CN212963345U

CN212963345U - 河流断面探入式精准测流装置

Info

Publication number: CN212963345U
Application number: CN201921810714.3U
Authority: CN
Inventors: 刘锟; 刘培杰; 孙亮
Original assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT; Tianjin Water Transport Engineering Survey and Design Institute
Current assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT; Tianjin Water Transport Engineering Survey and Design Institute
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2029-10-25

Abstract

本实用新型属于水利测量领域，尤其涉及公开了一种河流断面探入式精准测流装置，装置包括铠装信号线缆、驱动电机、缠线装置、滑轮定向测量装置、线缆防摆结构、水深测量装置和流速测量设备，缠线装置的驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，铠装信号线缆一端穿入缠线卷轴固定，铠装信号线缆缠绕在缠线卷轴上，铠甲信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过时防摆架主体的中间线缆固定孔；铠甲信号线缆另一端水深测量装置和流速测量设备。本实用新型的有益效果：在多种自动测量系统结构中，测量断面流量的基础上，具备线长测量精准、角度修正功能、精确测量水位、水深、流速等水文数据的功能，适用于多种类型探入式自动测量系统。

Description

河流断面探入式精准测流装置

技术领域

本实用新型属于水利测量领域，涉及一种河流断面探入式精准测流装置。

背景技术

我国近年来，由于国家对水利事业的大力支持和水利行业的快速发展，针对明渠流量测量的技术也在迅猛的发展。

我国一直以来是一个严重水资源短缺的国家，南北水资源分配极度不均匀，南涝北旱的情况比较严重，淡水资源储量看似丰富，在世界排名第六位，因人口基数庞大，人均占有只有约2200m³，未达到世界平均水平的25％，并且分布极不均衡。我国又是一个农业大国，农业用水占全国用水总量70％以上，由于灌溉方式落后，农业用水浪费现象严重，农业灌溉用水利用率仅为45％左右。

近年来，我国提出用水可持续发展战略，要提高用水效率。我国灌区用水主要引导和分配方式是明渠渠道输水，灌区渠道流量的准确测量有利于节约用水，同时，为国家计划用水、合理规划用水分配打下坚实基础。在我国，明渠测流装置起步较晚，近年来，随着科技的进步和水利行业的快速发展，河流断面已逐渐由自动化测流代替以往的人工测流方式，市场上出现了多种自动化断面流量测量设备，通过测量方式可以分为探入式自动测量设备和非探入式自动测量设备。非探入断面流量测量设备采用雷达波方式进行表面流场测量，应用于河道断面变化不大或无淤积的标准河道测量。探入式测量形式主要采用缆道或测桥横跨河道断面的方式，通过下放采集设备探入水中进行接触式测量，由于我国独特的地理自然环境，河道地形复杂多变，现如今市场上主要以探入式测量中的缆道和测桥方式测量断面流量为主要方式。

目前，无论是缆道测量还是测桥测量河道断面流量，均要求测量出断面各个垂线的精确水深，利用水深测算测流点进行流速测量，从而计算垂线平均流速。因此，精确计量垂线水深是关键。现有探入式测量设备由于水流冲击导致的车体倾斜以及承重线缆偏角问题会导致水深测量精度偏低，从而导致流量测算精度不高，而且流速越大，误差越大。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种河流断面探入式精准测流装置，其驱动电机带动卷线盘转动进行下放回收运动，线缆穿过顶部的滑轮定向测量装置和防摆结构后，装载水深测量装置及流速测量设备进行探入式测量工作。该装置提供线长数据信号、倾角及偏角数据、水面及水底信号等标准信号接口，可接入各类采集终端，适用于多种类型探入式自动测量系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种河流断面探入式精准测流装置，其特征在于包括门型承重固定架、铠装信号线缆、驱动电机、缠线装置、滑轮定向测量装置、线缆防摆结构、水深测量装置和流速测量设备，所述滑轮定向测量装置和所述线缆防摆结构分别设置在所述门型承重固定架上；

所述缠线装置包括缠线卷轴、铠装信号线缆、传动轴，所述驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，所述缠线卷轴一端穿入缠线卷轴固定，所述铠装信号线缆缠绕在所述缠线卷轴上，所述铠装信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过时所述线缆防摆结构的中间线缆固定孔，所述铠装信号线缆另一端水深测量装置和流速测量设备。

进一步地，还包括偏角及倾角修正装置，所述偏角及倾角修正装置设置在所述线缆防摆结构上；

所述偏角及倾角修正装置包括偏角测量传感器、倾角传感器和偏角摆动轴和固定支架，所述固定支架包括上支架和下支架，所述偏角测量传感器与所述倾角传感器偏角通过所述上支架设置于所述防摆架主体结构上部，所述偏角摆动轴通过所述下支架设置于所述防摆架主体结构上部，所述偏角摆动轴与所述铠装信号线缆接触连接；

进一步地，所述门型承重固定架包括上框和两侧框，所述上框和所述两侧框垂直设置，所述线缆防摆结构两侧与梁所述侧框连接；

所述线缆防摆结构包括防摆架主体、防摆架滑块和防摆架滑道，所述防摆架主体通过所述防摆架滑块与所述防摆架滑道滑动连接。

进一步地，所述滑轮定向测量装置与所述上框固定；

所述滑轮定向测量装置包括导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器、角度传感器、滑轮支架、固定行程限位器，所述导向定滑轮、所述定滑轮固定导轮、所述软连接器设置所述滑轮支架内，所述固定行程限位器和所述角度传感器设置在所述滑轮支架两侧；

所述导向定滑轮传动连接所述定滑轮固定导轮，所述定滑轮固定导轮通过所述软连接器连接所述角度传感器。

进一步地，所述铠装信号线缆穿过所述防摆结构，所述铠装信号线缆下放固定并连接水深测量装置及流速测量设备；

进一步地，所述水深测量装置包括测深装置金属壳体、水面测量接触点、浮子式探底行程开关，所述浮子式探底行程开关设置在测深装置金属壳体内，所述水面测量接触点设置所述测深装置金属壳体外侧，所述浮子式探底行程开关与所述铠装信号线缆连接。

进一步地，所述铠装信号线缆外部承重结构，所述铠装信号线缆内部设置信号线进行信号输送。

进一步地，所述铠装信号线缆内部的信号线与电刷滑环相连，所述电刷滑环相连固定在轴承座上，所述传动轴转动固定在所述轴承座内，所述缠线卷轴设置在所述轴承座和所述驱动电机之间并套放在所述传动轴上。

河流断面探入式精准测流装置的测流方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：驱动电机运转控制卷线轴放线运动，铠装信号铠装信号铠装信号线缆穿过滑轮定向测量装置后向下输出，铠装信号铠装信号铠装信号线缆接触滑轮定向测量装置的导向定滑轮，通过摩擦力带动定滑轮同向运转，导向定滑轮一侧固定轴上通过软连接器连接角度传感器，精确测算放线长度；

步骤2：铠装信号铠装信号铠装信号线缆穿过滑轮测量装置后，向下穿过线缆防摆结构中线线缆固定孔，铠装信号铠装信号铠装信号线缆与偏角及倾角修正装置测量终端实时接触，在防摆结构下方测量线缆偏转角度，倾角传感器固定于线缆防摆装置中心位置。利用实时放线距离与偏角及倾角修正装置所输出信号，可精确计算在水流影响下测量仪器下放的垂直距离；

步骤3：铠装信号铠装信号铠装信号线缆穿过防摆装置下方固定水深测量装置和流速测量设备，水深测量装置包括河面、河底信号，流速信号、河面河底信号通过铠甲线缆信号线输出至测量装置中；

步骤4：可根据水文规约确定多个测点；可通过实时垂直放线距离数据，使测流装置精准停放测量位置重复以上步骤进行流速等水文参数测量，从而得到可靠的河道断面流量数据。

河流断面探入式精准测流方法，其特征在于步骤1中的放线长度L_f计算公式：

式中L_f为实时放线距离；N为转数；θ₀为初始暂存角度；θ₁为实时角度；d为定向滑轮直径；

步骤2中实时放线垂直距离L_r计算公式为：

L_r＝L_f cos(α₁-α₀+β)

式中L_f为实时放线距离；L_r为实时放线垂直距离；α₀为初始装置倾角角度；α₁为实时装置倾斜角度；β为信号线缆与垂直车体方向的偏转角度

本实用新型的有益效果：装置包括驱动电机及卷线盘、可精准测量线长的滑轮定向测量装置、防摆结构、偏角及倾角修正装置、水深测量装置和流速测量设备，该装置驱动电机带动卷线盘转动进行下放回收运动，线缆穿过顶部的滑轮定向测量装置和防摆结构后，装载水深测量装置及流速测量设备进行探入式测量工作。该装置提供线长数据信号、倾角及偏角数据、水面及水底信号等标准信号接口，可接入各类采集终端，适用于多种类型探入式自动测量系统，解决了河流断面探入式流速流量测量中精度低、线长偏角无修正、水深、淤积无法精确测定等难题，提高了断面流量测量精度和测量效率，达到河流断面探入式精确测流的目的，为渠道断面精确量水提供可靠的数据。

附图说明

图1为本实用新型的河流断面探入式精准测流装置的结构示意图；

图2为本实用新型的河流断面探入式精准测流装置的驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型的河流断面探入式精准测流装置的滑轮定向测量装置的结构示意图；

图4为本实用新型的河流断面探入式精准测流装置的防摆架及倾角装置的结构示意图；

图5为本实用新型的河流断面探入式精准测流装置的水深测量装置的结构示意图；

图6为本实用新型拟测量渠道截面示意图。

图中：1、驱动电机，2、传动轴，3、缠线卷轴，4、电刷滑环，5、轴承座，6、铠装信号线缆，7、导向定滑轮，8、定滑轮固定导轮，9、软连接器，10、角度传感器，11、固定行程限位器，12、滑轮支架，13、防摆架主体，14、偏角测量传感器，15、倾角传感器，16、偏角摆动轴，17、防摆架滑道，18、滑道底座，19、防摆架滑块，20、测深装置金属壳体，21、水面测量接触点，22、浮子式探底行程开关，23、门型承重固定架， 24、水深测量装置，25、流速测量设备，26、滑轮定向测量装置，27、偏角及倾角修正装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型创造。

附图中：1、驱动电机，2、传动轴，3、缠线卷轴，4、电刷滑环，5、轴承座，6、铠装信号线缆，7、导向定滑轮，8、定滑轮固定导轮，9、软连接器，10、角度传感器， 11、固定行程限位器，12、滑轮支架，13、防摆架主体，14、偏角测量传感器，15、倾角传感器，16、偏角摆动轴，17、防摆架滑道，18、滑道底座，19、防摆架滑块，20、测深装置金属壳体，21、水面测量接触点，22、浮子式探底行程开关，23、门型承重固定架，24、水深测量装置，25、流速测量设备，26、滑轮定向测量装置，27、偏角及倾角修正装置。

一种河流断面探入式精准测流装置，包括门型承重固定架、铠装信号线缆、驱动电机、缠线装置、滑轮定向测量装置、线缆防摆结构、水深测量装置和流速测量设备，滑轮定向测量装置和线缆防摆结构分别设置在门型承重固定架上；

缠线装置包括缠线卷轴、铠装信号线缆、传动轴，驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，缠线卷轴一端穿入缠线卷轴固定，铠装信号线缆缠绕在缠线卷轴上，铠装信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过时防摆架主体的中间线缆固定孔，铠装信号线缆另一端水深测量装置和流速测量设备。

还包括偏角及倾角修正装置，偏角及倾角修正装置设置在线缆防摆结构上；

偏角及倾角修正装置包括偏角测量传感器、倾角传感器和偏角摆动轴和固定支架，固定支架包括上支架和下支架，偏角测量传感器与倾角传感器偏角通过上支架设置于防摆架主体结构上部，偏角摆动轴通过下支架设置于防摆架主体结构上部，偏角摆动轴与铠装信号线缆接触连接。

门型承重固定架包括上框和两侧框，上框和两侧框垂直设置。

线缆防摆结构两侧与梁侧框连接；线缆防摆结构包括防摆架主体、防摆架滑块和防摆架滑道，防摆架主体通过防摆架滑块与防摆架滑道滑动连接。

滑轮定向测量装置与上框固定；滑轮定向测量装置包括导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器、角度传感器、滑轮支架、固定行程限位器，导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器设置滑轮支架内，固定行程限位器和角度传感器设置在滑轮支架两侧；

导向定滑轮传动连接定滑轮固定导轮，定滑轮固定导轮通过软连接器连接角度传感器。

铠装信号线缆穿过防摆结构，铠装信号线缆下放固定并连接水深测量装置及流速测量设备；

水深测量装置包括测深装置金属壳体、水面测量接触点、浮子式探底行程开关，浮子式探底行程开关设置在测深装置金属壳体内，水面测量接触点设置测深装置金属壳体外侧，浮子式探底行程开关与铠装信号线缆连接。

水深测量装置还设置有配重块，带动水深测量装置和流速测量设备下放。

信号线缆采用铠装信号线缆，铠装信号线缆外部承重结构，铠装信号线缆内部设置信号线进行信号输送。

铠装信号内部的信号线与电刷滑环相连，电刷滑环相连固定在轴承座上，传动轴转动固定在轴承座内，缠线卷轴设置在轴承座和驱动电机之间并套放在传动轴上。

河流断面探入式精准测流装置的测流方法，包括以下步骤：

步骤3：铠装信号铠装信号铠装信号线缆穿过防摆装置下方固定水深测量装置和流速测量设备，水深测量装置包括河面、河底信号，流速信号、河面河底信号通过铠甲线缆信号线输出值测量装置中；

步骤2中实时放线垂直距离L_r计算公式为：

L_r＝L_f cos(α₁-α₀+β)

式中L_f为实时放线距离；L_r为实时放线垂直距离；α₀为初始装置倾角角度；α₁为实时装置倾斜角度；β为信号线缆与垂直车体方向的偏转角度。

河流断面探入式精准测流装置的测流方法，利用滑轮定向测量装置精确测量放线长度，采用偏角修正及装置倾角修正方式可实时精确测算流速水深，有效的解决了由于环境气象及流速原因的角度偏移导致的测量精度差的问题。

通过河流断面探入式精准测流方法及装置，突破了缆道型及轨道型测流条件的限制，适用性强，具备更普遍的推广性和实用性，解决了河流断面探入式流速流量测量中精度低、线长偏角无修正、水深、淤积无法精确测定等难题，提高了断面流量测量精度和测量效率，为渠道断面精确量水提供可靠的数据。

实施例1

河流断面探入式精准测流装置配合缆道自动测流吊箱或轨道式自动测流车，缆道自动测流吊箱或轨道式自动测流车采用现产品，整体结构安装在测流系统中，具体地门型承重固定架23固定在箱体或测流车上。

在探入式测量系统中驱动电机连接固定缠线卷轴，缠线卷轴上缠绕铠甲线缆，利用驱动电机驱动缠线卷轴转动达到铠甲线缆的下放和回收，铠甲线缆穿过滑轮定向测量装置后，向下穿过线缆防摆结构的中间线缆固定孔，滑轮定向测量装置一侧定滑轮固定导轮上通过软连接器连接360°霍尔角度传感器，精确测量放线长度，提供线长测量接口；另一侧固定行程限位器，确定线缆防摆结构的上行定位；铠装信号线缆另一端连接水深测量装置和流速测量设备。

其中，线缆防摆结构两边固定有4个防摆架滑块确保防摆结构可自由上下活动；

偏角及倾角修正装置安置于防摆结构上，偏角修正装置摆动部分与铠甲线缆实时接触，测量线缆偏角及装置倾斜度；提供实时线长测量偏角接口及倾角接口；

铠甲线缆下放固定并连接水深测量装置及流速测量设备；水深测量装置，提供水位信号、水底信号，流速测量设备提供流速信号；数据信号通过铠甲线缆向上传输；

实施例2

所述缠线装置包括缠线卷轴、铠装信号线缆、传动轴，所述驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，所述缠线卷轴一端穿入缠线卷轴固定，所述铠装信号线缆缠绕在所述缠线卷轴上，所述铠装信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过时所述防摆架主体的中间线缆固定孔，所述铠装信号线缆另一端水深测量装置和流速测量设备。

具体地：系统后方合适位置安装驱动电机1，驱动电机1通过传动轴2连接缠线卷轴3，系统保持缠线卷轴3在系统中线上与门型承重固定架23保持居中；铠装信号线缆6 一端穿入缠线卷轴3固定，铠装信号线缆6内部的信号线与电刷滑环4相连输出信号；铠装信号线缆6外部承重，铠装信号线缆6内部信号输送，装信号线缆6缠绕在缠线卷轴3上，利用驱动电机1带动缠线卷轴3转动达到线缆的下放和回收，铠甲线缆穿过定向滑轮测量装置的导向定滑轮7后，向下穿过线缆防摆结构13主体的中间线缆固定孔，所述铠装信号线缆另一端连接水深测量装置和流速测量设备。

其中，门型承重固定架包括上框和两侧框，上框和两侧框垂直设置，线缆防摆结构两侧与梁侧框连接；

滑轮定向测量装置与上框固定；

滑轮定向测量装置包括导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器、角度传感器、固定行程限位器、滑轮支架，导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器设置滑轮支架内，固定行程限位器和角度传感器设置在滑轮支架两侧；

导向定滑轮7转动带动定滑轮固定导轮8，定滑轮固定导轮8通过软连接器9连接角度传感器10，精确测量放线长度，角度传感器10提供线长测量接口；滑轮支架12一侧安装固定行程限位器11，确定线缆防摆结构的上行定位；

线缆防摆结构包括防摆架主体、防摆架滑块和防摆架滑道，防摆架主体通过防摆架滑块与防摆架滑道滑动连接。防摆架主体13两侧安置有防摆架滑块19确保防摆结构可稳定自由上下活动；

偏角测量传感器14与倾角传感器15偏角安置于防摆架主体13结构上，偏角摆动轴16与铠装信号线缆6实时接触，测量线缆偏角及装置倾斜度；偏角测量传感器14与倾角传感器15提供线长偏角接口及倾角接口。

实施例3

河流断面探入式精准测流装置配合缆道自动测流吊箱或轨道式自动测流车，缆道自动测流吊箱或轨道式自动测流车采用现产品，整体结构安装在测流系统中，具体地门型承重固定架23固定在吊箱箱体或轨道型测流车中。

缠线装置包括缠线卷轴、铠装信号线缆、传动轴，驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，缠线卷轴一端穿入缠线卷轴固定，铠装信号线缆缠绕在缠线卷轴上，铠装信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过时防摆架主体的中间线缆固定孔，铠装信号线缆另一端连接水深测量装置和流速测量设备。

门型承重固定架包括上框和两侧框，上框和两侧框垂直设置，线缆防摆结构两侧与梁侧框连接；

滑轮定向测量装置与上框固定；

滑轮定向测量装置包括导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器、角度传感器、滑轮支架、固定行程限位器，导向定滑轮、定滑轮固定导轮、软连接器设置滑轮支架内，固定行程限位器和角度传感器设置在滑轮支架两侧；

偏角测量传感器14与倾角传感器15偏角安置于防摆架主体13结构上，偏角摆动轴16与铠装信号线缆6实时接触，测量线缆偏角及装置倾斜度；偏角测量传感器14与倾角传感器15提供线长偏角接口及倾角接口；

铠装信号线缆6穿过防摆结构，下放固定并连接水深测量装置24及流速测量设备25；水深测量装置24通过面测量接触点21水提供水位信号、通过浮子式探底行程开关22提供水底信号，流速测量设备25提供流速信号；数据信号通过铠装信号线缆6-中心数据线向上传输信号。水深测量装置24还设置有配重块，带动水深测量装置和流速测量设备下放。

实施例4

河流断面探入式精准测流方法，包括以下步骤：

A)驱动电机运转控制卷线轴放线运动，线缆穿过滑轮定向测量装置后向下输出，线缆接触定滑轮，通过摩擦力带动定滑轮同向运转，定滑轮一侧固定轴上通过软连接器连接360°霍尔角度传感器，精确测算放线长度。

放线长度L_f计算公式：

式中L_f为实时放线距离；N为转数；θ₀为初始暂存角度；θ₁为实时角度；d为定向滑轮直径。

B)铠甲线缆穿过滑轮测量装置后，向下穿过线缆防摆结构中线线缆固定孔，铠甲线缆与偏角及倾角修正装置测量终端实时接触，在防摆结构下方测量线缆偏转角度，倾角传感器固定于线缆防摆装置中心位置。利用实时放线距离与偏角及倾角修正装置所输出信号，可精确计算在水流影响下测量仪器下放的垂直距离。

实时放线垂直距离L_r计算公式为：

L_r＝L_f cos(α₁-α₀+β)

C)线缆防摆装置下方固定水深测量装置和流速测量设备，水深测量装置包括河面、河底信号，流速信号、河面河底信号通过铠甲线缆信号线输出值测量装置中。

实施例5

河流断面探入式精准测流方法，包括以下步骤：

A、驱动电机带动缠线卷轴运转下放铠装信号线缆，铠装信号线缆利用摩擦力带动导向定滑轮转动，从而角度传感器开始转动，实时精准计量放线长度L_f，下放铠装信号线缆同时记录初始线缆偏角α₀，实时线缆偏角α₁；实时计算放线垂直距离L_r计算公式为：

L_r＝L_f cos(α₁-α₀+β)

B、放线过程中，未接触水面时，倾角传感器记录倾斜实时角度β₁与β₀相等；

C、下放水深测量装置至水面，水面测量接触点提供水位信号，记录水面垂直放线距离L₁＝L_f，收到水面信号时，记录倾斜初始角度为β₀，入水后实时计算放线垂直距离L_r计算公式为：

L_r＝L_f cos(α₁-α₀+β₁-β₀)

D、下放仪器到河底，浮子式探底行程开关提供探底信号，记录水面垂直放线距离L₂＝L_f，从而水深L_h＝L₂-L_f；

E、利用水深测算测量目标点L_c，L_c不唯一，可根据水文规约确定多个测点；

F、铠装信号线缆带动流速测量设备置测量目标点进行分别测流，数据通过铠装信号线缆中心信号线向上传输至接收控制终端；

G、垂线测量完成后，回收仪器至水面上目标值，垂线测量完成；

H、通过上述方法可在河道断面设置多个测点进行精准测量工作，然后根据测量数值进行断面流量测算；

其中，具体断面流量测算包括以下步骤：

(1)根据计算测点水深测量装置测量流速计算垂线平均流速。根据实测情况，按垂线平均流速的计算方法，求出各测线的垂线平均流速V_m1、V_m2、...、V_m(n-1)。

(2)计算部分平均流速。部分平均流速就是相邻两条测线的垂线平均流速的平均值，即

V₂＝1/2(V_m1+V_m2)

V₃＝1/2(V_m2+V_m3)

……

水边部分平均流速(V₁或V_n)等于近岸测线的垂境平均流速(V_m1或V_m(n-1))乘以岸边流速系数α，即

V₁＝αV_m1

V_n＝αV_m(n-1)

岸边流速系数α与渠道的断面形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。合理选取α值，对提高流量施测精度有显著影响，α值可以通过实测确定。

(3)计算部分面积。渠道截面为等边梯形部分面积由相邻两条测线处的水深的平均值乘以测线间距而得，图6为本实用新型拟测量渠道截面示意图。

f₂＝1/2(D₁+D₂)b₂

f₃＝1/2(D₂+D₃)b₃

……

两水边部分面积为

f₁＝1/2(D₁b₁)

f_n＝1/2(D_n-1b_n)

(4)计算部分流量。由每块部分面积乘以该面积对应的部分平均流速即得部分流量。

(5)计算断面流量。计算断面流量。各个部分流量q_i之和即为断面流量Q：

与现有技术相比，装置包括驱动电机及卷线盘、可精准测量线长的滑轮定向测量装置、防摆结构、偏角及倾角修正装置、水深测量装置和流速测量设备，该装置驱动电机带动卷线盘转动进行下放回收运动，线缆穿过顶部的滑轮定向测量装置和防摆结构后，装载水深测量装置及流速测量设备进行探入式测量工作。该装置提供线长数据信号、倾角及偏角数据、水面及水底信号等标准信号接口，可接入各类采集终端，适用于多种类型探入式自动测量系统，解决了河流断面探入式流速流量测量中精度低、线长偏角无修正、水深、淤积无法精确测定等难题，提高了断面流量测量精度和测量效率，达到河流断面探入式精确测流的目的，为渠道断面精确量水提供可靠的数据。

本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种河流断面探入式精准测流装置，其特征在于包括门型承重固定架、铠装信号线缆、驱动电机、缠线装置、滑轮定向测量装置、线缆防摆结构、水深测量装置和流速测量设备，所述滑轮定向测量装置和所述线缆防摆结构分别设置在所述门型承重固定架上；

所述缠线装置包括缠线卷轴、铠装信号线缆、传动轴，所述驱动电机通过传动轴连接缠线卷轴，所述缠线卷轴一端穿入缠线卷轴固定，所述铠装信号线缆缠绕在所述缠线卷轴上，所述铠装信号线缆穿过定向滑轮测量装置并向下穿过所述线缆防摆结构的中间线缆固定孔，所述铠装信号线缆另一端连接水深测量装置和流速测量设备。

2.根据权利要求1所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于还包括偏角及倾角修正装置，所述偏角及倾角修正装置设置在所述线缆防摆结构上。

3.根据权利要求2所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述门型承重固定架包括上框和两侧框，所述上框和所述两侧框垂直设置；

所述线缆防摆结构两侧与梁所述侧框连接，所述线缆防摆结构包括防摆架主体、防摆架滑块和防摆架滑道，所述防摆架主体通过所述防摆架滑块与所述防摆架滑道滑动连接。

4.根据权利要求3所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述滑轮定向测量装置与所述上框固定；

5.根据权利要求1、 2或4所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述铠装信号线缆穿过所述防摆结构，所述铠装信号线缆下放固定并连接水深测量装置及流速测量设备。

6.根据权利要求5所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述水深测量装置包括测深装置金属壳体、水面测量接触点、浮子式探底行程开关，所述浮子式探底行程开关设置在测深装置金属壳体内，所述水面测量接触点设置所述测深装置金属壳体外侧，所述浮子式探底行程开关与所述铠装信号线缆连接。

7.根据权利要求1、2或4所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述铠装信号线缆外部承重结构，所述铠装信号线缆内部设置信号线进行信号输送。

8.根据权利要求3所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述偏角及倾角修正装置包括偏角测量传感器、倾角传感器和偏角摆动轴和固定支架，所述固定支架包括上支架和下支架，所述偏角测量传感器与所述倾角传感器偏角通过所述上支架设置于所述防摆架主体结构上部，所述偏角摆动轴通过所述下支架设置于所述防摆架主体结构上部，所述偏角摆动轴与所述铠装信号线缆接触连接。

9.根据权利要求7所述的河流断面探入式精准测流装置，其特征在于所述铠装信号线缆内部的信号线与电刷滑环相连，所述电刷滑环相连固定在轴承座上，所述传动轴转动固定在所述轴承座内，所述缠线卷轴设置在所述轴承座和所述驱动电机之间并套放在所述传动轴上。