CN216348798U - 一种渠道智能测流桩 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种渠道智能测流桩，包括柱形本体、设置于圆柱体本体中的处理器以及与处理器连接的电子水尺，柱形本体上设置有多个沿横向贯通柱形本体的流速测量通道；在流速测量通道内分别设置有用于测量流速的流速传感器；以及电子水尺包括设置有用于测量水位的多个感应电极。

Description

一种渠道智能测流桩

技术领域

本申请涉及水位及流量监测领域，特别是涉及一种渠道智能测流桩。

背景技术

由于20世纪过程工业、能量计量和城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展。而微电子技术和计算机技术的飞跃发展也极大地推动仪表的更新换代，这也使得新型流量计如雨后春笋般涌现出来。据不完全统计，至今已有上百种流量计投向市场，而在流量计的使用中许多棘手的难题渴望获得解决。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都存在有关流量测量的问题。

随着节水型社会建设的开展，人们保护水资源和节约水资源的意识不断深入，国家对于水资源的监控与利用也更加关注。在水文监测及农业灌溉方面，虽然现有流量计已经能够完成流量监测任务。但在实际应用过程中因灌溉渠道过窄，无法采用非接触式计量设备(例如部分水位计量设备和流量计量设备)，从而无法获取准确计量数据及渠道水体结冰状态。另外，由于安装现场的设备经常发生振动和偷盗等原因，所以往往会造成计量数据跳变及设备丢失等诸多问题。

针对上述的现有技术中存在的因灌溉渠道过窄，从而无法采用现有的计量设备实时获取精确的水体流量的测量数据的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种渠道智能测流桩，以至少解决现有技术中存在的因灌溉渠道过窄，从而无法采用现有的计量设备实时获取精确的水体流量的测量数据的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种渠道智能测流桩，包括柱形本体、设置于柱形本体中的处理器以及与处理器连接的电子水尺，柱形本体上设置有多个沿横向贯通柱形本体的流速测量通道；在流速测量通道内分别设置有用于测量流速的流速传感器；以及电子水尺包括设置有用于测量水位的多个感应电极。

可选地，流速传感器为超声波流速传感器。

可选地，还包括设置于柱形本体的上部的指示灯，并且指示灯与处理器连接。

可选地，还包括设置于柱形本体下部的底座，并且其中底座设置有多个中空环状安装孔。

可选地，还包括设置于柱形本体的上部的指示灯，并且指示灯与处理器连接。

可选地，还包括与处理器连接的无线传输系统。

可选地，还包括与处理器连接的蓝牙配置系统。

可选地，还包括与处理器连接的数据采集系统。

可选地，还包括与处理器连接的充放电控制系统。

可选地，还包括与充放电控制系统连接的电池和/或太阳能板。

可选地，还包括与处理器连接的GPS定位系统。

可选地，还包括与处理器连接的振动感应系统。

可选地，还包括与处理器连接的电子水尺，其中电子水尺包括多个感应电极，多个感应电极包括沿柱形本体的纵向设置的第一感应电极列和第二感应电极列，其中第一感应电极列和第二感应电极列交错设置。

可选地，电子水尺还包括分别与处理器连接的多个移位寄存器，并且其中多个感应电极沿水尺本体的纵向分为多个感应电极组，并且每个感应电极组的感应电极分别与相应的移位寄存器连接。

可选地，多个感应电极的一端接地，另一端与相应的多个移位寄存器的相应的输入端连接，并且多个感应电极具有预定的电阻值，使得相应的输入端的电平状态在多个感应电极未被水位淹没的情况下和在多个感应电极被水淹没的情况下是不同的。

从而根据本实施例的技术方案，解决了现有技术中存在的上述问题，并且本实施例适用于涉及利用渠道智能测流桩进行流量测量的方面，具有如下优点：

1.本实用新型的渠道智能测流桩能够测量渠道过窄的水位情况，从而能够获取精确的测量数据；

2.本实用新型的渠道智能测流桩结构紧凑并且功能齐全；

3.本实用新型的渠道智能测流桩可接入外部太阳能，从而对锂电池进行电能补充；

4.本实用新型的渠道智能测流桩不仅能够实现渠道水位以及水体温度的测量，还能够判断水体的结冰状态；

5.本实用新型的渠道智能测流桩可实现定位、振动、位移报警、夜间灯光警示、数据传输以及电量控制等功能。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的示意图；

图2是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的部分透视图；

图3是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的系统结构连接示意图；

图4是根据本申请一个实施例的电子水尺中的感应电极分布示意图；

图5是根据本申请一个实施例的电子水尺中的一个感应电极组(即G1～G6 中的任意一组)的感应电极与相应的移位寄存器连接的示意图；

图6是根据本申请一个实施例的电子水尺中的感应电极的内部结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

根据本实施例的一个方面，提供了一种渠道智能测流桩100。图1是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的示意图。图2是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的部分透视图。参考图1和图2所示，一种渠道智能测流桩 100，包括柱形本体110、设置于柱形本体110中的处理器121以及与处理器121 连接的电子水尺130，柱形本体110上设置有多个沿横向贯通柱形本体110的流速测量通道111；在流速测量通道111内分别设置有用于测量流速的流速传感器112；以及电子水尺130包括设置有用于测量水位的多个感应电极131、132。

正如背景技术中所述，随着节水型社会建设的开展，人们保护水资源和节约水资源的意识不断深入，国家对于水资源的监控与利用也更加关注。在水文监测及农业灌溉方面，虽然现有流量计已经能够完成流量监测任务。但在实际应用过程中因灌溉渠道过窄，无法采用非接触式计量设备(例如部分水位计量设备和流量计量设备)，从而无法获取准确计量数据及渠道水体结冰状态。另外，由于安装现场的设备经常发生振动和偷盗等原因，所以往往会造成计量数据跳变及设备丢失等诸多问题。

针对该技术问题，参考图1所示，本实施例提供了一种渠道智能测流桩100。渠道智能测流桩100为圆柱形结构，并且在渠道智能测流桩100的柱形本体110 的外表面设置有电子水尺130。电子水尺130包括用于测量水位的多个感应电极131、132。渠道智能测流桩100还设置有处理器121，处理器121用于接收数据并进行计算。在渠道智能测流桩100的柱形本体110上还设置有流速测量通道111，流速测量通道111中设置有流速传感器112。流速传感器112能够用于测量水体的流速。例如，利用渠道智能测流桩100测量某一水体单位时间内的流量，流速传感器112实时测量水体的流速并将测得的数据传输至与其连接的处理器121，电子水尺130实时测量水体的水位的数值并将该数值传输至与其连接的处理器121。处理器121可根据水体的横截面积以及水体的流速简单计算出水体的流量，其中水体的横截面积可以根据水体渠道的宽度和水位变化的大小计算而得。此外，由于渠道智能测流桩100的结构紧凑，所以渠道智能测流桩100能够测量过窄渠道内的水体流量。

从而，在渠道智能测流桩100中设置流速传感器112、电子水尺130以及处理器121，并利用处理器121根据接收到的水体的流速数值以及水位的数值计算出水体的流量大小的操作达到了能够实时并精确的测量水体的流量大小的技术效果。进而解决了现有技术中存在的因灌溉渠道过窄，从而无法采用现有的计量设备实时获取精确的水体流量的测量数据的技术问题。

可选地，流速传感器112为超声波流速传感器。

可选地，还包括设置于柱形本体110的上部的指示灯115，并且指示灯115 与处理器121连接。

具体地，图3是根据本申请一个实施例的渠道智能测流桩的系统结构连接示意图。参考图1和图3所示，在柱形本体110的上部还设置有指示灯115。指示灯115与处理器121连接。当渠道智能测流桩100发生故障时，处理器121 就会控制指示灯115发出灯光警示，从而确保渠道智能测流桩100能够安全运行。从而，在柱形本体110的上部设置指示灯115的操作达到了能够确保渠道智能测流桩100安全运行的技术效果。

可选地，还包括设置于柱形本体110下部的底座113，并且其中底座113 设置有多个中空环状安装孔114。

具体地，参考图1所示，在柱形本体110的下部设置有底座113，底座113 主要用于承载柱形本体110。在底座113上还设置有多个中空环状安装孔114，多个中空环状安装孔114能够方便渠道智能测流桩100的安装。

可选地，还包括与处理器121连接的无线传输系统122。

具体地，参考图3所示，渠道智能测流桩100还包括无线传输系统122。无线传输系统122与处理器121连接。处理器121将信号转换为数据后传输至无线传输系统122，由无线传输系统122将得到的数据按预先设定好的通讯协议传输至远程服务器。从而，在渠道智能测流桩100中设置无线传输系统122 的操作能够达到传输数据的技术效果。

可选地，还包括与处理器121连接的蓝牙配置系统123。

具体地，参考图3所示，渠道智能测流桩100还包括蓝牙配置系统123。蓝牙配置系统123与处理器121连接。蓝牙配置系统123能够实现渠道智能测流桩100的短距离无线配置并方便现场的安装、调试和运维。例如，当渠道智能测流桩100发生故障后，通过蓝牙配置系统123能够检测出渠道智能测流桩100的故障位置以达到检修的目的。从而，在渠道智能测流桩100中设置蓝牙配置系统123的操作能够达到短距离无线配置的技术效果。

可选地，还包括与处理器121连接的数据采集系统124。

具体地，参考图3所示，渠道智能测流桩100还包括数据采集系统124，数据采集系统124与处理器121连接。数据采集系统124能够实现处理器121 的数据的采集。例如，数据采集系统124能够实时采集水位变化的数值和水的温度的数据等，并将采集到的数据传输至处理器121。处理器121接收到水位变化的数值和水的温度的数据后计算出水体的流量。从而，在渠道智能测流桩100中设置数据采集系统124的操作能够达到实时采集数据的技术效果。

可选地，还包括与处理器121连接的充放电控制系统125。

具体地，参考图3所示，渠道智能测流桩100还包括充放电控制系统125。充放电控制系统125与处理器121连接。充放电控制系统125能够控制渠道智能测流桩100的充放电。

可选地，还包括与充放电控制系统125连接的电池126和/或太阳能板127。

具体地，参考图3所示，充放电控制系统125分别与电池126和/或太阳能板127连接。电池126和/或太阳能板127均以硬件接入的方式为渠道智能测流桩100提供电源。

优选地，电池126可以为锂电池。

可选地，还包括与处理器121连接的GPS定位系统128。

具体地，参考图3所示，GPS定位系统128与处理器121连接。GPS定位系统128能够实现渠道智能测流桩100的位置查找。例如，当利用渠道智能测流桩100测量某水体时，将渠道智能测流桩100放入水体的某个位置。GPS定位系统128能够精确地指示出渠道智能测流桩100所在的位置，从而达到指示渠道智能测流桩100位置的技术效果。

可选地，还包括与处理器121连接的振动感应系统129。

具体地，参考图2所示，振动感应系统129与处理器121连接。振动感应系统129能够校准渠道智能测流桩100所测的水位，从而确保计量精度并且避免因外界环境影响而对测量的数据造成误差。

可选地，电子水尺130包括多个感应电极131、132，多个感应电极131、 132包括沿柱形本体110的纵向设置的第一感应电极列131和第二感应电极列 132，其中第一感应电极列131和第二感应电极列132交错设置。

具体地，图4是根据本申请一个实施例的电子水尺中的感应电极分布示意图。参考图4所示，电子水尺130包括多个感应电极131、132。其中每一个感应电极都对应于电子水尺130上的一个刻度。多个感应电极131、132能够根据水位的变化测量出相应的数据。例如，当多个感应电极131、132所测量的水位发生变化之后，相应的感应电极的电位也会发生变化，则经由处理器121处理并输出的测量数据也就发生了变化。并且多个感应电极131、132在电子水尺 130的左右两侧呈错峰交叉式纵向排布，从而能够缩短多个感应电极131、132 的纵向距离，进而提高电子水尺130在测量水位时的精度。例如，当利用电子水尺130进行测量时，错峰交叉式纵向排布的多个感应电极131、132能够将测量精度提高至2mm。从而，当由电子水尺130测量的水位发生微小变化时，电子水尺130也能够精确的测量出水位的变化。从而，通过在电子水尺130设置多个感应电极131、132，并且将多个感应电极131、132在电子水尺130的左右两侧以错峰交叉的方式纵向排布的操作达到了精确测量水位数据的技术效果。

可选地，电子水尺130还包括分别与处理器121连接的多个移位寄存器 141～146，并且其中多个感应电极131、132沿水尺本体133的纵向分为多个感应电极组G1～G6，并且每个感应电极组G1～G6的感应电极131a～131d， 132a～132d分别与相应的移位寄存器141～146连接。

具体地，图5是根据本申请一个实施例的电子水尺中的一个感应电极组(即 G1～G6中的任意一组)的感应电极与相应的移位寄存器连接的示意图。图6是根据本申请一个实施例的电子水尺中的感应电极的内部结构示意图。参考图5 和图6所示，电子水尺130还包括多个移位寄存器141～146。多个移位寄存器 141～146的一端与处理器121连接，另一端则分别与多个感应电极组G1～G6连接。其中，多个感应电极组G1～G6是由多个感应电极131、132划分为若干个区域而产生的。移位寄存器141～146主要用于将相应的感应电极组G1～G6所包含的感应电极131a～131d以及132a～132d的相关的电平信号转换为适用于处理器120的串行信号。例如，当利用电子水尺130进行水位测量时，感应电极 131a～131d以及132a～132d实时检测到水位的变化，并向多个移位寄存器 141～146发送多组电平信号。多个移位寄存器141～146接收到由感应电极 131a～131d以及132a～132d传输的电平信号后，将多组电平信号转换为多个串行信号并将多个串行信号传输至处理器121。处理器121在接收到多个串行信号后进行处理并将串行信号转换为数据以进行显示。从而，在电子水尺130中设置多个移位寄存器141～146，并且多个移位寄存器141～146的一端与多个感应电极组G1～G6连接，另一端与处理器121连接的操作达到了将并行信号转换为串行信号以快速得到测量数据的技术效果。

可选地，多个感应电极131、132的一端接地，另一端与相应的多个移位寄存器141～146的相应的输入端连接，并且多个感应电极131、132具有预定的电阻值，使得相应的输入端的电平状态在多个感应电极131、132未被水位淹没的情况下和在多个感应电极131、132被水淹没的情况下是不同的。

具体地，电子水尺130中的多个感应电极131、132的一端接地。其中，多个感应电极131、132的一端接地可以有效的保护多个感应电极131、132并防止多个感应电极131、132发生损坏。多个感应电极131、132的另一端与多个移位寄存器141～146连接。其中，多个感应电极131、132可将因水位变化而得到的并行信号传输至多个移位寄存器141～146中，并由多个移位寄存器 141～146将并行信号转换为适用于处理器120的串行信号。

参考图5所示，多个移位寄存器141～146例如可以采用型号为74HC165D 的移位寄存器。其中，R₀～R₇对应于感应电极组内沿电子水尺130的纵向相邻设置(即按照131a、132a、131b、132b、......、131d、132d的顺序设置)的感应电极，其预定的电阻值为820K。当使用带有多个感应电极131、132的电子水尺130进行水位测量时，由于感应电极131、132对应于电子水尺130上的刻度，因此随着水位的不断变化，水位会淹没或者露出某些感应电极。参考图4 所示，以感应电极131a(对应于电阻R₀)进行说明。感应电极131a的一端与移位寄存器141的相应管脚11(即D0)连接，感应电极131a的另一端接地，并且感应电极131a具有预定的电阻值(即820K)。因此当水位没有淹没感应电极131a(对应于电阻R₀)时，移位寄存器141的管脚11与地之间的电阻值为感应电极131a的电阻值，即820K。当水位淹没感应电极131a时，则移位寄存器141的管脚11由于水位的原因直接接地。从而导致在水位淹没感应电极 131a和水位没有淹没感应电极131a这两种情况下，管脚11的电平状态是不同的。基于同样原因，对于移位寄存器141与其他感应电极连接的管脚12～14以及3～6(即D1～D7)，在水位淹没感应电极和水位没有淹没感应电极这两种情况下，管脚的电平状态也是不同的。

从而，根据水位的不同，各个感应电极连接的移位寄存器的管脚的电平状态也不同，从而移位寄存器通过串行的方式将各个管脚的电平状态作为水位信息发送至处理器121。

从而根据本实施例的技术方案，解决了现有技术中存在的上述问题，并且本实施例适用于涉及利用流速测量装置进行流速测量的方面，具有如下优点：

1.本实用新型的流速测量装置能够测量渠道过窄的水位情况，从而能够获取精确的测量数据；

2.本实用新型的流速测量装置结构紧凑并且功能齐全；

3.本实用新型的流速测量装置可接入外部太阳能，从而对锂电池进行电能补充；

4.本实用新型的流速测量装置不仅能够实现渠道水位以及水体温度的测量，还能够判断水体的结冰状态；

5.本实用新型的流速测量装置可实现定位、振动、位移报警、夜间灯光警示、数据传输以及电量控制等功能。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种渠道智能测流桩(100)，包括柱形本体(110)、设置于柱形本体(110)中的处理器(121)以及与所述处理器(121)连接的电子水尺(130)，其特征在于，

所述柱形本体(110)上设置有多个沿横向贯通所述柱形本体(110)的流速测量通道(111)；

在所述流速测量通道(111)内分别设置有用于测量流速的流速传感器(112)；以及

所述电子水尺(130)包括设置有用于测量水位的多个感应电极(131、132)。

2.根据权利要求1所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，所述流速传感器(112)为超声波流速传感器。

3.根据权利要求1所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，还包括设置于所述柱形本体(110)的上部的指示灯(115)，并且所述指示灯(115)与所述处理器(121)连接。

4.根据权利要求1所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，还包括设置于柱形本体(110)下部的底座(113)，并且其中

所述底座(113)设置有多个中空环状安装孔(114)。

5.根据权利要求1所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，还包括与所述处理器(121)连接的无线传输系统(122)；

还包括与所述处理器(121)连接的蓝牙配置系统(123)；

还包括与所述处理器(121)连接的数据采集系统(124)；

还包括与所述处理器(121)连接的充放电控制系统(125)；

还包括与所述充放电控制系统(125)连接的电池(126)和/或太阳能板(127)；

还包括与所述处理器(121)连接的GPS定位系统(128)；以及

还包括与所述处理器(121)连接的振动感应系统(129)。

6.根据权利要求1所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，所述电子水尺(130)包括多个感应电极(131、132)，所述多个感应电极(131、132)包括沿所述柱形本体(110)的纵向设置的第一感应电极列(131)和第二感应电极列(132)，其中

所述第一感应电极列(131)和所述第二感应电极列(132)交错设置。

7.根据权利要求6所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，所述电子水尺(130)还包括分别与所述处理器(121)连接的多个移位寄存器(141～146)，并且其中

所述多个感应电极(131、132)沿水尺本体(133)的纵向分为多个感应电极组(G1～G6)，并且每个感应电极组(G1～G6)的感应电极(131a～131d，132a～132d)分别与相应的移位寄存器(141～146)连接。

8.根据权利要求7所述的渠道智能测流桩(100)，其特征在于，所述多个感应电极的一端接地，另一端与相应的多个移位寄存器的相应的输入端连接，并且所述多个感应电极具有预定的电阻值，使得所述相应的输入端的电平状态在所述多个感应电极未被水位淹没的情况下和在所述多个感应电极被水淹没的情况下是不同的。

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