一種明渠水流自動測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種明渠水流自動測量方法，具體來講，是一種根據(jù)普朗德一卡門對 數(shù)模式，利用明渠水流自動測量裝置實現(xiàn)對明渠水流的自動測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大型灌區(qū)明渠渠道測流大多采用傳統(tǒng)的流速儀斷面測流法，這種方法工作量 大，耗費時間長，效率低。如灌區(qū)測流一點法，即在0.6h水深處測流速，根據(jù)渠道同一過水 斷面的流速分布規(guī)律知道：一點法所測的流速不能完全代表測得的平均水流速度，因而會 產(chǎn)生一定的誤差。當(dāng)測速垂線數(shù)不足時，誤差將進(jìn)一步加大，對測流精度有很大影響。因此 消除測速垂線上測速點位置引起誤差的方法是增加測速垂線測點數(shù)和斷面水平測量次數(shù)。
[0003] 從國外引進(jìn)的先進(jìn)量水儀表雖測量精度高，但價格昂貴，在當(dāng)前我國農(nóng)村經(jīng)濟不 甚發(fā)達(dá)的情況下，難以應(yīng)用。
[0004] 單片機技術(shù)作為微電子時代的一種新型技術(shù)手段，因其具有體積小、價格低、功能 強、運行速度快、可靠性高以及使用方便靈活等獨特的優(yōu)點，若將其運用到水利行業(yè)中，便 能克服傳統(tǒng)測流方法量水精度低、不能實時連續(xù)記錄過程、勞動強度大、資料統(tǒng)計麻煩等諸 多的局限性，且價格低廉，便于灌區(qū)推廣應(yīng)用。近年來，隨著大型灌區(qū)信息化建設(shè)進(jìn)程的加 快，配合各種傳統(tǒng)的量水建筑物，利用單片機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)技術(shù)測量明渠渠道的 流量和水量，實現(xiàn)灌區(qū)測水量水的實時監(jiān)測，在許多地方得到越來越多的應(yīng)用。因此，研究 并開發(fā)測量精度高、性能穩(wěn)定、價格低廉的明渠流量測量系統(tǒng)，對盡早建設(shè)數(shù)字渠道、數(shù)字 灌區(qū)，實現(xiàn)水利信息化具有實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有明渠水流測量方法的不足，本發(fā)明提供一種明渠水流自動測量方 法。
[0006] 實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案如下。
[0007] -種明渠水流自動測量方法，其所述方法是采用速度面積法通過明渠水流自動測 量裝置實現(xiàn)其明渠水流自動測量方法； 所述明渠水流自動測量方法是：根據(jù)明渠液位高度和明渠道邊界，將明渠水流自動測 量裝置的流速儀通過第一步進(jìn)電機和第一步進(jìn)電機深入到明渠中，并由上位機將自動選取 測量特征點，通過水平位移，將明渠流通截面分成若干個面積相等面，然后通過流速儀測得 每個面的特征點流速，并以該特征點流速代表每一個面的平均流速，然后在上位機中根據(jù) 流量公式測出明渠的流量； 所述明渠水流自動測量裝置是：在支架上部設(shè)置有第一位移絲杠，并由一端固定的第 一步進(jìn)電機帶動支架上設(shè)置的L型滑板作水平位移；在所述L型滑板一側(cè)垂直設(shè)置有第二 位移絲杠，所述第二位移絲杠上設(shè)置有流速儀，并通過所述第二位移絲杠端頭固定的第二 步進(jìn)電機帶動流速儀上下位移；第一步進(jìn)電機、第二步進(jìn)電機、流速儀以及太陽能電板連接 有上位機，實現(xiàn)對明渠水流的自動測量。
[0008] 本發(fā)明上述所提供得一種明渠水流自動測量方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其所具有的 特點是本方法能根據(jù)實測渠道水位的高低自動的進(jìn)行垂直測線上3點或5點的流速測量， 利用相應(yīng)的軟件自動計算出渠道斷面水的平均流速，結(jié)合液位高度和U型渠道的邊界尺 寸，自動計算出水的流量。本裝置結(jié)構(gòu)新穎獨特，采用步進(jìn)電機實現(xiàn)流速儀的上下垂直運動 和左右平移運動，最終完成了測線上多點流速的準(zhǔn)確檢測，整個渠道的水流測試過程實現(xiàn) 了智能化，將儀器置于測流渠道，只需按下測試鍵就可以完成流量的智能化檢測。本方法用 太陽能提供能量，從而使它能夠長期的工作在渠道上，減少了安裝的成本，是現(xiàn)有的明渠測 量的一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，檢測精確的智能型裝置。
【附圖說明】
[0009] 圖1是實現(xiàn)本方法的明渠水流自動測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖中：1 :底板；2 :支架；3 :固定板；4 :第一步進(jìn)電機；5 :太陽能電板；6 :開關(guān)； 7 :儀表盤；8 :電源；9 :頂板；10 :第一位移絲杠；11 :第二步進(jìn)電機；12 :流速儀；13 :第二位 移絲杠；14 :L型滑板。
【具體實施方式】
[0011] 結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做出進(jìn)一步詳細(xì)說明如下。
[0012] 實施上述本發(fā)明所提供的一種明渠水流自動測量方法，其所述方法是采用速度面 積法通過明渠水流自動測量裝置實現(xiàn)其明渠水流自動測量方法； 所述明渠水流自動測量方法是：根據(jù)明渠液位高度和明渠道邊界，將明渠水流自動測 量裝置的流速儀12通過第一步進(jìn)電機4和第一步進(jìn)電機11深入到明渠中，并由上位機將 自動選取測量特征點，通過水平位移，將明渠流通截面分成若干個面積相等面，然后通過流 速儀12測得每個面的特征點流速，并以該特征點流速代表每一個面的平均流速，然后在上 位機中根據(jù)流量公式測出明渠的流量； 所述明渠水流自動測量裝置是：在支架2上部設(shè)置有第一位移絲杠10,并由一端固定 的第一步進(jìn)電機4帶動支架2上設(shè)置的L型滑板14作水平位移；在所述L型滑板14 一側(cè) 垂直設(shè)置有第二位移絲杠13,所述第二位移絲杠13上設(shè)置有流速儀12,并通過所述第二位 移絲杠13端頭固定的第二步進(jìn)電機11帶動流速儀12上下位移；第一步進(jìn)電機4、第二步 進(jìn)電機11、流速儀12以及太陽能電板5連接有上位機，實現(xiàn)對明渠水流的自動測量。
[0013] 進(jìn)一步地，一種明渠水流自動測量方法，該方法是在開關(guān)6中設(shè)置有兩個按鈕。按 下按鈕1，水平第一步進(jìn)電機4系統(tǒng)模塊啟動，帶動堅直第二步進(jìn)電機11系統(tǒng)模塊水平移 動，到達(dá)指定點停止；按下按鈕2,堅直第二步進(jìn)電機11系統(tǒng)模塊啟動，流速儀12自動上下 移動，到達(dá)0.2 h，0. 6 h，0. 8 h自動測出流速。接著水平滑塊自動移至下一個特征點，測量 流速數(shù)據(jù)。第一個水平特征點測出0.2 h，0.6 h，0.8 h三個測點流速的平均值或加權(quán)平均 值即為垂線平均流速：
【主權(quán)項】
1. 一種明渠水流自動測量方法，其所述方法是采用速度面積法通過明渠水流自動測量 裝置實現(xiàn)其明渠水流自動測量方法； 所述明渠水流自動測量方法是；根據(jù)明渠液位高度和明渠道邊界，將明渠水流自動測 量裝置的流速儀（12)通過第一步進(jìn)電機（4)和第一步進(jìn)電機（11)深入到明渠中，并由上 位機將自動選取測量特征點，通過水平位移，將明渠流通截面分成若干個面積相等面，然后 通過流速儀（12)測得每個面的特征點流速，并W該特征點流速代表每一個面的平均流速， 然后在上位機中根據(jù)流量公式測出明渠的流量； 所述明渠水流自動測量裝置是：在支架（2)上部設(shè)置有第一位移絲杠（10)，并由一端 固定的第一步進(jìn)電機（4)帶動支架（2)上設(shè)置的L型滑板（14)作水平位移；在所述L型 滑板（14) 一側(cè)垂直設(shè)置有第二位移絲桿（13)，所述第二位移絲杠（13)上設(shè)置有流速儀 (12)，并通過所述第二位移絲杠（13)端頭固定的第二步進(jìn)電機（11)帶動流速儀（12)上下 位移；第一步進(jìn)電機（4)、第二步進(jìn)電機（11)、流速儀W及太陽能電板妨連接有上位 機，實現(xiàn)對明渠水流的自動測量。
【專利摘要】一種明渠水流自動測量方法是采用速度面積法通過明渠水流自動測量裝置實現(xiàn)其明渠水流自動測量方法。本方法利用步進(jìn)電機實現(xiàn)流速儀的上下垂直位移與左右水平位移，實現(xiàn)了測線上多點流速的準(zhǔn)確檢測，提高了流量的自動測量精度，而且所采用的自動測量裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，智能化程度高，本方法為數(shù)字化渠道、數(shù)字化灌區(qū)，實現(xiàn)水利信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01F1-00
【公開號】CN104535119
【申請?zhí)枴緾N201410848291
【發(fā)明人】孫西歡, 王軍, 郭向宏
【申請人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月29日