CN212300516U - 一种新型微波液位流速一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型微波液位流速一体机，它包括测量集成模块，测量集成模块由液位测量装置、流速测量装置、中央处理器组成；所述液位测量装置包括液位测量雷达，所述流速测量装置包括流速测量雷达，所述液位测量装置、流速测量装置固定安装在防护外壳内；液位测量雷达、流速测量雷达通过液位雷达通信接口、流速雷达通信接口与中央处理器中的处理控制器连接，实现对同一流水测量点的液位及流速进行采集，并传输给外接数据中心；解决了现有技术中单独的液位测量雷达和流速测量雷达对有波动的流动液体在测量时出现点位差异，导致所采集的综合数据精确度不高的情况。

Description

一种新型微波液位流速一体机

技术领域

本实用新型涉雷达测量技术领域，特别涉及能将测量液位和流速集于一体的测量装置。

背景技术

微波雷达探测技术是一种受环境干扰较小的解决水灾、灌区或工业用水计量的探测技术。雷达测速测距是根据物理上的多普勒频移原理来进行距离和移动速度的测量。当雷达发射的电磁波照射到移动的物体上时，由于多普勒效应，雷达的接收频率会发生变化。目前，雷达测速测距主要用于金属移动物体，而用于测量液体的流动较少。市面主要采用单独测液面流动速度或单独测试水位高度的微波设备，结构形式为外接供电，手持方式或斜对液面安装方式，在对沟渠或者灌区需要同时测量水位和流速时，需要分别安装液位测量雷达和流速测量雷达，安装及电源接入比较麻烦。同时由于液体在流动过程中液体会有波动，且雷达测试采用的是点速测量，导致液位测量雷达和流速测量雷达在测量时所测试的点位存在差异，所得到的数据不一定是针对同一点位的流速和液位高度，导致分别通过液位测量雷达和流速测量雷达所采集的综合数据精确度不高。目前市面上一般使用24GHz和60GHz的低频率雷达的测量装置，主要用在军事和国家应急系统上，这样低频微波雷达应用在水位及流速的测量方面，不容易测量得到流水的流线速度，进而影响到测量的精准度。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种新型微波液位流速一体机，它将液位测量装置和流速测量装置集于一体，能有效的测量流水同一点位的流速和高度，解决现有技术中所采集的综合数据精准度不高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种新型微波液位流速一体机，包括测量集成模块，测量集成模块由液位测量装置、流速测量装置、中央处理器组成；所述液位测量装置包括液位测量雷达，所述流速测量装置包括流速测量雷达；所述中央处理器包括处理控制器、液位雷达通信接口、流速雷达通信接口、数据传输接口，中央处理器通过液位雷达通信接口与液位测量雷达连接,中央处理器通过流速雷达通信接口与流速测量雷达连接，实现控制液位和流速的数据采集并存储在处理控制器中；所述数据传输接口包括4G串口接口，中央处理器通过4G串口接口与4G模块连接；4G模块与天线接口连接。中央处理器发出信号给流速测量雷达和液位测量雷达，流速测量雷达和液位测量雷达进行实时数据采集并存储在处理控制器中，中央处理器通过4G模块、天线接口及在天线接口上外接4G天线把存储控制器中的数据上传至外接的数据中心。

作为优选，所述中央处理器包括下载调试接口，中央处理器通过下载调试接口外接控制设备下载软件或者是对控制处理器进行调试。

作为优选，所述中央处理器还包括蓝牙接口，所述处理控制器与蓝牙接口串接。

作为优选，所述中央处理器还包括太阳能充电接口，所述处理控制器与太阳能充电接口串接。

作为优选，所述液位测量装置还包括液位雷达微波天线罩，流速测量装置还包括流速雷达微波天线罩，液位测量雷达通过转接板与液位雷达微波天线罩连接，流速测量雷达通过转接板与流速雷达微波天线罩连接。

作为优选，还包括电源模块，所述电源模块包括充电电池、通信接口、电压转换器，通信接口与中央处理器连接，电压转换器通过板对板插针方式与中央控制器连接；在充电电池上设置有电池接口，电压转换器通过电池接口与充电电池连接。

作为优选，所述数据传输接口还包括485接口，所述通信接口与485接口连接。

作为优选，所述液位测量装置还包括液位测量雷达固定板，所述流速测量装置还包括流速测量雷达固定板，所述液位测量雷达固定板将液位测量雷达环围于其中，并固定在防护外壳内；所述流速测量雷达固定板将流速测量雷达环围于其中，并固定在防护壳内。

作为优选，所述液位测量装置、流速测量装置固定安装在防护壳内；所述防护壳分为上护壳和下护壳，上护壳和下护壳卡接集于一体。

作为优选，所述上护壳上设置有水平仪，上护壳上表面设置有凹槽，所述水平仪置于凹槽内。

作为优选，所述上护壳上表面设置有安装滑槽。

作为优选，所述下护壳设计为两段，一段为水平设计，一段为45度斜面设计，所述液位测量装置与流速测量装置之间相应的呈夹角45度的状态排布安装在防护壳内。

作为优选，所述液位测量雷达和流速测量雷达采用频率为77GHz的微波雷达。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型将液位测量雷达和流速测量雷达集于一体，能有效的测量流水同一点位的流速和液位高度，有利于高效采集到精准度高的综合数据，解决了现有技术中单独的液位测量雷达和流速测量雷达对有波动的流动液体在测量时出现点位差异，导致所采集的综合数据精确度不高的情况。并且本实用新型的一体机结构简单，成本低，安装简便，便于大面积推广。

2、本实用新型的一体机内置充电电池，能实现通过外接市电及太阳能电池板为充电电池充电，充电电池能反向的为中央处理器、液位测量雷达、流速测量雷达提供电能，解决了野外测量作业时，测量设备的电能供应问题。

3、本实用新型采用频率为77GHz的微波雷达，77GHz微波雷达能够更加精确的测量流水截面流速，得到更多准确度更高的液位、流速数据。

附图说明

下面将结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明；

图1为本实用新型的结构图图示一；

图2为本实用新型的结构图图示二；

图3为本实用新型中中央处理器的框架图。

1水平仪、2一体机上护壳、3电池接口、4流速测量装置固定板、5流速测量雷达、6转接板、7流速测量雷达天线罩、8下护壳、9液位测量雷达天线罩、10转接板、11液位测量雷达、12天线接口、13电压转换器、14通信接口、15液位测量雷达固定板、16电池支架、17充电电池、18安装滑槽、19凹槽、2 04G模块、21中央处理器

具体实施方式

参见图1、图2，一种新型微波液位流速一体机，其外部的防护壳由上护壳2和下护壳8组成，上护壳2和下护壳8通过卡接的方式集于一体。在上护壳2上表面设置有凹槽19，在凹槽19内设置有水平仪1，在上护壳2的上表面设置有安装滑槽18；在下护壳8的侧壁固定安装通信接口14、天线接口12。

防护壳内设置有测量集成模块、电源模块；测量集成模块由液位测量装置、流速测量装置、中央处理器21组成；所述液位测量装置包括液位测量雷达11、转接板10、液位测量雷达固定板15、液位测量雷达天线罩9，液位测量雷达11通过转接板10与液位测量雷达微波天线罩9连接，同时液位测量雷达固定板15将液位测量雷达11环围于其中，与液位测量雷达天线罩9一同固定在下护壳8内。所述流速测量装置包括流速测量雷达5、转接板6、流速测量雷达固定板4、流速测量雷达天线罩7，流速测量雷达5通过转接板6与流速测量雷达微波天线罩7连接，同时流速测量雷达固定板4将流速测量雷达5环围于其中，与流速测量雷达天线罩7一同固定在下护壳8内。所述电源模块包括充电电池17、通信接口14、电压转换器13，充电电池17通过电池支架16固定在防护外壳的上护壳2内表面，在充电电池17上设置有电池接口3，充电电池17通过电池接口3与电压转换器13连接；电压转换器13通过板对板插针方式与中央控制器13连接，同时中央处理器21通过电源接口或太阳能充电接口与通信接口14连接。

本实用新型采用的是流速测量雷达5的安装角度是45度，以便于能同时有效的测量到液位和流速的数据；所述下护壳8设计为两段，一段为水平设计，一段为45度斜面设计，所述液位测量装置与流速测量装置之间相应的呈夹角45度的状态排布安装在防护壳8内。当然按照实际测量的需要，下护壳8的一段也可以为其他角度的斜面设计。

参见图3，所述中央处理器21包括处理控制器、液位雷达通信接口、流速雷达通信接口及数据传输接口，所述中央处理器21通过液位雷达通信接口与流速测量雷达5连接，中央处理器21通过流速雷达通信接口与流速测量雷达5连接；所述数据传输接口为4G串口接口、485接口，4G模块20通过4G串口接口与中央处理器21连接，4G模块20连接天线接口12的一端，天线接口12的另一端外接4G天线。处理控制器还连接有蓝牙接口连接、下载调试接口、电源接口、太阳能充电接口。在应用过程中，客户端可以通过蓝牙接口对处理控制器的控制芯片进行无线升级以及无线调试。下载调试接口为JTAG口，技术人员可以通过下载调试接口对处理控制器的控制芯片进行升级以及调试。充电时，通信接口14外接市电或者外接太阳能电池板，电流经过中央处理器21到达电压转换器13，然后通过电压转换器13转换成合适的电压，给充电电池17充电；充电电池17的储备电能再反向的经过电压转换器13、中央处理器21，给与中央控制器13连接的液位测量雷达11、流速测量雷达5充电。

实施例1，参见图1至图3，中央处理器21的核心为STM32L4系列的处理器，带实时操作系统；所述液位测量雷达11和流速测量雷达5采用频率为77GHz的微波雷达，以保证能够更加精确的测量流水截面流速，得到更多准确度更高的液位、流速数据。处理控制器通过串口发指令给流速测量雷达5和液位测量雷达11，指令主要有设置安装角度：setangle45；设置安装高度：set height0.5；设置采样数据帧数：scanstart60；用户通过4G通信连接到设备的设置命令，打开设备：AT+Auto＝1；设置扫描范围：AT+Speed＝1,1；设置采样数据帧数：AT+Fream＝24,60；控制流速测量雷达5和液位测量雷达11接收到处理控制器的命令对同一点位的液位和流速进行实时数据采集，流速测量雷达5和液位测量雷达11采集的液位和流速数据直接存储在处理控制器中；当测量点是本地测量时，比如临时架设一个测量点的测量，或者安装于便携或手持的设备进行测量时，存储在处理控制器数据通过与485接口连接的通信接口14上传测量数据中心；当测量点是远端测量，比如工厂供水测量、山洪数据测量检测等远程无人值守的测量点，中央处理器21通过4G模块20连接天线接口12，把远端采集到的数据通过与天线接口12外接的4G天线上传测量数据中心。所述数据中心可以是一台普通的计算机或指定IP的计算机，技术人员可以在数据中心对所采集的液位和流速数据进行提取或者分析。

所述通信接口14的内部连线按照应用场景设置内部连接线，当测量点是本地测量时，通信接口14内部设置为四条连接线，其中两条为充电线与电压转换器13连接，另外两条线为通信线，与中央处理器13中的485接口连接，通信接口14在实现充电功能的同时也实现数据传输。当测量点为远端测量时，通信接口14内部设置为两条充电线与电压转换器13连接，通信接口14仅需实现充电功能。本实施例中采用12V外接电源连接通信接口14，通过电压转换器13转换成5V低电压，然后对充电电池17进行充电；充电电池17才储备电能再反向的给液位测量雷达11、流速测量雷达5充电。

本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种新型微波液位流速一体机，包括测量集成模块，测量集成模块由液位测量装置、流速测量装置、中央处理器组成；所述液位测量装置包括液位测量雷达，所述流速测量装置包括流速测量雷达；所述中央处理器包括处理控制器、液位雷达通信接口、流速雷达通信接口、数据传输接口，中央处理器通过液位雷达通信接口与液位测量雷达连接,中央处理器通过流速雷达通信接口与流速测量雷达连接；所述数据传输接口包括4G串口接口，中央处理器通过4G串口接口与4G模块连接，4G模块连接有天线接口。

2.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述中央处理器包括下载调试接口，中央处理器通过下载调试接口外接控制设备下载软件或者是对控制处理器进行调试。

3.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述中央处理器还包括蓝牙接口，所述处理控制器与蓝牙接口串接。

4.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述中央处理器还包括太阳能充电接口，所述处理控制器与太阳能充电接口串接。

5.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述液位测量装置还包括液位雷达微波天线罩，流速测量装置还包括流速雷达微波天线罩，液位测量雷达通过转接板与液位雷达微波天线罩连接，流速测量雷达通过转接板与流速雷达微波天线罩连接。

6.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块包括充电电池、通信接口、电压转换器，通信接口与中央处理器连接，电压转换器通过板对板插针方式与中央控制器连接；在充电电池上设置有电池接口，电压转换器通过电池接口与充电电池连接。

7.根据权利要求6所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述数据传输接口还包括485接口，所述通信接口与485接口连接。

8.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述液位测量装置还包括液位测量雷达固定板，所述流速测量装置还包括流速测量雷达固定板，所述液位测量雷达固定板将液位测量雷达环围于其中，并固定在防护壳内；所述流速测量雷达固定板将流速测量雷达环围于其中，并固定在防护壳内。

9.根据权利要求8所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述液位测量装置、流速测量装置固定安装在防护壳内；所述防护壳分为上护壳和下护壳，上护壳和下护壳卡接集于一体。

10.根据权利要求9所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述上护壳上设置有水平仪，上护壳上表面设置有凹槽，所述水平仪置于凹槽内。

11.根据权利要求9所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述上护壳上表面设置有安装滑槽。

12.根据权利要求9所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述下护壳设计为两段，一段为水平设计，一段为45度斜面设计，所述液位测量装置与流速测量装置之间相应的呈夹角45度的状态排布安装在防护壳内。

13.根据权利要求1所述的新型微波液位流速一体机，其特征在于：所述液位测量雷达和流速测量雷达采用频率为77GHz的微波雷达。

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