CN2702279Y - 灌渠斗口水流量自动测量装置 - Google Patents

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卢胜利
王福平
雷崇民
祝玲
吴学军
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Abstract

本实用新型涉及水流量测量装置，尤其是一种灌渠斗口水流量自动测量装置，包括数据融合中心、闸前水位计、若干闸后水位计以及闸位计，其特点在于，闸前水位计和闸后水位计通过串行总线方式与数据融合中心相连接并向数据融合中心传送水位测量值，闸位计通过专用接口电路与数据融合中心相连接并传送启闸高度值，本实用新型采用软测量技术，数据融合中心依据的闸前水位值、闸后水位值和启闸高度值，并可融合由公共无线移动通信网络传送的水文环境信息，自动辨别灌渠斗口水流形态，调用相应的软测量模型估算灌渠斗口水流量值。

Description

灌渠斗口水流量自动测量装置
技术领域
本实用新型涉及水流量测量装置，尤其是一种灌渠斗口水流量自动测量装置。
背景技术
水流量测量装置是一种常用的测量仪器，按照测量对象的特点分为封闭管道的水流量测量装置和敞开流道(明渠)水流量测量装置2大类，灌渠斗口水流量自动测量装置属于明渠水流量测量装置，现有的明渠水流量测量装置有很多种，一般需要专门构筑标准测量断面(矩形、梯形、半圆形等)，其工作原理主要是直接测量标准断面处的水位(H)和水流速(V)，由水位计算出过水断面面积(S)，再通过公式Q＝S×V，计算得到水流量(Q)，这类明渠水流量测量装置主要有超声波式、流速-水位式、堰式和槽式，灌渠斗口特指灌溉干渠通向支渠的放水闸口，灌渠斗口水流量是水管部门与用水单位结算水费的依据，利用现有的闸口水工建筑物(俗称“斗口”)，可以免除修筑专门的量水设施，是最为经济的量水方式，灌渠斗口处的水流形态呈现复杂的非线性动力学系统特征，理想的自由流条件往往不能满足，现有的明渠水流量测量装置只能在理想的自由流条件下使用，不能适应灌渠斗口水流量自动测量的需要。
发明内容
为解决灌渠斗口水流量自动测量问题，本实用新型提出了一种灌渠斗口水流量自动测量装置，能够适应在灌渠斗口处自动测量水流量，也可以保证一定的测量精度。
一种灌渠斗口水流量自动测量装置，包括数据融合中心、闸前水位计、若干闸后水位计以及闸位计，其特别之处在于，闸前水位计和闸后水位计通过串行总线方式与数据融合中心相连接并向数据融合中心传送水位测量值，闸位计通过专用接口电路与数据融合中心相连接并传送启闸高度值，数据融合中心是至少带有2个标准硬件异步串行单元的低功耗微机系统，具体可采用MPS-430系列单片机；
还包括电源管理中心、电池组和太阳能浮充电路，电池组和太阳能浮充电路与电源管理中心电气联通，电源管理中心与数据融合中心相连接并根据其指令对电池组和太阳能浮充电路进行控制，电源管理中心、电池组和太阳能浮充电路均安置在闸口启闭机铸铁底座处，并设有防盗、防水、防尘、防冻机构，符合国家水文观测仪器标准，可以适应野外条件下工作；
其中数据融合中心配置有供操作人员现场观测及操作的人机界面、标准USB接口、IC卡接口，为操作人员持大容量IC卡或其他带标准USB接口的移动式存储设备现场采集测量数据和相关信息提供了必要的条件，数据融合中心还配置了可接入基于公共无线移动通信网络的GSM/GPRS数据无线传输模块。
本实用新型采用软测量技术，数据融合中心依据的闸前水位值、闸后水位值和启闸高度值，并可融合由公共无线移动通信网络传送的水文环境信息，自动辨别灌渠斗口水流形态，调用相应的软测量模型估算灌渠斗口水流量值。
附图说明
附图1为本实用新型的总体结构示意图；
附图2为本实用新型中数据融合中心的组成示意图
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明：
如图1所示，本实用新型包括数据融合中心、闸前水位计、若干闸后水位计、闸位计、电源管理中心、电池组和太阳能浮充电路，数据融合中心配套有人机界面、标准USB接口、IC卡接口和GSM/GPRS数据无线传输模块。
如图1所示，闸前水位计和闸后水位计采用可将测量值转换为电信号输出的智能水位计，其自带串行总线接口，具体可采用标准RS-485串行总线接口，与数据融合中心的串行总线接口相连构成水位测量网络，定时测量并传输闸前水位H和闸后各点水位h1，h2，h3...hn信息。闸位计采用带并行输出的编码式闸位计，数据融合中心可通过并行接口电路定时采集启闸高度信息。
如图1所示，本实用新型由电池组及太阳能浮充电路供电，太阳能电池将太阳能转换为电能，并不断给可充电电池组充电，以保证在没有电网供电条件的地区长期工作，电源管理中心对电池组及太阳能浮充电路提供的直流电源给予分路管理，并根据数据融合中心通过电源控制接口电路发送的控制指令，实施各部分电源的通电和断电管理，可以最大限度地减少电源消耗。
如图2所示，数据融合中心通过标准硬件异步串行单元(UART)与GSM/GPRS数据无线传输模块连接，借助公共无线移动通信网络资源，可以短消息方式定时向水管部门监测中心发送流量测量数据，同样可以短消息方式接收监测中心发布的命令和水文环境信息。
本实用新型中人机界面采用专用防水型PVC薄膜式键盘和点阵式液晶显示器(LCD)构成，键盘布局、按键定义、显示内容和显示格式等可根据现场输入测量参数和观察信息的要求设计，标准USB接口和IC卡接口按照USB串行总线和IC卡国际标准设计，在相关软件的支持下，可将数据融合中心大容量掉电保护数据存储器中的水流量测量数据和其他相关信息转移到大容量IC卡或活动硬盘等移动式存储设备中。
如图2所示，本实用新型的核心部分是数据融合中心，采用专门设计的高性能、低功耗嵌入式微机系统，所选用的微处理器芯片至少带2个标准硬件异步串行单元(UART)，具体可采用MPS-430系列单片机，其具有较大容量的FLASH程序存储器和掉电保护数据存储器，端口工作方式灵活多变，并可根据要求扩展相应的功能接口电路。
本实用新型的工作原理如下：
数据融合中心定时控制接通闸前水位计、闸后水位计和闸位计的电源，通过标准RS-485串行总线接口和闸位计接口，向闸前水位计、闸后水位计和闸位计定时发出测量命令，接收闸前水位H、闸后各点水位h1，h2，h3...hn和启闸高度测量值，并融合公共无线移动通信网络传送的水文环境信息，自动辨别灌渠斗口水流形态，调用相应的软测量模型估算灌渠斗口水流量值。

Claims (4)

1、一种灌渠斗口水流量自动测量装置，包括具有数据处理、通信及远程控制功能的数据融合中心，以及闸位计、闸前水位计和若干闸后水位计，其特征在于：
所述闸前水位计和闸后水位计通过标准RS-485串行总线与数据融合中心相连接并向数据融合中心传送水位测量值，所述闸位计通过并行接口电路与数据融合中心相连接并传送启闸高度值。
2、如权利要求1所述的灌渠斗口水流量自动测量装置，其特征在于：
还包括电源管理中心、电池组和太阳能浮充电路，电池组和太阳能浮充电路与电源管理中心电气联通，电源管理中心与数据融合中心相连接并根据其指令对电池组和太阳能浮充电路进行控制。
3、如权利要求2所述的灌渠斗口水流量自动测量装置，其特征在于：
所述数据融合中心配置有供操作人员现场观测及操作的人机界面、标准USB接口、IC卡接口、和可接入基于公共无线移动通信网络的GSM/GPRS数据无线传输模块。
4、如权利要求1至3中任意一项所述的灌渠斗口水流量自动测量装置，其特征在于：
所述数据融合中心是至少带有2个标准硬件异步串行单元的低功耗微机系统。
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