一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于：包括設(shè)置在任意兩端的檢測(cè)設(shè)備和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述檢測(cè)設(shè)備包括處理器單元，北斗定位授時(shí)裝置等。本實(shí)用新型將高頻聲學(xué)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，測(cè)量整個(gè)橫截面的平均流速，在傳統(tǒng)方式無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控，在線式實(shí)時(shí)測(cè)量防洪水庫(kù)的入水口的流速，降低成本，提高操作實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】
一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，具體涉及一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]防洪水庫(kù)是我國(guó)防洪廣泛采用的有效措施之一，在城鎮(zhèn)居住區(qū)河流上游適當(dāng)位置興建能調(diào)蓄洪水的綜合利用水庫(kù)，利用書(shū)庫(kù)庫(kù)容攔蓄洪水，削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量，達(dá)到減免洪水災(zāi)害的目的。水庫(kù)對(duì)于洪水的調(diào)節(jié)作用有兩種方式，一種是滯洪作用，另一種起蓄洪作用。如何更好的起到水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用，就需要實(shí)時(shí)掌握流入蓄水庫(kù)的水量，水流速，根據(jù)水庫(kù)的蓄洪能力，及時(shí)調(diào)整水庫(kù)的排水水量和排水時(shí)間，才能更好的保障水庫(kù)的安全和下游居住地的安全，讓水庫(kù)發(fā)揮最大的功效?，F(xiàn)行水庫(kù)水流測(cè)量，有采用多普勒剖面儀，有采用超聲測(cè)流儀，機(jī)械流速儀等，多普勒剖面儀多為進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格高昂，無(wú)法大規(guī)模使用，而超聲測(cè)流儀和機(jī)械流速儀，只能測(cè)試單點(diǎn)和局部的水流速，而無(wú)法得到水庫(kù)入水口整個(gè)橫截面的平均流速，這樣得到的水庫(kù)入水的水流速和流量誤差大，對(duì)于蓄洪排洪有影響，且在安裝上不方便固定，易被大水破壞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
[0004]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0005]本實(shí)用新型包括設(shè)置在任意兩端的檢測(cè)設(shè)備和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述檢測(cè)設(shè)備包括處理器單元，北斗定位授時(shí)裝置，無(wú)線通信器，水聲功放模塊，高頻水聲換能器和水聽(tīng)器，所述水聽(tīng)器的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述處理器單元的輸出端與所述換能器的輸入端連接，所述北斗定位授時(shí)裝置的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述無(wú)線通信器的數(shù)據(jù)端口與所述處理器單元的數(shù)據(jù)端口連接。
[0006]具體地，所述換能器的輸入端設(shè)置有功率放大器。
[0007]進(jìn)一步地，所述水聽(tīng)器的輸出端設(shè)置有濾波器和放大電路。
[0008]具體地，所述無(wú)線通信器為433M無(wú)線通信器。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]本實(shí)用新型將高頻聲學(xué)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，測(cè)量整個(gè)橫截面的平均流速，在傳統(tǒng)方式無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控，在線式實(shí)時(shí)測(cè)量防洪水庫(kù)的入水口的流速，降低成本，提高操作實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型所述檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括設(shè)置在任意兩端的檢測(cè)設(shè)備和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述檢測(cè)設(shè)備包括處理器單元，北斗定位授時(shí)裝置，無(wú)線通信器，水聲功放模塊，高頻水聲換能器和水聽(tīng)器，所述水聽(tīng)器的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述處理器單元的輸出端與所述換能器的輸入端連接，所述北斗定位授時(shí)裝置的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述無(wú)線通信器的數(shù)據(jù)端口與所述處理器單元的數(shù)據(jù)端口連接。處理器單元根據(jù)聲波的發(fā)送和接受定義為控制主機(jī)和控制從機(jī)。
[0015]所述換能器的輸入端設(shè)置有功率放大器，所述水聽(tīng)器的輸出端設(shè)置有濾波器和放大電路，所述無(wú)線通信器為433M無(wú)線通信器。
[0016]在實(shí)施例中，在水庫(kù)入水口兩端岸上，各建一小監(jiān)控室，方便放置設(shè)備主機(jī)和供電，將靠近水庫(kù)管理處端設(shè)為主機(jī)，如B端，主機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，或是有線串口和監(jiān)控中心通信。另一段為從機(jī)，如A端。在兩端沿河岸做一牢固固定架，將水聽(tīng)器和換能器固定在架上，并浸入水中不小于1.5米。主機(jī)和從機(jī)互相發(fā)送聲波信號(hào)，信號(hào)通過(guò)兩點(diǎn)間水域傳輸，由對(duì)方接收，算出傳輸時(shí)間差，根據(jù)兩點(diǎn)間的距離，反演出流速，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，由監(jiān)控中心顯示保存，直觀得出水流速數(shù)據(jù)并圖形化。
[0017]如圖1所示:設(shè)備主機(jī)由控制處理器，北斗定位授時(shí)裝置，水聽(tīng)器，換能器和無(wú)線通信器組成，控制主機(jī)內(nèi)置高速AD和DA模塊，換能器、功放模塊和控制主機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換器依次連接，水聽(tīng)器、功放電路和控制主機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器依次連接，北斗定位授時(shí)裝置和433M無(wú)線通信器分別與控制主機(jī)連接，北斗定位裝置為控制主機(jī)提供高精度授時(shí)及位置和時(shí)間報(bào)文，控制主機(jī)還通過(guò)無(wú)線通信器或是有線串口與檢測(cè)中心無(wú)線。專業(yè)水聲通信功放模塊，功放部分主要完成對(duì)高頻信號(hào)的放大，以便信號(hào)能傳輸?shù)母h(yuǎn)。同時(shí)為了減少水流及電路的噪聲對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)干擾，控制主機(jī)內(nèi)部還包括濾波器，濾波器與水聽(tīng)器及功率放大器連接，水聽(tīng)器將信號(hào)發(fā)送給功率放大器和A/D轉(zhuǎn)換器之前通過(guò)濾波器處理，提高信號(hào)精度。
[0018]如圖2，進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)前，將兩臺(tái)主機(jī)分別部署在河流兩岸；系統(tǒng)工作:首先，由主機(jī)發(fā)射高頻聲波信號(hào)，采樣時(shí)間事先設(shè)定好。北斗定位裝置產(chǎn)生PPS(秒脈沖)上升沿到達(dá)相應(yīng)頻率時(shí)，控制處理器單元產(chǎn)生電信號(hào)，D/A轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并發(fā)送至功放模塊，經(jīng)功放模塊進(jìn)行能量放大處理后發(fā)送至換能器，換能器發(fā)送高頻聲波信號(hào)，北斗定位裝置同時(shí)高頻率地發(fā)送時(shí)間信號(hào)至控制處理器單元，控制處理器單元記錄聲波信號(hào)的發(fā)射時(shí)間；然后，從機(jī)接收該高頻聲波信號(hào)，水聽(tīng)器接收到聲波信號(hào)，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并發(fā)送至功率放大器，經(jīng)功率放大器后到達(dá)A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)返回至控制處理單元，北斗定位裝置同時(shí)高頻率地發(fā)送時(shí)間信號(hào)至控制主機(jī)，控制主機(jī)記錄聲波信號(hào)接收間；
[0019]由控制主機(jī)和控制從機(jī)分別計(jì)算聲波傳輸時(shí)間，并得出雙向的時(shí)間差，根據(jù)北斗定位兩點(diǎn)間的距離差，反演出流速和溫度(河流中聲速擾動(dòng)主要由溫度引起)。然后主機(jī)將計(jì)算結(jié)果通過(guò)433M無(wú)線或是串口通信方式，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心平臺(tái)，由監(jiān)控中心統(tǒng)一保存和圖形化顯示，方便查詢和查看。
[0020]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于:包括設(shè)置在任意兩端的檢測(cè)設(shè)備和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所述檢測(cè)設(shè)備包括處理器單元，北斗定位授時(shí)裝置，無(wú)線通信器，水聲功放模塊，高頻水聲換能器和水聽(tīng)器，所述水聽(tīng)器的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述處理器單元的輸出端與所述換能器的輸入端連接，所述北斗定位授時(shí)裝置的輸出端與所述處理器單元的輸入端連接，所述無(wú)線通信器的數(shù)據(jù)端口與所述處理器單元的數(shù)據(jù)端口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于:所述換能器的輸入端設(shè)置有功率放大器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于:所述水聽(tīng)器的輸出端設(shè)置有濾波器和放大電路。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防洪大壩水流速的高頻聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于:所述無(wú)線通信器為433M無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK205562588SQ201620341863
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】范智敏, 張宇
【申請(qǐng)人】蛟龍（廈門(mén)）科技有限公司