(121)上转动连接有滚轮(127)，所述滚轮(127)贴合所述卷绳(123)并跟随所述卷绳(123)转动，所述壳体(121)上设置有用于计数所述滚轮(127)转动圈数的霍尔传感器或编码器(126)，所述霍尔传感器或所述编码器(126)电连接至所述控制系统(9)。

3.根据权利要求1所述的水体流量的无人检测方法，其特征在于，所述收卷牵引绳装置(12)包括设置在所述可移动信标(11)上的壳体(121)，所述壳体(121)内设置有绕线柱(122)，所述绕线柱(122)上绕设有卷绳(123)，所述卷绳(123)的一端固定连接至所述绕线柱(122)，另一端固定连接至所述不可移动流速仪(10)上设置的收卷电机(129)，所述收卷电机(129)电连接至控制系统(9)；所述壳体(121)上设置有用于夹紧所述卷绳(123)的电磁夹(125)，所述电磁夹(125)电连接至控制系统(9)；所述壳体(121)上转动连接有滚轮(127)，所述滚轮(127)贴合所述卷绳(123)并跟随所述卷绳(123)转动，所述壳体(121)上设置有用于计数所述滚轮(127)转动圈数的霍尔传感器或编码器(126)，所述霍尔传感器或所述编码器(126)电连接至所述控制系统(9)；所述卷绳(123)包括通电信号的电缆，所述电磁夹(125)通过所述电缆电连接至所述控制系统(9)，所述霍尔传感器或编码器(126)通过所述电缆电连接至所述控制系统(9)。

4.根据权利要求2或3所述的水体流量的无人检测方法，其特征在于，所述卷绳(123)的外径尺寸由靠近所述可移动信标(11)的一端至所述不可移动流速仪(10)处逐渐减小，所述卷绳(123)设置为不吸水的绳。

5.根据权利要求1所述的水体流量的无人检测方法，其特征在于，将权利要求1中的所述第一设定算法替换为：

基于所述测距装置(7)测得所述水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数。

6.根据权利要求1所述的水体流量的无人检测方法，其特征在于，将权利要求1中的所述第一设定算法替换为：

基于设于所述可移动信标(11)上且电连接至控制系统(9)的拉力传感器(8)，实时获取卷绳(123)上的拉力F；

计算设定时间内，所述拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数。

7.一种水体流量的无人检测装置，其特征在于，包括如下模块：

第一流速数据获取模块(1)，基于吊索上悬挂的不可移动流速仪(10)的流速检测，获取水体的第一流速数据；

第二流速数据获取模块(2)，基于连接至所述不可移动流速仪(10)的可移动信标(11)的运动检测，获取水体的第二流速数据；

测距计算模块(3)，基于设置于所述不可移动流速仪(10)上的测距装置(7)，获取水体的尺寸参数，并计算出水体的横截面积S；

最终流量数据计算模块(4)，按照第一设定算法，根据所述第一流速数据和所述第二流速数据计算出水体最终流量数据；所述第一设定算法包括：最终流量数据=α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据；其中，α为所述不可移动流速仪(10)对应的计算加权值，β为所述可移动信标(11)对应的计算加权值；随着检测时间的增加，α的值越来越小，β的值越来越大；

其中，所述获取水体的第二流速数据的方法包括：

将所述可移动信标(11)通过收卷牵引绳装置(12)连接至所述不可移动流速仪(10)处；

计算所述收卷牵引绳装置(12)释放卷绳(123)过程中的实时速度v1=释放的长度/释放的时间；

计算释放过程中设定时间段内的实时速度v1和加速度a1，当加速度a1为0时，计算实时速度v1的均值V1；

所述第二流速数据=K×均值V1，其中K为调节常数。

8.根据权利要求7所述的水体流量的无人检测装置，其特征在于，还包括：

宽度优化模块(5)，基于所述测距装置(7)测得所述水体的实时宽度尺寸L，并计算均值L1，最终流量数据=b×L1×（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据），其中，b为调节参数；

拉力优化模块(6)，基于设于所述可移动信标(11)上且电连接至控制系统(9)的拉力传感器(8)，实时获取卷绳(123)上的拉力F；计算设定时间内，所述拉力F的均值F1，根据均值F1优化最终流量数据，最终流量数据=（α×S×第一流速数据+β×S×第二流速数据）×F1/c，其中，c为调节参数。