RU178685U1 - Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams - Google Patents
Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams Download PDFInfo
- Publication number
- RU178685U1 RU178685U1 RU2017122907U RU2017122907U RU178685U1 RU 178685 U1 RU178685 U1 RU 178685U1 RU 2017122907 U RU2017122907 U RU 2017122907U RU 2017122907 U RU2017122907 U RU 2017122907U RU 178685 U1 RU178685 U1 RU 178685U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- float
- speed
- mounting plate
- water flow
- removable
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
- G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Предлагаемое решение относится к области гидрометрии и предназначено для измерения скорости водного потока. Устройство содержит цилиндрический корпус 1, включающий тыловую несъемную игловую опору 2, фронтальную съемную игловую опору 3; камеру 4, стойку для поплавка 5; съемный стабилизатор направления течения в горизонтальной плоскости 6. В камере 4 расположена монтажная плата 7 с оптическим датчиком расстояния 8, сориентированным на ребро лопастного винта 9, установленного в опорах 2 и 3. На штангу 10, закрепленную в донной монтажной плите 11, устанавливается корпус 1 со стойкой для поплавка 5. Поплавок 12 имеет съемную крышку 13, под которой расположены элемент питания 14 и блок обработки, сохранения и передачи информации 15. Блок обработки, сохранения и передачи информации 15 состоит из микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства и средства радиопередачи. На штанге 10 над поплавком 12 размещен ограничитель 17, определяющий крайнее верхнее положение поплавка. Технический результат заключается в повышении надежности, ремонтопригодности и помехоустойчивости устройства, обеспечении автономности его работы и обеспечении передачи измерительной информации о скорости водного потока в цифровом виде беспроводным способом. 1 ил.The proposed solution relates to the field of hydrometry and is intended to measure the speed of a water stream. The device comprises a cylindrical body 1, including a rear non-removable needle support 2, a front removable needle support 3; chamber 4, stand for the float 5; removable stabilizer of the direction of flow in the horizontal plane 6. In the chamber 4 there is a mounting plate 7 with an optical distance sensor 8, oriented to the edge of the blade screw 9 installed in the supports 2 and 3. A housing 1 is mounted on the rod 10 mounted in the bottom mounting plate 11 with a stand for the float 5. The float 12 has a removable cover 13, under which there is a battery 14 and a unit for processing, storing and transmitting information 15. The unit for processing, storing and transmitting information 15 consists of a microcontroller, constantly oh storage device and radio transmission. On the rod 10 above the float 12 placed limiter 17, which determines the extreme upper position of the float. The technical result consists in increasing the reliability, maintainability and noise immunity of the device, ensuring the autonomy of its operation and ensuring the transmission of measuring information about the speed of the water flow in digital form wirelessly. 1 ill.
Description
Устройство относится к области гидрометрии и предназначено для измерения скорости водного потока.The device relates to the field of hydrometry and is intended for measuring the speed of a water stream.
Устройство представляет собой роторный измеритель скорости водного потока, основанный на наличии зависимости между периодом времени доли вращения лопастного винта и скорости водного потока, и предназначено для использования в водотоках малой глубины в автономном режиме эксплуатации.The device is a rotary meter of water flow rate, based on the presence of a relationship between the period of time of the share of rotation of the rotor blade and the speed of the water flow, and is intended for use in shallow streams in autonomous operation.
Под малыми водотоками, согласно [1], подразумеваются реки и водотоки, бассейны которых расположены в одной географической зоне и гидрологический режим которых под воздействием местных факторов может отличаться от свойственного для рек этой географической зоны. Эти водотоки также характеризуются малыми площадью водосбора, средней глубиной, скоростью водного потока и сравнительно быстро протекающими в них (водотоках) процессами. В определенных случаях приходится сталкиваться с необходимостью выполнения измерений скорости водного потока с высокой временной дискретностью в водотоках с настолько малой глубиной, что использование известных или общепринятых средств измерений невозможно.According to [1], small watercourses mean rivers and watercourses whose basins are located in the same geographical zone and whose hydrological regime, under the influence of local factors, may differ from that characteristic of the rivers of this geographical zone. These watercourses are also characterized by a small catchment area, average depth, water flow rate and processes that are relatively fast in them (watercourses). In certain cases, one has to deal with the need to perform measurements of the water flow velocity with high temporal discreteness in watercourses with such a shallow depth that the use of known or conventional measuring instruments is impossible.
Так, к примеру, согласно [2], кромки лопастного винта гидрометрической вертушки должны быть равноудалены от водной поверхности и дна на расстояние не менее 2-3 см. Большинство известных гидрометрических вертушек имеют диаметр лопастного винта в диапазоне от 70 мм до 120 мм. При этом ограничения, накладываемые [2], позволяют использовать упомянутые гидрометрические вертушки в водотоках с глубиной от 110 мм и от 160 мм, в зависимости от диаметра лопастного винта. Длительная работа без технического обслуживания таких средств измерений также невозможна. Так, согласно требованиям [3], количество масла в масляной камере таких средств измерений после 4 часов непрерывной работы не должно снижаться ниже установленного показателя. Иными словами, через каждые 4 часа непрерывной работы необходимо инициировать проверку количества масла, что влечет изъятие средства измерений из измеряемой среды и, тем самым, потерю важной измерительной информации. Требования, поставленные в [2], также не позволяют производить детализацию измерительной информации, и направлены на ее усреднение (60-100 и более секунд усреднения). В условиях быстро меняющегося режима течения жидкости, к примеру, в лесных ручьях, такой подход к измерениям не корректен.So, for example, according to [2], the edges of the rotor blade of a hydrometric pinwheel should be equidistant from the water surface and the bottom to a distance of at least 2-3 cm. Most of the known hydrometric pinwheels have a blade screw diameter in the range from 70 mm to 120 mm. Moreover, the restrictions imposed [2] allow the use of the above-mentioned hydrometric turntables in waterways with a depth of 110 mm and 160 mm, depending on the diameter of the rotor blade. Long work without maintenance of such measuring instruments is also impossible. So, according to the requirements of [3], the amount of oil in the oil chamber of such measuring instruments after 4 hours of continuous operation should not fall below the established indicator. In other words, every 4 hours of continuous operation, it is necessary to initiate a check of the amount of oil, which entails the removal of the measuring instrument from the medium being measured and, thereby, the loss of important measuring information. The requirements set in [2] also do not allow for detailed measurement information, and are aimed at averaging it (60-100 or more seconds of averaging). In a rapidly changing fluid flow regime, for example, in forest streams, this approach to measurements is not correct.
При этом все же, роторные измерители скорости водного потока, содержащие в составе датчика скорости водного потока лопастной винт, период времени доли вращения которого зависит от скорости водного потока, являются наиболее распространенными средствами измерений скорости водного потока, что обусловлено простотой их работы, относительной простотой конструкции и возможностью ремонта в условиях, близких к полевым.At the same time, rotary water flow meters containing a blade screw as part of the water flow sensor, the period of rotation fraction of which depends on the speed of the water flow, are the most common means of measuring the water flow, due to the simplicity of their operation and the relative simplicity of the design and the possibility of repair in conditions close to field conditions.
Известно устройство измерения скорости водного потока по патенту РФ 2533751. Устройство состоит из корпуса, ходового механизма с осью, на которой размещается лопастной винт. В оси расположен магнитоуправляемый контакт, замыкаемый магнитом, расположенным в лопастном винте. Клеммы, расположенные на корпусе, с одной стороны, подключены к магнитоуправляемому контакту, с другой - к внешнему преобразователю сигналов. Принцип работы устройства основан на преобразовании набегающего водного потока во вращение лопастного винта с частотой оборотов, пропорциональной скорости водного потока.A device for measuring the speed of a water stream according to the patent of the Russian Federation 2533751. The device consists of a housing, a running gear with an axis on which the blade screw is located. In the axis is a magnetically controlled contact, closed by a magnet located in the blade screw. The terminals located on the housing, on the one hand, are connected to a magnetically controlled contact, and on the other, to an external signal converter. The principle of operation of the device is based on the conversion of the incident water flow into the rotation of the rotor blade with a speed of rotation proportional to the speed of the water flow.
Недостатком данного и схожих устройств можно считать сравнительно большие размеры, относительно малое время работы между циклами технического обслуживаниями, отсутствие защиты лопастного винта от внешних воздействий. Также устройство не приспособлено к автономному режиму эксплуатации и имеет внешний блок регистрации измерительной информации, отказ от использования которого невозможен.The disadvantage of this and similar devices can be considered relatively large sizes, relatively short runtime between maintenance cycles, lack of protection of the rotor blade from external influences. Also, the device is not adapted for stand-alone operation and has an external unit for recording measurement information, the refusal of which is impossible.
Также известен малогабаритный измеритель полного вектора скорости водного потока на основе электролитического метода измерения скорости течения (а.с. СССР №1638630). Измеритель содержит датчик скорости в виде вертушки и гидрофлюгер в виде обтекателя, направляющих пластин, уравновешивающих поплавков, карданного подвеса и корпуса, которые закреплены консольно на опоре с одной стороны вертикальной несущей штанги. Электролитическим способом снимают информацию о модуле вектора скорости потока и регистрируют направление вектора скорости.Also known is a small-sized measuring instrument for the full velocity vector of a water flow based on the electrolytic method for measuring the flow velocity (USSR AS No. 1638630). The meter contains a speed sensor in the form of a turntable and a hydraulic vane in the form of a cowl, guide plates, balancing floats, a gimbal and a housing that are mounted cantilever on a support on one side of a vertical support rod. Information on the module of the flow velocity vector is electrolytically removed and the direction of the velocity vector is recorded.
Электролитический способ предполагает относительное постоянство электрической проводимости воды, что нехарактерно для малых водотоков, особенно в городской черте. Резкие изменения электрической проводимости воды, происходящие за счет внесения в поверхностный сток различных минералов, могут привести к искажению измерительной информации.The electrolytic method involves the relative constancy of the electrical conductivity of water, which is uncharacteristic for small streams, especially in urban areas. Sudden changes in the electrical conductivity of water due to the introduction of various minerals into the surface runoff can lead to distortion of the measurement information.
Электроды и лопастной винт, находящийся в потоке без защиты, могут быть повреждены.Electrodes and a blade screw in a stream without protection may be damaged.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству, является автономное устройство для регистрации скорости и направления течения жидкости и газа (патент РФ №2503962).The closest in technical essence to the claimed device is a stand-alone device for recording the speed and direction of flow of liquid and gas (RF patent No. 2503962).
Устройство представляет собой блок, вращающийся в двух плоскостях, что позволяет исключить использование отдельного модуля датчика скорости водного потока. В данном устройстве скорость водного потока определяется, исходя из частоты вращения самого блока. Подобное решение, с одной стороны, частично повышает надежность работы устройства, с другой - снижает его. Вращающийся блок находится в воде, не имея защиты от ударов о грунт или влекомых водным потоком объектов, что может вызвать повреждение корпуса блока и, как следствие, его разгерметизацию. В случае работы в водной среде, это может повлечь за собой повреждение электроники, расположенной внутри блока. Демонтаж и ремонт устройства такого уровня сложности в полевых условиях представляется затруднительным.The device is a block rotating in two planes, which eliminates the use of a separate module of the sensor for the speed of the water flow. In this device, the speed of the water flow is determined based on the speed of the block itself. Such a solution, on the one hand, partially increases the reliability of the device, on the other hand, reduces it. A rotating block is in water without protection against impacts from the ground or objects drawn by the water flow, which can cause damage to the block's casing and, as a result, its depressurization. In the case of operation in an aqueous environment, this may result in damage to the electronics located inside the unit. Dismantling and repairing a device of this level of complexity in the field is difficult.
Необходимо также отметить, что перенося массу элемента питания и электроники внутрь блока, который используется как датчик скорости, вероятно увеличение начальной скорости его вращения и общее снижение чувствительности, что может повлечь невозможность использования данного устройства в небольших водотоках, где скорости водного потока (как мгновенные, так и усредненные) сравнительно малы.It should also be noted that transferring the mass of the battery and electronics inside the unit, which is used as a speed sensor, it is likely to increase the initial speed of its rotation and a general decrease in sensitivity, which may lead to the inability to use this device in small streams, where the water flow rate (as instantaneous, so averaged) are relatively small.
Полный отказ от контроля процесса измерений со стороны пользователя при эксплуатации данного устройства также невозможен, так как устройство не имеет пассивной или активной системы изменения заглубления датчика скорости водного потока относительно поверхности воды. Это может привести к тому, что в случае снижения уровня воды, датчик скорости водного потока окажется в воздухе. Устройство не имеет заявленного средства определения рабочей среды, что в вышеуказанных условиях, приведет к сильному искажению измерительной информации.A complete rejection of the control of the measurement process by the user during operation of this device is also impossible, since the device does not have a passive or active system for changing the depth of the water flow velocity sensor relative to the water surface. This can lead to the fact that in the event of a decrease in water level, the water flow rate sensor will be in the air. The device does not have the declared means of determining the working environment, which under the above conditions will lead to severe distortion of the measurement information.
Технический результат заключается в повышении надежности, ремонтопригодности и помехоустойчивости устройства, обеспечении автономности его работы и обеспечении передачи измерительной информации о скорости водного потока в цифровом виде беспроводным способом.The technical result consists in increasing the reliability, maintainability and noise immunity of the device, ensuring the autonomy of its operation and ensuring the transmission of measuring information about the speed of the water flow in digital form wirelessly.
Указанный технический результат достигается тем, что автономное устройство для измерения скорости водного потока в малых водотоках, состоящее из корпуса с боковыми вырезами, съемного стабилизатора направления течения в горизонтальной плоскости, лопастного винта, кабельных линий, соединяющих элемент питания, блок обработки, сохранения и передачи информации и монтажную плату, и отличающееся тем, что корпус устройства имеет цилиндрическую форму, включает тыловую несъемную и фронтальную съемную игловые опоры лопастного винта, камеру, в которой расположена монтажная плата с оптическим датчиком расстояния, и устанавливается на штангу, закрепленную в донной монтажной плите вместе со стойкой для поплавка, расположенного в ее верхней части между ограничителем и донной монтажной плитой и имеющего съемную крышку, под которой расположены элемент питания и блок обработки, сохранения и передачи информации, состоящий из микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства и средства радиопередачи.The specified technical result is achieved by the fact that an autonomous device for measuring the water flow rate in small streams, consisting of a housing with side cutouts, a removable stabilizer of the flow direction in the horizontal plane, a blade screw, cable lines connecting the battery, the processing unit, the storage and transmission of information and a mounting plate, and characterized in that the casing of the device has a cylindrical shape, includes a rear fixed and front removable needle supports of the rotor blade, a camera, in There is a mounting plate with an optical distance sensor, and it is mounted on a rod fixed in the bottom mounting plate together with a float stand located in its upper part between the limiter and the bottom mounting plate and having a removable cover under which the battery and processing unit are located, storage and transmission of information, consisting of a microcontroller, read-only memory device and radio transmission.
При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемый объект, не была выявлена. Данное решение отличается от известных.When studying well-known technical solutions in this technical field, the totality of features that distinguish the claimed object was not identified. This solution differs from the known ones.
Представленный на фигуре чертеж поясняет суть предлагаемого технического решения.Presented in the figure, the drawing explains the essence of the proposed technical solution.
На фиг. приведена функциональная схема автономного устройства для измерения скорости водного потока в малых водотокахIn FIG. a functional diagram of an autonomous device for measuring the speed of a water stream in small streams is given
Предлагаемое устройство (см. фиг.) состоит из цилиндрического корпуса 1, включающего тыловую несъемную игловую опору 2, фронтальную съемную игловую опору 3; камеру 4, стойку для поплавка 5; съемный стабилизатор направления течения в горизонтальной плоскости 6. В камере 4 расположена монтажная плата 7 с оптическим датчиком расстояния 8, сориентированным на ребро лопастного винта 9, установленного в опорах 2 и 3. На штангу 10, закрепленную в донной монтажной плите 11, устанавливается корпус 1 со стойкой для поплавка 5. При этом, высота стойки для поплавка и длина штанги подбираются, исходя из уровенного режима водотока. Поплавок 12, расположенный в верхней части стойки для поплавка 5, обеспечивает постоянное заглубление лопастного винта 9. Поплавок 12 имеет съемную крышку 13, под которой расположены элемент питания 14 и блок обработки, сохранения и передачи информации 15. Блок обработки, сохранения и передачи информации 15 состоит из микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства и средства радиопередачи (на чертеже не показаны). Кабельные линии (на чертеже не показаны) соединяют элемент питания 14, блок обработки, сохранения и передачи информации 15 и монтажную плату 7. В корпусе имеются боковые вырезы 16, расположенные между тыловой несъемной игловой опорой 2 и стойкой для поплавка 5. На штанге 10 над поплавком 12 размещен ограничитель 17, определяющий крайнее верхнее положение поплавка.The proposed device (see Fig.) Consists of a cylindrical body 1, including a rear fixed
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Набегающий поток жидкости, воздействуя на цилиндрический корпус 1 и съемный стабилизатор направления течения в горизонтальной плоскости 6, ориентирует устройство параллельно действующему вектору скорости. Проходящий через цилиндрический корпус 1 водный поток приводит лопастной винт 9 во вращение и выходит из корпуса через боковые вырезы 16. Вращение лопастного винта 9 приводит к постоянному изменению расстояния между чувствительной поверхностью оптического датчика расстояния 8 и поверхностью осевой втулки лопастного винта 9. Микроконтроллер из состава блока обработки, сохранения и передачи информации 15, регистрирует выходной сигнал оптического датчика расстояния 8, определяет моменты времени предельного сокращения расстояния между чувствительной поверхностью оптического датчика расстояния 8 и поверхностью осевой втулки лопастного винта 9 и вычисляет разницу между этими моментами времени.The incoming liquid flow, acting on the cylindrical body 1 and the removable stabilizer of the flow direction in the horizontal plane 6, orientates the device parallel to the current velocity vector. The water flow passing through the cylindrical housing 1 causes the
Полученные таким образом периоды времени передаются в постоянное запоминающее устройство из состава блока обработки, сохранения и передачи информации 15. По внешней команде или заложенному расписанию работы, микроконтроллер производит обработку и передачу информации с постоянного запоминающего устройства средствами радиопередачи.The time periods thus obtained are transferred to the permanent storage device from the composition of the processing, storage and transmission of
При повышении или понижении уровня воды, поплавок 12 перемещает цилиндрический корпус 1 так, что сохраняется заглубление лопастного винта 9. Диапазон хода цилиндрического корпуса с поплавком 12 ограничен снизу донной монтажной плитой 11, сверху - ограничителем 17, закрепленным на штанге и расположенным выше поплавка 12. Ограничитель 17 должен быть установлен на высоту, зависящую от предполагаемого максимального уровня воды в водотоке. Донная монтажная плита 11 ограничивает движения цилиндрического корпуса 1 с поплавком 12 таким образом, что не позволяет корпусу лечь на дно водотока, что, совместно с цилиндрической формой корпуса, обеспечивает защиту лопастного винта 9. Применение такого конструктивного решения исключает необходимость использования дополнительных средств измерения заглубления лопастного винта.When the water level rises or falls, the
Размещение элемента питания 14 и блока обработки, сохранения и передачи информации 15 в поплавке 12 под съемной крышкой 13 позволяет упростить обслуживание и ремонт устройства по сравнению с устройствами, схожие компоненты которых расположены в корпусе, всегда находящемся под водой, и повысить отказоустойчивость при неплотном прилегании съемной крышки к поплавку, что обеспечивает автономность эксплуатации, а также повышает надежность и ремонтопригодность устройства в целом.The placement of the
Автономность устройства также обеспечена наличием встроенного в него элемента питания 14 и возможностью производить процесс регистрации, сохранения и передачи информации в цифровом виде на протяжении длительного периода времени. Современные элементы питания и различные электронные компоненты из состава блока 15 позволяют размещать подготовленное к работе устройство в измерительной среде на период в 1 месяц и более.The autonomy of the device is also provided by the presence of a built-in
Беспроводная передача измерительной информации в цифровом виде реализована посредством использования микроконтроллера, преобразующего измерительную информацию в цифровой вид и передающего эту информацию по беспроводному каналу посредством средств радиопередачи из состава блока 15.Wireless transmission of measurement information in digital form is implemented through the use of a microcontroller that converts measurement information into digital form and transmits this information wirelessly through radio transmission from the
Повышение надежности, ремонтопригодности и помехоустойчивости устройства достигаются путем использования донной монтажной плиты 11 совместно с цилиндрическим корпусом 1, внутри которого устанавливается лопастной винт 9 с оптическим датчиком расстояния 8, тем самым защищающий размещенные внутри узлы от ударов при эксплуатации и транспортировке.Improving the reliability, maintainability and noise immunity of the device is achieved by using the bottom mounting plate 11 in conjunction with a cylindrical body 1, inside which a
Оптический датчик расстояния 8, в свою очередь, не восприимчив к электромагнитным помехам, имеет надежность, большую, чем у механических и электролитических датчиков, и не имеет механических элементов, способных к износу. В сравнении с электролитическим способом регистрации оборотов лопастного винта, оптический способ не зависит от значения удельного сопротивления воды, что важно при проведении измерений скорости водного потока на малых водотоках, расположенных на урбанизированной территории, а также территориях, поверхностный сток с которых привносит в русловой поток химические соединения, изменяющие удельное электрическое сопротивление воды. Оптические же характеристики воды в малых водотоках относительно постоянны.The optical distance sensor 8, in turn, is not susceptible to electromagnetic interference, has reliability greater than that of mechanical and electrolytic sensors, and does not have mechanical elements that are capable of wear. Compared with the electrolytic method for registering rotor speeds of a rotor blade, the optical method does not depend on the value of resistivity of water, which is important when measuring the speed of a water stream in small streams located in an urbanized area, as well as in areas where the surface runoff brings chemical fluids into the channel compounds that change the electrical resistivity of water. The optical characteristics of water in small streams are relatively constant.
Повышение надежности и ремонтопригодности устройства также достигается использованием способа установки лопастного винта 9 в игловых опорах 2 и 3 без подшипников, исключающего необходимость периодической смазки и упрощающего замену лопастного винта в случае износа или поломки.Improving the reliability and maintainability of the device is also achieved by using the method of installing the
Устройство не предполагает жесткого закрепления на штанге или тросе и, напротив, перемещается в вертикальном направлении согласно изменению уровня воды в водотоке, что обеспечивается посредством использования поплавка 12. Лопастной винт 9, оптический датчик расстояния 8 и игловые опоры 2 и 3 не имеют подшипниковой группы, так как области трения образованы торцами лопастного винта и кончиками игл, с малым радиусом закругления. При этом частично функцию снижения трения берет на себя вода, попадающая в области трения.The device does not imply rigid fastening on the rod or cable and, on the contrary, moves in the vertical direction according to the change in the water level in the watercourse, which is achieved by using the
Оба описанных решения позволяют обеспечить длительное нахождение датчика указанных конструктивных элементов в среде измерений без вмешательства пользователя посредством практического исключения необходимости их обслуживания и сохранения расстояния между поверхностью водного потока и указанными конструктивными элементами (постоянного заглубления), что придает устройству достаточную степень автономности.Both of the described solutions make it possible to ensure a long-term location of the sensor of these structural elements in the measurement environment without user intervention by practically eliminating the need for their maintenance and maintaining the distance between the surface of the water stream and the specified structural elements (constant deepening), which gives the device a sufficient degree of autonomy.
Микроконтроллер из состава блока 15 позволяет увеличить объем измерительной информации и ее детализацию за счет регистрации периода времени доли каждого оборота лопастного винта и последующего преобразования его в скорость водного потока. Это позволяет получать временные ряды мгновенных скоростей водного потока, пригодные для последующей статистической обработки. Известные роторные измерители скорости водного потока, как правило, не позволяют достичь подобной детализации измерительной информации, так как производят усреднение измерительной информации за временные периоды, близкие к 100 секундам, с целью компенсации пульсаций скорости водного потока, что для малых водотоков неприемлемо. Объем выборок, получаемых устройствами, способными производить усреднение за меньшее время, ограничен временем непрерывной работы или низкой отказоустойчивостью.The microcontroller from the composition of the
Устройство может быть реализовано в следующих размерах.The device can be implemented in the following sizes.
Лопастной винт диаметром 20 мм, внешний радиус цилиндрического корпуса 28 мм, длина цилиндрического корпуса со стабилизатором направления течения 106 мм, диаметр поплавка 85 мм, высота 18 мм. Высота штанги и габаритные размеры донной монтажной плиты подбираются, исходя из уровенного режима водотока и вида грунта на дне. Минимальное расстояние между чувствительной поверхностью датчика 8 и ребром лопасти - 2 мм.The blade screw with a diameter of 20 mm, the outer radius of the cylindrical body 28 mm, the length of the cylindrical body with stabilizer flow direction 106 mm, the diameter of the float 85 mm, height 18 mm The height of the rod and the overall dimensions of the bottom mounting plate are selected based on the level regime of the watercourse and the type of soil at the bottom. The minimum distance between the sensitive surface of the sensor 8 and the edge of the blade is 2 mm.
Источники использованной литературыSources of literature
1. ГОСТ 17.1.1.02-77 «Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Классификация водных объектов».1. GOST 17.1.1.02-77 "Nature Protection (MOP). Hydrosphere. Classification of water bodies. "
2. МИ 1759-87 «Государственная система обеспечения единства измерений. Расход воды на реках и каналах. Методика выполнения измерений методом «скорость-площадь»».2. MI 1759-87 “State system for ensuring the uniformity of measurements. Water consumption on rivers and canals. The methodology for performing measurements by the method of "speed-area" ".
3. ГОСТ 15126-80 «Средства измерений скорости течения воды. Вертушки гидрометрические речные. Общие технические требования».3. GOST 15126-80 “Means of measuring the speed of water flow. Hydrometric river turntables. General technical requirements. "
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122907U RU178685U1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122907U RU178685U1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178685U1 true RU178685U1 (en) | 2018-04-17 |
Family
ID=61974715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122907U RU178685U1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178685U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111308123A (en) * | 2020-03-06 | 2020-06-19 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Water flow velocity field test method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201145701Y (en) * | 2007-12-17 | 2008-11-05 | 张洪新 | Grating open channel fluid current velocity measurement sensing device |
| RU97536U1 (en) * | 2010-04-23 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" | SURFACE FLOAT FOR MEASURING THE SPEED OF THE WATER FLOW "DERYAGIN FLOAT" |
| KR101096826B1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-12-22 | 주식회사 동호 | measuring flow means mount suitable for bridge |
| CN203643465U (en) * | 2013-12-09 | 2014-06-11 | 华文娟 | Real-time measuring device for flow velocity for hydrologic survey |
| RU2533751C1 (en) * | 2013-12-10 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Метеоприбор" | Water flow velocity measurement method and device |
| US9676455B2 (en) * | 2014-11-14 | 2017-06-13 | Ocean Lab, Llc | Navigating drifter |
-
2017
- 2017-06-28 RU RU2017122907U patent/RU178685U1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201145701Y (en) * | 2007-12-17 | 2008-11-05 | 张洪新 | Grating open channel fluid current velocity measurement sensing device |
| KR101096826B1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-12-22 | 주식회사 동호 | measuring flow means mount suitable for bridge |
| RU97536U1 (en) * | 2010-04-23 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" | SURFACE FLOAT FOR MEASURING THE SPEED OF THE WATER FLOW "DERYAGIN FLOAT" |
| CN203643465U (en) * | 2013-12-09 | 2014-06-11 | 华文娟 | Real-time measuring device for flow velocity for hydrologic survey |
| RU2533751C1 (en) * | 2013-12-10 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Метеоприбор" | Water flow velocity measurement method and device |
| US9676455B2 (en) * | 2014-11-14 | 2017-06-13 | Ocean Lab, Llc | Navigating drifter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111308123A (en) * | 2020-03-06 | 2020-06-19 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Water flow velocity field test method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105526909B (en) | A kind of sedimentation detection method and device based on image recognition principle | |
| CN110104125B (en) | Buoy system is surveyd to ocean wave | |
| CN110146939B (en) | Deep groundwater flow velocity determination method | |
| CN106092271A (en) | A kind of laser liquid-level measurement apparatus and method | |
| CN205825950U (en) | A kind of settlement detecting device based on image recognition principle | |
| RU178685U1 (en) | Autonomous device for measuring the speed of water flow in small streams | |
| CN208505384U (en) | A kind of turbine flowmeter of cleaning easy to disassemble | |
| CN107764247B (en) | Sediment monitor and sediment monitoring system | |
| PL224360B1 (en) | Velocity-type flowmeter with electronic reading | |
| CN205333128U (en) | Turbine flowmeter device | |
| CN105157791A (en) | Viscous liquid level meter | |
| CN205655871U (en) | Binary channels turbine flowmeter | |
| CN110763603A (en) | River silt content automatic monitoring device | |
| CN210442358U (en) | Sensor device for measuring sand content | |
| CN204988374U (en) | Dual turbine flowmeter | |
| CN208254600U (en) | A kind of float gauge stabilising arrangement | |
| CN208765763U (en) | One kind being used for liquid level or wind direction test device | |
| CN203083620U (en) | Optical fiber two-phase flow-meter | |
| CN207263770U (en) | A kind of magnetic suspension wind-cup type anemobiagraph | |
| CN113063540A (en) | Pressure sensor based on magnetic liquid | |
| Hammond et al. | Field and flume comparisons of the modified and standard (Savonius-rotor) Aanderaa self-recording current meters | |
| CN203084008U (en) | Anti-interference quartz flexible acceleration sensor | |
| CN202547735U (en) | Water level measuring device of open channel dam trough | |
| CN205450021U (en) | Three -dimensional hydrology data sensor | |
| CN110567443A (en) | Electronic depth sounding rod |