CN211014340U - 一种喉道流量智能监测及报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喉道流量智能监测及报警装置。该装置包括测流装置和终端数据处理报警系统，测流装置包括呈L形直圆筒，L形直圆筒在竖直方向并列为一同材料的竖向直筒，竖向直筒在竖直方向有一条梯形槽，梯形槽内部竖直方向做齿条处理，梯形金属柱在靠近顶部位置挖空一梯形槽壁挖空长方体，挖空部位安装一齿轮；终端数据处理报警系统包括信号接收器、解调装置及数据处理报警系统，其中信号接收器接收压力传感器发射的电信号，解调装置将电信号调解为数字信号并传入数据处理系统中。本实用新型提供的喉道流量智能监测及报警装置，可自动识别喉道流速是否有问题，若有问题则发出报警信号，节省人力物力并达到智能识别的效果。

Description

一种喉道流量智能监测及报警装置

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，具体涉及到灌区配水系统的喉道测流装置。

背景技术

水利工程是控制和调配自然界的地表水和地下水，达到兴利除害目的而修建的工程，也称为水工程。明渠均匀流指水流中各点流速的大小、方向都沿流程不变的明渠水流，或者说流线为相互平行的直线的明渠水流。明渠均匀流具有过水断面的形状、尺寸和水深沿流程不变，过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不变，水流的动能修正系数和流速水头也沿流程不变，由于水深和断面平均流速沿流程不变，所以总水头线、水面线(即测压管水头线)和渠底是三条相互平行的直线。

人们多通过明渠来测量水流流速和流量，而由于某些原因人为故意或非人为原因对渠道测流造成较大的影响，如人为把某些障碍物安放在测流装置前，使水流发生水跃造成测量流量值小于实际值，进而影响人们的生产生活，因此研发一种喉道流量智能监测及报警装置。无需人工可自动识别喉道流速是否有问题，如若有问题则发出报警信号。节省人力物力并达到智能识别的效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有渠道测量流速、流量的缺陷，提供一种喉道流量智能监测及报警装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；包括测流装置、终端数据处理报警系统。所述测流装置包括呈L形直圆筒，L形直圆筒在竖直方向并列为一同材料的竖向直筒，竖向直筒在竖直方向有一条梯形槽，梯形槽内部竖直方向做齿条处理，梯形槽内安装梯形金属柱，梯形金属柱标有尺度，梯形金属柱在靠近顶部位置挖空一长方体，挖空部位安装一齿轮，齿轮通过轴承与电机相连，电机通过导线与第二电源、遥控信号处理模块连接形成闭合通路，电机、导线、第二电源与遥控信号处理模块通过第二密闭箱与水流隔离，梯形槽壁与齿轮接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承直径宽度的长方体处理，电机齿轮与梯形槽齿条啮合在一起，装置可沿竖向直筒上下滑动，梯形金属柱将装置安装在渠底，梯形金属柱底盘通过螺丝将装置固定在渠底。L形直圆筒水平方向位于渠道上游处为开口处理，水流可流入圆筒内，竖向顶部封闭处理，且布设压力传感器，竖向直筒底部为开口处理，水流可流入直筒内，顶部同样封闭处理，且同样布设压力传感器。压力传感器通过导线与第一电源相连，其中压力传感器、导线、第一电源由第一密闭箱与水流隔离，形成密闭空间，第一密闭箱底部水平板与L形直圆筒、竖向直筒顶部紧密接触，且水流无法进入第一密闭箱内部。所述第一密闭箱有一隔板与L形直圆筒顶部高度相同，水平放置，将第一电源与导线安置于隔板上。

所述终端数据处理报警系统包括信号接收器、解调装置及数据处理报警系统，其中信号接收器接收压力传感器发射的电信号，解调装置将电信号调解为数字信号并传入数据处理系统中。通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块接收后执行相应的命令，使齿轮转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块会记录齿轮向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度h₄，系统将计算值自动录入系统数据库。数据处理系统依据输入渠道的相关参数(糙率n渠宽b水力坡降i)运用水力学计算公式，计算L形直圆筒压力值F₁对应水深 h₁,竖向直筒压力值F₂对应水深h₂。由于L形直圆筒与竖向直筒几何尺寸较小，且测量为同一高度相应流态下动水压力与静水压力值，因此可计算该测点流速值V₁＝2g(h₂-h₁)^1/2,该流态下灌渠平均流速为

其中测点距渠底高度h₃,在安装装置时可通过梯形金属柱观测得到。水力半径R＝χ/A，湿周χ＝2(h₂+h₃±h₄)+b(当装置向上移动时为+h₄,当装置向下移动时为-h₄),过水断面面积A＝b(h₂+h₃±h₄)(当装置向上移动时为+h₄,当装置向下移动时为-h₄)。系统已提前录入该灌渠在均匀流态下各个水深的平均流速与每个深度的瞬时流速(其中以1mm水深为一个刻度)，流速可由软件模拟该灌渠的各个水深得到每个深度的水流流速和与其对应的灌渠平均流速，同样也可由按比例缩小后的试验模型测量得到该灌渠各个水深的水流流速。系统通过以上水力学公式计算得到该测点的流速与该水深的平均流速的比值，系统同时匹配到该灌渠均匀流态下该测点水深的测点的瞬时流速与渠道平均流速的比值，考虑到实际工程与理论模型计算结果的误差，因此将正常流态下测点瞬时流速与平均流速的比值加减比值的5％，作为流速比值的阈值。若系统计算得到的比值匹配到系统数据中正常均匀流态下灌渠流速的比值，如果计算得到的流速比值在正常流态流速比值的阈值内，则将系统计算得到的流速数据录入系统的数据库内，如果超区阈值范围，则系统发出警报。表明该测点又人为或非人为(自然)因素造成流速测量误差。录入系统的数据有t、F₁、F₂、h₁、h₂、h₃、h₄、V₁、

系统数据库中的数据可随时查看、调用。

2、上述的一种喉道流量智能监测及报警装置，所述L形直圆筒水平方向的圆筒圆心与竖向直筒的底部在同一水平线上，L形直圆筒与竖向直筒固定在一起且均为防水材料制作。

3、上述的一种喉道流量智能监测及报警装置，所述梯形金属柱横截面与竖向直筒的梯形槽的尺寸相同，梯形槽内部齿条宽度与梯形槽的宽度相同，梯形金属柱挖空部位安装的齿轮尺寸与齿条尺寸恰好啮合，电机通过导线与第二电源、遥控信号处理模块连接形成闭合通路，电机、导线、第二电源与遥控信号处理模块通过第二密闭箱与水流隔离，梯形槽壁与齿轮接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承直径宽度的长方体，齿轮与梯形槽齿条啮合在一起，装置可沿竖向直筒上下滑动，梯形金属柱将装置安装在渠底，梯形金属柱的底盘通过螺丝将装置固定在渠底。

4、上述的一种喉道流量智能监测及报警装置，所述装置通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块接收后执行相应的命令，使齿轮转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块会记录齿轮向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度。

5、上述的一种喉道流量智能监测及报警装置，所述第一密闭箱、第二密闭箱、齿条、齿轮、L形直圆筒、竖向直筒梯形金属柱均由防水材料制作。

6、上述的一种喉道流量智能监测及报警装置，所述L形直圆筒、竖向直筒、第一密闭箱、第二密闭箱、齿条、齿轮、梯形金属柱几何尺寸均较小。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型为一种喉道流量智能监测及报警装置，无需人工可自动识别喉道流速是否有问题，如若有问题则发出报警信号。节省人力物力并达到智能识别的效果。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构示意图之一；

图2是本实用新型的局部结构示意图；

图3是本实用新型的局部结构示意图；

图中：1、L形直圆筒；2、竖向直筒；3、压力传感器；4、梯形金属柱； 5、第一密闭箱；6、第二密闭箱；7、第一电源；8、导线；9、隔板；10、梯形槽壁挖空长方体；11、齿轮；12、电机；13、第二电源；14、遥控信号处理模块；15、齿条；16、轴承；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

1、一种喉道流量智能监测及报警装置，包括测流装置、终端数据处理报警系统。

2、所述测流装置包括呈L形直圆筒1，L形直圆筒1在竖直方向并列为一同材料的竖向直筒2，竖向直筒2在竖直方向有一条梯形槽，梯形槽内部竖直方向做齿条15处理，梯形槽内安装梯形金属柱4，梯形金属柱4标有尺度，梯形金属柱4在靠近顶部位置挖空一长方体10，挖空部位安装一齿轮11，齿轮 11通过轴承16与电机12相连，电机12通过导线8与第二电源13、遥控信号处理模块14连接形成闭合通路，电机12、导线8、第二电源13与遥控信号处理模块14通过第二密闭箱6与水流隔离，梯形槽壁与齿轮11接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承16直径宽度的长方体处理，电机12齿轮11与梯形槽齿条15啮合在一起，装置可沿竖向直筒2上下滑动，梯形金属柱4将装置安装在渠底，梯形金属柱4底盘通过螺丝将装置固定在渠底。L形直圆筒 1水平方向位于渠道上游处为开口处理，水流可流入圆筒内，竖向顶部封闭处理，且布设压力传感器3，竖向直筒2底部为开口处理，水流可流入圆筒内，顶部同样封闭处理，且同样布设压力传感器3。压力传感器3通过导线8与第一电源7相连，其中压力传感器3、导线8、第一电源7由第一密闭箱5与水流隔离，形成密闭空间，第一密闭箱5底部水平板与L形直圆筒1、竖向直筒 2顶部紧密接触，且水流无法进入第一密闭箱5内部。所述第一密闭箱5有一隔板9与L形直圆筒1顶部高度相同，水平放置，将第一电源7与导线8安置于隔板9上。

所述终端数据处理报警系统包括信号接收器、解调装置及数据处理报警系统，其中信号接收器接收压力传感器发射的电信号，解调装置将电信号调解为数字信号并传入数据处理系统中。通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块14接收后执行相应的命令，使齿轮11转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块14会记录齿轮11向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度h₄，系统将计算值自动录入系统数据库。数据处理系统依据输入渠道的相关参数 (糙率n渠宽b水力坡降i)运用水力学计算公式，计算L形直圆筒1压力值 F₁对应水深h₁,竖向直筒2压力值F₂对应水深h₂。由于L形直圆筒1与竖向直筒2几何尺寸较小，且测量为同一高度相应流态下动水压力与静水压力值，因此可计算该测点流速值V₁＝2g(h₂-h₁)^1/2,该流态下灌渠平均流速为

其中测点距渠底高度h₃,在安装装置时可通过梯形金属柱4观测得到。水力半径R＝χ/A，湿周χ＝2(h₂+h₃±h₄)+b(当装置向上移动时为+h₄, 当装置向下移动时为-h₄),过水断面面积A＝b(h₂+h₃±h₄)(当装置向上移动时为 +h₄,当装置向下移动时为-h₄)。系统已提前录入该灌渠在均匀流态下各个水深的平均流速与每个深度的瞬时流速(其中以1mm水深为一个刻度)，流速可由软件模拟该灌渠的各个水深得到每个深度的水流流速和与其对应的灌渠平均流速，同样也可由按比例缩小后的试验模型测量得到该灌渠各个水深的水流流速。系统通过以上水力学公式计算得到该测点的流速与该水深的平均流速的比值，系统同时匹配到该灌渠均匀流态下该测点水深的测点的瞬时流速与渠道平均流速的比值，考虑到实际工程与理论模型计算结果的误差，因此将正常流态下测点瞬时流速与平均流速的比值加减比值的5％，作为流速比值的阈值。若系统计算得到的比值匹配到系统数据中正常均匀流态下灌渠流速的比值，如果计算得到的流速比值在正常流态流速比值的阈值内，则将系统计算得到的流速数据录入系统的数据库内，如果超区阈值范围，则系统发出警报。表明该测点又人为或非人为(自然)因素造成流速测量误差。录入系统的数据有t、F₁、F₂、h₁、h₂、h₃、h₄、V₁、

系统数据库中的数据可随时查看、调用。

3、其中所述L形直圆筒1水平方向的圆筒圆心与竖向直筒2的底部在同一水平线上，L形直圆筒1与竖向直筒2固定在一起且均为防水材料制作。

4、其中所述梯形金属柱4横截面与竖向直筒2的梯形槽的尺寸相同，梯形槽内部齿条15宽度与梯形槽的宽度相同，梯形金属柱4挖空部位安装的齿轮11 尺寸与齿条15尺寸恰好啮合，电机12通过导线8与第二电源13、遥控信号处理模块14连接形成闭合通路，电机12、导线8、第二电源13与遥控信号处理模块14通过第二密闭箱6与水流隔离，梯形槽壁与齿轮11接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承16直径宽度的长方体，齿轮11与梯形槽齿条15啮合在一起，装置可沿竖向直筒2上下滑动，梯形金属柱4将装置安装在渠底，梯形金属柱4的底盘通过螺丝将装置固定在渠底。

5、其中所述装置通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块14接收后执行相应的命令，使齿轮11转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块14会记录齿轮11向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度。

6、其中所述第一密闭箱5、第二密闭箱6、齿条15、齿轮11、L形直圆筒1、竖向直筒2梯形金属柱4均由防水材料制作。

7、其中所述L形直圆筒1、竖向直筒2、第一密闭箱5、第二密闭箱6、齿条 15、齿轮11、梯形金属柱4几何尺寸均较小。

8、本实用新型可在无需人工的情况下实时监测渠道的流速，并且可自动智能识别所测流速是否真实，若所测流速有误差，则系统发出警报，工作人员即可到现场解决问题，若无问题系统会将实时计算数据录入系统内。节省大量的人力物力同时达到智能监测的效果，实用性强。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；包括测流装置和终端数据处理报警系统，所述测流装置包括呈L形直圆筒(1)，L形直圆筒(1)在竖直方向并列为一同材料的竖向直筒(2)，竖向直筒(2)在竖直方向有一条梯形槽，梯形槽内部竖直方向做齿条(15)处理，梯形槽内安装梯形金属柱(4)，梯形金属柱(4)标有尺度，梯形金属柱(4)在靠近顶部位置挖空一长方体(10)，挖空部位安装一齿轮(11)，齿轮(11)通过轴承(16)与电机(12)相连，电机(12)通过导线(8)与第二电源(13)、遥控信号处理模块(14)连接形成闭合通路，电机(12)、导线(8)、第二电源(13)与遥控信号处理模块(14)通过第二密闭箱(6)与水流隔离，梯形槽壁与齿轮(11)接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承(16)直径宽度的长方体处理，电机(12)齿轮(11)与梯形槽齿条(15)啮合在一起，装置可沿竖向直筒(2)上下滑动，梯形金属柱(4)将装置安装在渠底，梯形金属柱(4)底盘通过螺丝将装置固定在渠底，L形直圆筒(1)水平方向位于渠道上游处为开口处理，水流可流入竖向圆筒内，竖向顶部封闭处理，且布设压力传感器(3)，竖向直筒(2)底部为开口处理，水流可流入圆筒内，顶部封闭处理，同样布设压力传感器(3)，压力传感器(3)通过导线(8)与第一电源(7)相连，其中压力传感器(3)、导线(8)、第一电源(7)由第一密闭箱(5)与水流隔离，形成密闭空间，第一密闭箱(5)底部水平板与L形直圆筒(1)、竖向直筒(2)顶部紧密接触，且水流无法进入第一密闭箱(5)内部，第一密闭箱(5)有一隔板(9)与L形直圆筒(1)顶部高度相同，水平放置，将第一电源(7)与导线(8)安置于隔板(9)上；

所述终端数据处理报警系统包括信号接收器、解调装置及数据处理报警系统，其中信号接收器接收压力传感器发射的电信号，解调装置将电信号调解为数字信号并传入数据处理系统中，装置通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块(14)接收后执行相应的命令，使齿轮(11)转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块(14)会记录齿轮(11)向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度h4，系统将计算值自动录入系统数据库。

2.根据权利要求1所述的喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；所述L形直圆筒(1)水平方向的圆筒圆心与竖向直筒(2)的底部在同一水平线上，L形直圆筒(1)与竖向直筒(2)固定在一起且均为防水材料制作。

3.根据权利要求1所述的喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；所述梯形金属柱(4)横截面与竖向直筒(2)的梯形槽的尺寸相同，梯形槽内部齿条(15)宽度与梯形槽的宽度相同，梯形金属柱(4)挖空部位安装的齿轮(11)尺寸与齿条(15)尺寸恰好啮合，电机(12)通过导线(8)与第二电源(13)、遥控信号处理模块(14)连接形成闭合通路，电机(12)、导线(8)、第二电源(13)与遥控信号处理模块(14)通过第二密闭箱(6)与水流隔离，梯形槽壁与齿轮(11)接触部分在竖直方向做挖空宽度为轴承(16)直径宽度的长方体，齿轮(11)与梯形槽齿条(15)啮合在一起，装置可沿竖向直筒(2)上下滑动，梯形金属柱(4)将装置安装在渠底，梯形金属柱(4)的底盘通过螺丝将装置固定在渠底。

4.根据权利要求1所述的喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；通过遥控器的按键发出遥控信号，遥控信号处理模块(14)接收后执行相应的命令，使齿轮(11)转动进而使装置向上或向下移动，并且遥控信号处理模块(14)会记录齿轮(11)向上或向下转动的圈数，将信息发送到系统数据库中，系统计算出装置向上或向下移动的高度。

5.根据权利要求1所述的喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；所述第一密闭箱(5)、第二密闭箱(6)、齿条(15)、齿轮(11)、L形直圆筒(1)、竖向直筒(2)梯形金属柱(4)均由防水材料制作。

6.根据权利要求1所述的喉道流量智能监测及报警装置，其特征在于；所述L形直圆筒(1)、竖向直筒(2)、第一密闭箱(5)、第二密闭箱(6)、齿条(15)、齿轮(11)、梯形金属柱(4)几何尺寸均较小。

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