[發(fā)明專利]河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)與測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310653193.6
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103644898A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 胡向陽;許明;朱勇輝;許暉;王敏;周銀軍;胡德超;黃建成
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于河工模型試驗技術，更具體地說它是一種河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及應用這種河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)的測量方法。?

背景技術

在水工、河工和港工等流體模型試驗中，特別是河工模型的動床模型試驗中，需要對模型斷面的水位及流速等測量要素進行測量，模型試驗斷面流速分布是必測項目，在進行流速分布測量時，試驗斷面的左右水邊界是需要測量的，但是到目前為止，模型試驗斷面的左右水邊界還是由人工觀測得到的。?

目前在模型試驗斷面流速測量中，常用的一種定點方法是：以斷面左水邊線為起點，先觀測記錄斷面左水邊，然后每隔一定的間距，測量該點垂線方向的各特定水深點處（由試驗人員根據試驗內容定）的流速，當第N點（左水邊+N倍測量間距）測量完成，第N+1點已達右岸則停止測量，觀測記錄右水邊線。該斷面流速測量完成。另外一種定點方法是以左岸導線點為起點距，每隔一定的間距作為測量點，該點能否測量由測量人員現場根據該點是否入水或水深是否滿足測量要求來判斷，當第一點滿足測量要求時，觀測記錄左水邊點數據，然后繼續(xù)完成已給定間距的流速測量，直到下一點已達右岸則停止測量，觀測記錄右水邊線。該斷面流速測量完成。?

2011年我院參與國家重大科學儀器設備開發(fā)專項“我國大型河工模型試驗智能測控系統(tǒng)開發(fā)”（項目編號：2011YQ070055）分任務“長江防洪大模型量測系統(tǒng)應用開發(fā)及示范（任務編號：?2011YQ07005503）”的研發(fā)工作，需要完成包括模型試驗斷面流速分布自動測量在內的智能測控系統(tǒng)的開發(fā)，模型水面邊界自動識別系統(tǒng)應用開發(fā)是該研究內容之一。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一種自動化程度高，精確度高的河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)。?

本發(fā)明的另一目的是提供一種應用河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)進行水邊界識別的測量方法。?

本發(fā)明的第一目的是通過如下措施來達到的：?

河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)，包括設置在模型兩岸的兩條導軌，所述導軌上安裝有測橋；所述測橋橫跨待測模型左、右岸；所述可沿導軌水平運動的測橋上設有測車，所述測車與測橋滑動連接，可沿測橋水平移動的測車上安裝有升降驅動定位裝置，所述升降驅動定位裝置上安裝有升降架，所述升降架與測車滑動連接，所述可上下運動的升降架上安裝有測桿及壓力傳感器；所述測桿上安裝有測量電極。?

進一步地，所述測橋水平方向即X向的驅動與定位由計算機通過有線數據控制或無線數據控制方式實現；所述測車水平方向即Y向的驅動與定位由計算機通過有線數據控制或無線數據控制方式實現；所述升降架垂直方向即Z向的驅動與定位由計算機通過有線數據控制或無線數據控制方式實現。?

本發(fā)明的第二目的是通過如下措施來達到的：應用河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)的測量方法，它按如下步驟進行：?

步驟一、在待測河工模型上驅動測橋運動到選定的待測模型斷面位置；?

步驟二、從模型左岸起，測桿隨升降架從原點高程向下運動，第一點通常在左岸上，在此過程中隨時檢測測桿壓力傳感器的壓力和測?量電極間的電阻，當壓力傳感器檢測到壓力增大，則測桿停止向下運動，確定該點在左岸的洲灘上，完成第一個點的測量；?

步驟三、測桿升高5mm后，測車向右岸移動一個步距，開始進行下一個測點的測量，測桿由升降架驅動自上向下運動，此過程中隨時檢測測桿壓力傳感器的壓力和測量電極間的電阻，由于在水中時測量電極間的電阻遠遠小于在空氣中時；當測量電極檢測到電阻突然變小時，則測桿停止向下運動，測得該測點在水中，完成該測點測量；反之若測量電極未檢測到電阻突然變小，而壓力傳感器檢測到壓力增大，則測桿停止向下運動，測得該測點在岸上，完成該測點測量；?

步驟四、測車沿模型斷面從左岸向右岸重復步驟三的流程作掃描探測運動，測得前后相鄰兩測點中，前一點在岸上，后一點在水中時，則左水邊點在這組相鄰兩測點中；相應地，測得前后相鄰兩測點中，前一點在水中，后一點在岸上時，則右水邊點在這組相鄰兩測點中；?

步驟五、記錄保存左右水邊點的位置坐標，進行后續(xù)數據處理，完成河工模型水面邊界自動識別過程。?

本發(fā)明克服現有的人工測量方法的不足，自動化程度高，精確度高，為完善模型試驗斷面流速分布自動測量系統(tǒng)及后續(xù)數據處理工作，提供必要的檢測方法和檢測數據結果。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明河工模型試驗水邊界識別測量系統(tǒng)測量時的結構示意圖。?