CN210981436U

CN210981436U - 一种管道流量测量系统

Info

Publication number: CN210981436U
Application number: CN201922420476.1U
Authority: CN
Inventors: 沈欢; 武治国; 袁家虎; 黄昱; 张家铨; 潘凌; 游政园; 张春萍; 封雷; 周久
Original assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS; Wuhan Newfiber Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of CAS; Wuhan Newfiber Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型公开一种管道流量测量系统，包括测量装置和控制电路，其中管道流量测量系统安装于下水管道的顶部，可有效地避免下水管道内的水质、淤泥和垃圾的影响，所述测量装置包括非接触式单元和接触式单元，所述非接触式单元和所述接触式单元均用以测量下水道内的水位高度和液体流速，其中，所述非接触式单元包括非接触测距组件，所述非接触测距组件用以测量第一水位高度；所述控制电路电性连接所述非接触测距组件、所述接触式单元和所述非接触式单元，以在所述第一水位高度小于或者不小于预设值时，控制所述接触式单元或所述非接触式单元工作。针对下水管道内不同的液面状态，采取不同测量单元，以此提高测量结果的准确性。

Description

一种管道流量测量系统

技术领域

本实用新型涉及下水管道测量技术领域，特别涉及一种管道流量测量系统。

背景技术

现有技术中，用于下水道管道内的液位、流速、流量的测量方法十分繁多，且测量的结果并不是十分准确，因为现有的测量方式都是通过直接与流体接触来进行测量，这样的测量方式，往往会受到下管道内的水质、垃圾、淤泥等因素的影响，从而导致了测量结果的不准确，并且需要人工定期线下进行维护，维护成本高，进而导致实时监测成本的高昂。另一方面，下水管道内的液面状况十分复杂，现有的测量的方法不能在多种液面状态下都准确的测量出下水管道的水位高度和水流流速，进而导致下水管道的流量测量不准。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种管道流量测量系统，旨在解决现有技术中测量下水道管道内的液位、流速和流量不准的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种管道流量测量系统，包括：

测量装置，包括非接触式单元和接触式单元，所述非接触式单元和所述接触式单元均用以安装至下水道内的顶部，所述非接触式单元和所述接触式单元均用以测量下水道内的水位高度和液体流速，其中，所述非接触式单元包括非接触测距组件，所述非接触测距组件用以测量第一水位高度；以及，

控制电路，电性连接所述非接触测距组件、所述接触式单元和所述非接触式单元，以在所述第一水位高度不小于预设值时，控制所述接触式单元工作，以及在所述第一水位高度小于预设值时，控制所述非接触式单元工作。

可选地，所述非接触测距组件包括：

测距装置，所述测距装置电连接所述控制电路，所述测距装置用于发射超声波或电磁波；以及，

传输管道，设于下水管道顶部包括相互连通、且具有夹角的入射管道和反射管道，所述测距装置设于所述入射管道上，所述入射管道和所述反射管道连通处设有反射镜，所述反射镜用以将所述测距装置发射的超声波或电磁波从所述入射管道反射至所述反射管道。

可选地，所述入射管道的长度和所述反射管道的长度之和不小于所述测距装置的盲区距离。

可选地，所述非接触式单元还包括：雷达流速检测器，所述雷达流速检测器电连接所述控制电路，所述雷达流速检测器用于安装至下水管道的顶部，用以发射电磁波检测下水管道液面的流速。

可选地，所述接触式单元包括：雷达流速检测器，所述雷达流速检测器电连接所述控制电路，所述雷达流速检测器用于安装至下水管道的顶部，用以发射超声波检测下水管道液面的流速。

可选地，所述接触式单元还包括：压力水位计，所述压力水位计设于所述传输管道结构外，且所述压力水位计电连接所述控制电路。

可选地，所述管道流量测量系统还包括安装座，所述安装座用于安装至下水管道的顶部，且所述安装座用于所述测量装置和所述控制电路的安装。

可选地，所述管道流量测量系统还包括外壳，所述外壳套合于所述安装座，且所述测量装置和所述控制电路容置在所述外壳内，所述外壳开设有开口以供所述测量装置发射电磁波或超声波进行测量。

可选地，所述管道流量测量系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块电连接所述测量装置和所述控制电路。

可选地，所述网络通讯模块为简便式远程测控终端，安装于所述下水管的排水井的井壁。

本实用新型的技术方案中，通过所述非接触测距组件获取下水管道内的液面的水位高度，可准确区分出下水管道处于水位高度不小于预设值的满管状态和小于预设值的非满管状态，对应采取非接触式单元和接触式单元进行测量，并且测量装置安装在下水管道的顶部，有效地避免了下水管道内水质、淤泥和垃圾的影响，以此提高了对下水管道内液面的水位高度和水流流速测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的管道流量测量系统的一实施例的立体示意图；

图2为图1的仰视图示意图；

图3为图1的非接触测量测距组件的示意图；

图4为本实用新型提供的管道流量测量系统的一实施例工作环境示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	管道流量测量系统	10	测量装置
11	非接触式单元	12	接触式单元
				111	非接触测量测距组件	1111	测距装置
1112	传输管道	1113	入射管道
				1114	反射管道	112	雷达流速检测器
1115	反射镜	122	超声波流速检测器
				121	压力水位计	13	安装座
14	外壳	15	网络通讯模块

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

鉴于此，本实用新型提供一种管道流量测量系统，图1至图4为本实用新型提供的管道流量测量系统一实施例，请参阅图1至图4，在本实施例中，所述管道流量测量系统100包括测量装置10和控制电路(图中未标出)，所述测量装置10包括非接触式单元11和接触式单元12，所述非接触式单元11和所述接触式单元12均用以安装至下水道内的顶部，所述非接触式单元11和所述接触式单元12均用以测量下水道内的水位高度和液体流速，其中，所述非接触式单元11包括非接触测距组件111，所述非接触测距组件111用以测量第一水位高度。所述控制电路电性连接所述非接触测距组件111、所述接触式单元12和所述非接触式单元111，以在所述第一水位高度不小于预设值时，控制所述接触式单元工作，以及在所述第一水位高度小于预设值时，控制所述非接触式单元11工作。其中，所述非接触式单元11是指不与水面直接进行接触的测量设备，具体地，可以是采用测距装置和雷达流速测量检测器，通过向液面发送电磁波进行测量，也可是向液面发送超声波进行测量，测量设备到液面的距离和液面的流速。所述接触式单元12是指测量设备被液面所淹没时进行测量的设备，具体地，可以是压力水位计和超声波流速检测器，还可以是水位尺和压力流速感应器，所述第一水位高度是用来区分下水管道的液面状态，主要用来区分满管状态和非满管状态，在非满管状态时，采用所述非接触式单元11进行测量，可以避免下水管道内水质、垃圾和淤泥的影响，从而使得测量的结果更加的准确。但是非接触式单元在满管状态下，所述非接触式单元11被下水管道的液面所淹没，电磁波或者光难以在液面中传输，测量的结果不再准确，所以此时采用所述接触式单元12进行测量，可以得到更加准确的测量结果，测量第一水位高度的方法可以有很多种，可以采用所述非接触式单元11进行测量，也可以采用所述接触式单元12进行测量，但是考虑到下水管道的液面平常都处于非满管的状态，为了保证测量结果的准确性，此时采用所述非接触式单元11的所述非接触测距组件进行测量111。所述控制电路通过可编程开关与所述非接触测距组件111、所述接触式单元11和所述非接触式单元12进行电连接，从而实现对所述非接触测距组件111、所述接触式单元11和所述非接触式单元12开关控制和信息交互。

在本实施例中，当实际水位高度已知时，对应的下水管内的横截面的液面面积也是易于获得的，此时再结合水流流速，可直接计算流量，这属于本领域的公知常识，在此不再赘叙。

在本实施例的技术方案中，通过所述非接触测距组件111获取下水管道内的液面的水位高度，可准确区分出下水管道处于水位高度不小于预设值的满管状态和小于预设值的非满管状态，对应采取非接触式单元11和接触式单元12进行测量，并且测量装置安装在下水管道的顶部，有效地避免了下水管道内水质、淤泥和垃圾的影响，以此提高了对下水管道内液面的水位高度和水流流速测量的准确性。

进一步地，所述非接触测距组件111包括测距装置1111和传输管道1112，所述测距装置1111电连接所述控制电路，所述测距装置1111用于发射超声波或电磁波。通过测距装置1111发射超声波或者电磁波对测量到水面的距离，可以下水管道内水质、垃圾和淤泥的影响，从而使得测量的结果更加的准确，但是非接触式的测距装置都存在着测量盲区，也就是在距离发射源的一定距离内，不能进行测量或者是测量结果误差特别大，为了减小测量盲区的距离，在本实施例中，设置了传输管道，所述传输管道1112设于下水管道顶部包括相互连通、且具有夹角的入射管道1113和反射管道1114，所述测距装置1111设于所述入射管道1113上，所述入射管道1113和所述反射管道1114连通处设有反射镜1115，所述反射镜1115用以将所述测距装置1111发射的超声波或电磁波从所述入射管道1113反射至所述反射管道1114，如此设置，所述测距装置1111会先经过所述传输管道1112，再到液面，从而减小了所述测距装置1111的在设备外的盲区距离，当所述入射管道1113的长度和所述反射管道1114的长度之和不小于所述测距装置1111的盲区距离时，所述测距装置1111的盲区便位于设备之内了，即设备以外均为有效测量区域，对于安装环境或者安装空间有限制的情况，具有更强的适用性。并且，在本实施例中，在进行测量时，所述反射管道1114的管道口面对下水管道的液面，下水管道内的液面发生溅射时，有部分水流进入所述反射管道1114内，所述入射管道1113和所述反射管道1114具有夹角，所述测距装置1111安装在所述入射管道1113内，通过设置所述入射管道1113和所述反射管道1114的夹角可以有效避免溅射的水流接触到所述测距装置1111，当所述入射管道1113和所述反射管道1114的夹角为90度时，可以最大程度上的避免溅射的水流接触到所述测距装置1111。

进一步地，所述非接触式单元11还包括雷达流速检测器112，所述雷达流速检测器112电连接所述控制电路，一方面实现所述雷达流速检测器112被所述控制电路控制启停，另一方面实现所述雷达流速检测器112与所述控制电路的信息交互，所述雷达流速检测器112用于安装至下水管道的顶部，用以发射电磁波检测下水管道液面的流速。具体地，通过所述雷达流速检测器112向下水管道发射电磁波，所述雷达流速检测器112接收反射的电磁波并获取反射电磁波的中频信号频率，所述雷达流速检测器112设置有倾角传感器，用以检测发射的电磁波与水流实际方向的夹角，然后根据所述第三电磁波的发射频率、所述雷达天线的中频信号频率和所述第三电磁波与水流实际方向的夹角，获得所述水流流速，具体的计算公式为：

其中，V为水流流速，f_p为反射电磁波的中频信号频率，f₀为第三电磁波的发射频率，c₀为光速，a为第三电磁波与水流实际方向的夹角。

通过所述雷达流速检测器112测量下水管内的液体的水流流速，可以有效地避免了下水管道内的水质差、淤泥多和管道内的垃圾对测量结果的影响。从而提高了测量水流流速的准确性，进一步地，通过上述公式进行计算水流流速，只需准确地测出发射电磁波与水流实际方向的夹角和反射电磁波的中频信号频率即可准确地得出水流流速，需要获取的数据较少，流速测量结果准确。

在本实施例中，所述接触式单元12包括超声波流速检测器122，所述超声波流速检测器122检测器电连接所述控制电路，一方面实现所述超声波流速检测器122被所述控制电路控制启停，另一方面实现所述超声波流速检测器122与所述控制电路的信息交互，所述超声波流速检测器122用于安装至下水管道的顶部，用以发射超声波检测下水管道液面的流速，采用所述雷达流速检测器112进行检测下水管道液面的流速，在满管的状态下，所述雷达流速检测器112被液面所淹没，电磁波在水中衰减速度非常快，甚至不能在水中进行传播，此时测量的水流流速的结果不再准确，但是超声波在水中衰减速度较慢，从而可以准确地测量出水流流速的结果。

进一步地，所述接触式单元12还包括压力水位计121，所述压力水位计121设于所述入射管道1113下方，当下水管道的内的液面淹没所述入射管道1113时，此时，所述测距装置1111距离液面的距离小于测量的盲区距离，测量的水位高度不再准确，这时，所述压力水位计121设于所述入射管道1113的下方，所述压力水位计121也被液面所淹没，所述压力水位计121测量出所处位置的压力，下水管道内的液面主要为水，密度是已知的，地心加速度也是已知的，在压力已知的情况下，可以直接换算出所述压力水位计121所处的液面深度，具体的换算公式，这属于现有技术，在此不再赘叙，进一步地，所述压力水位计121到下水管道底部的距离是已知的，因此在知道所述压力水位计121所处的液面深度之后，下水管道的实际水位高度为两者之和。并且将所述压力水位计121在所述入射管道1113的下方，所述入射管道1113安装于下水管道的顶部，可以有效地防止所述压力水位计121受到下水管道内的淤泥、垃圾的影响，从而保证了测量结果的准确性。

为了方便所述管道流量测量系统100安装至下水管道的顶部，所述管道流量测量系统100还包括安装座13，所述安装座13用于安装至下水管道的顶部，且所述安装座13用于所述测量装置10和所述控制电路的安装，如此设置，只需先将所述测量装置10和所述控制电路安装至所述安装座13，再将所述安装座13安装至下水管道的顶部，即可完成所述管道流量测量系统100的安装，简化了安装步骤。

为了保护所述安装座13上的所述测量装置10和所述控制电路不受下水管道内的液面的垃圾的影响，所述管道流量测量系统100还包括外壳14，所述外壳14套合于所述安装座13，且所述测量装置10和所述控制电路容置在所述外壳14内，所述外壳14开设有开口以供所述测量装置10发射电磁波或超声波进行测量，如此设置，所述外壳14可将下水管道内的垃圾隔绝在所述外壳14之外，当所述测量装置10包括所述压力水位计121时，还可以在所述外壳14的底部开设一个开口，以供液面浸没所述压力水位计121。

进一步地，为将所述测量装置10测量的结果向外界进行传输，所述管道流量测量系统100还包括网络通讯模块15，所述网络通讯模块15电连接所述测量装置10和所述控制电路，以此实现所述网络通讯模块15与所述测量装置10和所述控制电路之间的双向通讯，具体地，所述网络通讯模块15与所述测量装置10和所述控制电路可以通过RS485接口进行连接通讯。

一般使用所述网络通讯模块15，是将所述网络通讯模块15安装在地面上，然后通过电缆线进行连接，为了不破坏地面，所述网络通讯模块15还可以采取简便式远程测控终端，将所述简便式远程测控终端安装于所述下水管的排水井的井壁，如此设置，可以避免破坏地面，减少安装成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种管道流量测量系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述非接触测距组件包括：

3.如权利要求2所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述入射管道的长度和所述反射管道的长度之和不小于所述测距装置的盲区距离。

4.如权利要求1所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述非接触式单元还包括：雷达流速检测器，所述雷达流速检测器电连接所述控制电路，所述雷达流速检测器用于安装至下水管道的顶部，用以发射电磁波检测下水管道液面的流速。

5.如权利要求1所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述接触式单元包括：超声波流速检测器，所述超声波流速检测器电连接所述控制电路，所述超声波流速检测器用于安装至下水管道的顶部，用以发射超声波检测下水管道液面的流速。

6.如权利要求2所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述接触式单元还包括：压力水位计，所述压力水位计设于所述入射管道下方，且所述压力水位计电连接所述控制电路。

7.如权利要求1所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述管道流量测量系统还包括安装座，所述安装座用于安装至下水管道的顶部，且所述安装座用于所述测量装置和所述控制电路的安装。

8.如权利要求7所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述管道流量测量系统还包括外壳，所述外壳套合于所述安装座，且所述测量装置和所述控制电路容置在所述外壳内，所述外壳开设有开口以供所述测量装置发射电磁波或超声波进行测量。

9.如权利要求1所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述管道流量测量系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块电连接所述测量装置和所述控制电路。

10.如权利要求9所述的管道流量测量系统，其特征在于，所述网络通讯模块为简便式远程测控终端，安装于下水管的排水井的井壁。