CN209841034U - 一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，包括双轨缆道、测流车、监测基站和服务器，所述测流车上设有第一控制器、车载蓄电池、车载充放电电路、充电接口、电机驱动电路、步进电机、滑轮以及第一短距离通信模块，所述测流车下方设置有雷达流速仪，监测基站设置在一侧岸边的立柱上，所述监测基站内设置有充电桩、第二短距离通信模块、无线通信模块和第二控制器，所述充电桩上设置有与所述充电接口相对应充电插座，所述服务器与所述无线通信模块无线通信连接，本实用新型可自动在线监测河道流速流量，无需人工参与，监测基站中设置充电桩，可以对测流车进行充电，真正实现全天候的在线河道测流作业。

Description

一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及水文仪器技术领域，具体涉及一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置。

背景技术

水文部门常年对河道的流速和流量进行观测，河道的流速和流量数据是重要的水文信息，对河道周边的发展规划起到重要作用。目前采用的测流手段通常为固定式测流，固定式测流是在桥梁上固定安装多个测流仪，通过对各测流仪获得的数据进行综合处理分析而得到测流结果，但一个河道断面上需要安装多个测流仪，这势必大大增加了测量与维护的成本，难以推广普及。还有一些水文站在河道流量测验中采用缆道方式流速仪法，缆道方式流速仪法需要悬吊铅鱼，测流时铅鱼和流速仪需要入水，但其在缆道上的运动时是通过两侧岸边拉结的牵引绳的拉拽来实现的，而这种移动的方式十分笨拙，牵引设备复杂，测流成本较高。且在洪水汛期，因流速仪容易被水中的漂浮物冲击，导致其测流功能失效，影响河道测流作业，另外，现有的自驱式雷达测流装置仅使用一个行走轮在主索上移动，运行过程中不平稳，且测流仪器自带电池，使用寿命短，充电不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，来解决现有的缆道式测流装置结构复杂，测流作业效率低，测流装置运行不平稳，以及充电不方便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，包括缆道、测流车、监测基站和服务器，其中，

缆道，架设在河道两岸的立柱之间，且设置为双轨；

测流车，所述测流车上设有第一控制器、车载蓄电池、车载充放电电路、充电接口、电机驱动电路、步进电机、滑轮以及第一短距离通信模块，所述测流车下方设置有雷达流速仪，所述测流车通过滑轮支撑于双轨缆道上，所述第一控制器与雷达流速仪、电机驱动电路和第一短距离通信模块均电连接，所述电机驱动电路与步进电机电连接，所述步进电机驱动所述滑轮沿缆道滚动，所述充电接口通过车载充放电电路为车载蓄电池充电，车载蓄电池通过车载充放电电路分别为电机驱动电路、第一短距离通信模块、第一控制器以及雷达流速仪供电；

监测基站，设置在一侧岸边的立柱上，所述监测基站内设置有充电桩、第二短距离通信模块、无线通信模块和第二控制器，所述充电桩上设置有与所述充电接口相对应充电插座，所述第二短距离通信模块与所述第一短距离通信模块通信连接，所述监测基站外侧设置有用于监测河道水位的水位传感器，所述第二控制器与充电桩、第二短距离通信模块、水位传感器和无线通信模块均电连接；

服务器，所述服务器与所述无线通信模块无线通信连接。

进一步的，所述监测基站顶部设置有太阳能电池板，所述基站内还设置有基站充放电电路和基站蓄电池，所述太阳能电池板通过基站充放电电路为基站蓄电池充电；所述基站蓄电池通过基站充放电电路为无线通信模块、第二短距离通信模块、第二控制器、水位传感器以及充电桩供电。

进一步的，所述测流车上还设置有防护环。

进一步的，所述第一短距离通信模块、第二短距离通信模块均可收发包括蓝牙、WiFi、Zigbee、红外、433m无线模块和LORA中任意一种信号。

进一步的，所述无线通信模块可以收发包括GPRS、3G、4G、5G中任意一种信号。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可自动在线监测河道流速等水文参数，无需人工参与，大大提高了测流作业效率。当河道中有较多漂浮物、水质浑浊或者水流流速过快时，以及在汛期发洪水期间，本实用新型均可正常工作，测量结果准确性有保障。

2、本实用新型通过在双轨缆道上架设测流车，并在测流车上设置防护环，可以使测流车在缆道上平稳的往复运动，简化了测流设备，测量和维护成本大大降低。

3、通过在测流车上设置充电接口，并在河道一侧的监测基站中设置充电桩，可以对测流车进行充电，同时利用监测基站上的太阳能电池板可以为各个模块持续供电，真正实现全天候的在线河道测流作业。

附图说明

图1为测流车的一结构示意图；

图2为测流车的另一结构示意图；

图3为装置工作流程图；

图4为河道剖面示意图。

图中：1-缆道，11-立柱，2-测流车，20-防护环，21-第一控制器，22-车载蓄电池，23-车载充放电电路，24-充电接口，25-电机驱动电路，26-步进电机，27-滑轮，28-第一短距离通信模块，29-雷达流速仪，3-监测基站，31-充电桩，32-第二短距离通信模块，33-无线通信模块，34-第二控制器，35-充电插座，36-水位传感器，37-太阳能电池板，38-基站充放电电路，39-基站蓄电池，4-服务器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照附图1-4所示，本实用新型实施例公开了一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，包括缆道1、测流车2、监测基站3和服务器4，其中，缆道1架设在河道两岸的立柱11之间，且设置为双轨；测流车2上设有第一控制器21、车载蓄电池22、车载充放电电路23、充电接口24、电机驱动电路25、步进电机26、滑轮27以及第一短距离通信模块28，所述测流车2下方设置有雷达流速仪29，所述测流车2通过滑轮27支撑于双轨缆道1上，所述第一控制器21与雷达流速仪29、电机驱动电路25和第一短距离通信模块28均电连接，所述电机驱动电路25与步进电机26电连接，所述步进电机26驱动所述滑轮27沿缆道1滚动，所述充电接口24通过车载充放电电路23为车载蓄电池22充电，车载蓄电池22通过车载充放电电路23分别为电机驱动电路25、第一短距离通信模块28以及雷达流速仪29供电；监测基站3设置在一侧岸边的立柱11上，所述监测基站3内设置有充电桩31、第二短距离通信模块32、无线通信模块33和第二控制器34，所述充电桩31上设置有与所述充电接口24相对应充电插座35，所述第二短距离通信模块32与所述第一短距离通信模块28通信连接，所述监测基站3外侧设置有用于监测河道水位的水位传感器36，所述第二控制器34与第二短距离通信模块32、充电桩31、水位传感器36和无线通信模块33均电连接；服务器4，所述服务器4与所述无线通信模块33无线通信连接。通过在本实施例中设置双轨电缆，可以方便测流车2在电缆上平稳滑动，通过测流车2内的车载蓄电池22可以为第一控制器21、步进电机26和第一短距离通信模块28进行供电，利用第一控制器21可以控制车载蓄电池22通过车载充放电电路23向电机驱动电路25供电，并由电机驱动电路25向步进电机26供电，来驱动滑轮27沿缆道1滑动，同时由测流车2底部的雷达流速仪29对河道测流点进行流速测量，并有第一控制器21计算测流点距离河道初始点的距离，第一控制器21将所获取的数据通过第一短距离通信模块28传输给第二短距离通信模块32，第二短距离通信模块32接收到测流点数据后传输给第二控制器34，第二控制器34通过水位传感器36获取河道水位值，并根据河道断面表获取测流点的河底高程值，通过计算获得测流点水深，并根据计算公式求得河道总流量。当河道测流任务结束后，第一控制器21会控制测流车2向监测基站3的充电桩31靠近，通过测流车2上的充电接口24与充电插座35相连接进行充电。第二控制器34将计算获得的河道剖面总流量数据通过无线通信模块33发送给服务器4，完成一轮测流任务。

在本实施例中，所述监测基站3顶部设置有太阳能电池板37，所述基站内还设置有基站充放电电路38和基站蓄电池39，所述太阳能电池板37通过基站充放电电路38为基站蓄电池39充电；所述基站蓄电池39通过基站充放电电路38为无线通信模块33、第二短距离通信模块32、第二控制器34、水位传感器36以及充电桩31供电。利用太阳能电池板37可以进行太阳能发电，通过基站充放电电路38为基站蓄电池39充电，基站蓄电池39可以满足监测基站3中的无线通信模块33、第二短距离通信模块32、第二控制器34、水位传感器36的电能需求，同时也可以向充电桩31进行供电，以供测流车2充电.

作为另一个实施例，监测基站3也可以选择接入交流市电，在没有阳光的情况下，为监测基站3提供电能，满足测流车2的电能需求，可以保证多模式下全天候作业。

在本实施例中，所述测流车2上还设置有防护环20。大大提高了测流车2的测流安全性，确保了测流作业的顺利实施。

在本实施例中，所述第一短距离通信模块28、第二短距离通信模块32均可收发包括蓝牙、WiFi、Zigbee、红外和433m无线模块和LORA中任意一种信号。

进一步的，所述无线通信模块33可以收发包括GPRS、3G、4G、5G中任意一种信号。

本实施例的工作原理是：

测流车2在缆道1的初始点开始测量，步进电机26的驱动滑轮27转动，由此驱动测流车2沿缆道1向对岸滑动，测流车2底部的雷达流速仪29根据第一控制器21设定的河道测流点位置进行河面测流点流速V测量，第一控制器21根据滑轮27在缆道1上转动的圈数来获取当前测流点距离河道初始点的距离L，第一控制器21将所获取的测流点的流速V和与初始点距离L，这些测量数据由第一控制器21通过第一短距离通信模块28传输给第二短距离通信模块32，第二短距离通信模块32接收到测流点数据后传输给第二控制器34，第二控制器34通过水位传感器36获取河道水位值H，此值为河面到黄海高程的距离，为一定值，并根据河道断面表获取测流点的河底高程值h_w，通过计算获得测流点水深h₀＝H-h_w，雷达流速仪29依次在断面垂线测点进行流速采集,例如获得第一个采样点，得到岸边距离L1，流速为V1,水深H1,一直到终点流速为Vn,水深Hn,岸边距离Ln,根据河流流量测验规范要求,第二控制器34可以计算出：

剖面1面积S1＝(0+H1)*L1/2,

剖面2面积S2＝(H1+H2)*(L2-L1)/2,

剖面3面积S3＝(H2+H3)*(L3-L2)/2,

依次类推，到剖面n面积为：Sn＝(H(n-1)+Hn)*(Ln-L(n-1))/2,

剖面n+1面积为S(n+1)＝(Hn+0)*(河流宽度-Ln)/2。

依次可以计算出每个剖面的流量为，剖面1流量Q1＝a*V1*S1(a为岸边系数，常量，根据不同河岸选择的一个经验值)，剖面2流量为Q2＝(V1+V2)*S2/2,剖面3流量为Q3＝(V2+V3)*S3/2,以此类推，剖面n流量为：Qn＝(V(n-1)+Vn)*Sn/2,剖面n+1流量为：Q(n+1)＝a*Vn*S(n+1)。

将Q1，Q2…Qn,Q(n+1)累加即可得到整个河道剖面的流量Q＝Q1+Q2+…+Qn+Q(n+1)。

由第二控制器34计算获得的河道剖面总流量数据通过无线通信模块33发送给服务器4进行数据存档。服务器4在接受到数据后，可以根据实际作业需要再次发送河道测流作业信号，并由无线通信模块33接受后，传输给第二控制器34，并第二控制器34通过第二短距离通信模块32传递给第一控制器21，第一控制器21接受到指令后，驱动测流车2滑动，同时启动雷达流速仪29工作。

当测流车2完成测流任务后，第一控制器21会自动控制测流车2向监测基站3靠近，并将测流车2上的充电接口24靠近充电桩31上的充电插座35进行充电，以待下一次进行测流任务；监测基站3顶部的太阳能电池板37会产生太阳能电力，并对监测基站3中的基站蓄电池39进行充电，以满足测流装置用电需求。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，包括缆道、测流车、监测基站和服务器，其特征在于：其中，

缆道，架设在河道两岸的立柱之间，且设置为双轨；

测流车，所述测流车上设有第一控制器、车载蓄电池、车载充放电电路、充电接口、电机驱动电路、步进电机、滑轮以及第一短距离通信模块，所述测流车下方设置有雷达流速仪，所述测流车通过滑轮支撑于双轨缆道上，所述第一控制器与雷达流速仪、电机驱动电路和第一短距离通信模块均电连接，所述电机驱动电路与步进电机电连接，所述步进电机驱动所述滑轮沿缆道滚动，所述充电接口通过车载充放电电路为车载蓄电池充电，车载蓄电池通过车载充放电电路分别为电机驱动电路、第一短距离通信模块、第一控制器以及雷达流速仪供电；

监测基站，设置在一侧岸边的立柱上，所述监测基站内设置有充电桩、第二短距离通信模块、无线通信模块和第二控制器，所述充电桩上设置有与所述充电接口相对应充电插座，所述第二短距离通信模块与所述第一短距离通信模块通信连接，所述监测基站外侧设置有用于监测河道水位的水位传感器，所述第二控制器与充电桩、第二短距离通信模块、水位传感器和无线通信模块均电连接；

服务器，所述服务器与所述无线通信模块无线通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，其特征在于：所述监测基站顶部设置有太阳能电池板，所述基站内还设置有基站充放电电路和基站蓄电池，所述太阳能电池板通过基站充放电电路为基站蓄电池充电；所述基站蓄电池通过基站充放电电路为无线通信模块、第二短距离通信模块、第二控制器、水位传感器以及充电桩供电。

3.根据权利要求1所述的一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，其特征在于：所述测流车上还设置有防护环。

4.根据权利要求1所述的一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，其特征在于：所述第一短距离通信模块、第二短距离通信模块均可收发包括蓝牙、WiFi、Zigbee、红外、433m无线模块和LORA中任意一种信号。

5.根据权利要求1所述的一种全自动缆道式雷达流速流量测量装置，其特征在于：所述无线通信模块可以收发包括GPRS、3G、4G、5G中任意一种信号。