[發明專利]一種明渠過閘流量在線監測裝置

在審

• 申請號: 201610957823.2
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN108020272A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 王海兵;嚴茂強;盧興;顧紀銘;張躍生
• 申請（專利權）人: 鈦能科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 翁斌

本發明涉及明渠流量計量技術領域，尤其涉及一種明渠過閘流量在線監測裝置，包括在線監測器、閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀、箱門狀態傳感器、電池、移動終端和服務器，在線監測器通過有線通信電路分別與閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀、箱門狀態傳感器、電池相連接，在線監測器通過閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀識別明渠的堰流和閘孔出流的工況，服務器通過無線通信電路與在線監測器進行數據交互，移動終端通過服務器與在線監測器進行數據的交互；在線監測器包括低功耗電源模塊。本發明實現了對明渠過閘流量計量裝置高度集成化、低功耗、安全防盜、為實現節水灌溉提供全面、準確的計量數據。

技術領域

本發明涉及明渠流量計量技術領域，尤其涉及一種明渠過閘流量在線監測裝置。

背景技術

目前，國家正在進行水資源稅試點項目，其中有涉及到農田灌溉用水，提倡節水灌溉，提高水資源利用率。實時的在線監測、準確的計量是實現節水灌溉的基礎條件。因此，這就對農田灌溉用水實時監測、計量準確度和自動化程度提出了新的要求。

目前，明渠的流量計量方法有很多，但是隨著實時在線監測和自動化程度要求的提高，都存在一些不足。常用的流量計量方法有：流速面積法，該方法需要人工操作，實時性和自動化程度低；堰槽法，該方法可以準確測量流量，但測量精度受淤泥影響大；采用價格昂貴的進口設備進行在線監測和計量。

大部分灌溉明渠的閘門處沒有電源，所以對在線監測裝置提出了低功耗的要求，需要使用自備電源能夠工作2年以上。另外設備安裝在戶外，需要有防盜和防破壞功能。

發明內容

本發明的目的是針對明渠灌溉用水計量提出的新的要求，以及解決現有技術存在的不足，提供一種高度集成、低功耗、高準確度、自動化的明渠過閘流量在線監測裝置。

為了實現本發明的目的，所采用的技術方案是：一種明渠過閘流量在線監測裝置，包括在線監測器、閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀、箱門狀態傳感器、電池、移動終端和服務器，在線監測器通過有線通信電路分別與閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀、箱門狀態傳感器、電池相連接，在線監測器通過閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀識別明渠的堰流和閘孔出流的工況，服務器通過無線通信電路與在線監測器進行數據交互，移動終端通過服務器與在線監測器進行數據的交互；在線監測器包括低功耗電源模塊，在線監測器通過低功耗電源模塊供電。

作為本發明的優化方案，在線監測器還包括安防模塊和MCU控制器，無線通信電路包括GPRS/CDMA通信模塊和北斗通信模塊，安防模塊用于感知明渠過閘流量在線監測裝置的震動、放置角度及放置位置的變化，閘前水位計和閘后水位計均通過RS485通信接口與MCU控制器相連，閘門開度儀通過RS485通信接口與MCU控制器相連，MCU控制器獲取識別明渠的堰流和閘孔出流的工況，MCU控制器根據獲取的明渠的堰流和閘孔出流的工況進行自動補償，結合逐次逼近迭代算法計算明渠過閘流量，GPRS/CDMA通信模塊用于實現MCU控制器與服務器的無線連接。

作為本發明的優化方案，在線監測器還包括多路直流模擬量采集電路、多路數字量光電隔離輸入電路、多路數字量光電隔離繼電器輸出電路，所述的多路直流模擬量采集電路連接在MCU控制器的模擬輸入接口，多路數字量光電隔離輸入電路和多路數字量光電隔離繼電器輸出電路連接在MCU控制器的IO接口。

作為本發明的優化方案，低功耗電源模塊包括第一路供電電源、第二路供電電源、第三路供電電源和第四路供電電源，第一路供電電源用于為MCU控制器供電，第二路供電電源用于為有線通信電路、多路直流模擬量采集電路、多路數字量光電隔離輸入電路和多路數字量光電隔離繼電器輸出電路供電，第三路供電電源用于為無線通信電路供電，第一路供電電源、第二路供電電源和第三路供電電源均為高頻線性穩壓器，第四路供電電源用于為安防模塊、閘前水位計、閘后水位計、閘門開度儀和箱門狀態傳感器供電，第四路供電電源采用MOSFET實現。