[發明專利]一種流量測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201711294858.3
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107860432A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 李獻;吳玉曉;高霏;李海增;陳南;周亮
• 申請（專利權）人: 北京奧特美克科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F23/284;G01P5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及流量測量技術領域，尤其涉及一種可適用于河流或者明渠的流量測量裝置及方法。

背景技術

河流水位、流量測量的目的可以分為防洪預警和水資源調配二項，前者著重于掌握河流水位的變化，以警戒水位作為防洪預警的管制手段，而流量測量的正確性則有助于防洪設施的規劃設計；后者著重于獲取的長期河流流量數據，以建立水資源開發調配管理的基本信息，而水位、流量等數據測量的準確性則有助于水庫、發電站等取水設施的規劃設計。

一般而言，河流流量的測量方法可以分為間接測量法和直接測量法。間接測量法主要是利用量水結構物如堰、閘門或固定渠道等，依據已知水位-流量的率定關系，并通過水位的測量來獲得流量。直接測量法主要是利用量水儀器來測量河流流速與水深，然后計算平均流速與斷面通水面積，并通過二者的乘積獲取流量值。

由于間接測量法需要借助特殊的量水結構，其測量的準確度依賴于穩定的河流斷面和水流狀態，在不規則的河流斷面或者不穩定的水流狀態下，測量的準確性無法保證，故而，在現有技術中通常采用直接測量法以測量河流流量。

直接測量法屬于斷面積流速測量法系，其首先要通過測量儀器直接測量河流表面流速或水中垂向上多點流速，再經由公式或水深計算平均流速，然后再乘以通水面積即可獲得河流的流量值；其通常包括三個步驟：1)分段測量河流水深與流速，2)計算各分段通水面積與各分段平均流速之乘積，3)總合各分段流量值。

目前，直接測量法常用的測量儀器為微波多普勒雷達流量計，其可以自動、連續且實時地測量河流流量，但是，其雷達波的掃描角度是固定的，也就是說，其只能針對某一個測量點進行測量，測量結果也只能表示一個小范圍的數據，對于河面寬廣的河流而言，就需要安裝多臺微波多普勒雷達儀器以監測整條河流斷面上不同位置的流速和水位來聯合計算河流斷面的流量，使得河流流量的測量成本大幅提高。

因此，如何提供一種流量測量裝置，具有較大的測量范圍，使得采用較少數量的流量測量裝置即可監測整條河流的流量，仍是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種流量測量裝置及方法，其中，該流量測量裝置的測量范圍較大，使用較少數量的流量測量裝置即可監測整條河流的流量，可降低河流流量的測量成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種流量測量裝置，包括射頻收發機、發射模塊和接收模塊，所述發射模塊、所述接收模塊均與所述射頻收發機信號連接，且所述發射模塊發出的雷達波的掃描角度可調。

本發明所提供流量測量裝置，其發射模塊所發出的雷達波的掃描角度可調，使得單臺流量測量裝置的測量范圍大幅增加，如此，只需采用較少數量的流量測量裝置，即可監測整條河流的流量，可大幅降低河流流量的監測成本。

可選地，還包括移相器，所述移相器設于所述發射模塊、所述射頻收發機之間，并與所述發射模塊、所述射頻收發機信號連接，所述移相器能夠調整所述雷達波的掃描角度。

可選地，所述發射模塊包括若干天線單元，各所述天線單元均與所述射頻收發機信號連接；所述移相器包括若干移相單元，各所述移相單元一一對應地設于所述天線單元與所述射頻收發機之間，所述移相單元能夠改變相應所述天線單元的相位，以調整所述雷達波的掃描角度。

可選地，還包括控制器，所述控制器與所述射頻收發機、各所述移相單元均信號連接，所述控制器能夠控制所述移相單元改變相應所述天線單元的相位。

可選地，還包括輸入輸出接口，所述輸入輸出接口與所述控制器信號連接，用于與外接設備相連。

本發明還提供一種流量測量方法，適用于上述的流量測量裝置，包括如下步驟：步驟S1，獲取待測河流的河流斷面水文數據，并依據該河流斷面水文數據將所述待測河流沿寬度方向分割為若干分段，各所述分段中均存在一個測量點；步驟S2，調整所述雷達波的掃描角度，使得所述雷達波能夠掃描各所述測量點，并測量各所述測量點的表面流速、水位；步驟S3，依據各所述測量點的表面流速、河流斷面水文數據計算各所述分段的平均流速，并依據該平均流速、水位計算各所述分段的流量；步驟S4，整合各所述分段的流量，以獲得所述待測河流的流量。

由于上述的流量測量裝置已經具備如上的技術效果，那么，基于該流量測量裝置的流量測量方法亦當具備相類似的技術效果，故在此不做贅述。

可選地，所述流量測量裝置還包括控制器，所述控制器與射頻收發機信號連接，所述步驟S1具體由所述控制器執行。