[發(fā)明專利]河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)及流量計(jì)算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811240976.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109253765A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任敏;費(fèi)岳軍;鐘宇;金余娣
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市海洋環(huán)境監(jiān)測中心
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

本發(fā)明公開了一種河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由流量計(jì)算系統(tǒng)、測流儀和安裝平臺(tái)組成；流量計(jì)算系統(tǒng)安裝在監(jiān)控室內(nèi)并位于水面上方、用于控制測流儀工作，同時(shí)將測流儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，得出流量數(shù)據(jù)；所述的測流儀安裝在安裝平臺(tái)上并位于河流的河道內(nèi)、用于測量水流的流速流向；安裝平臺(tái)用于安裝固定測流儀、且其底部位于河道內(nèi)。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，利用聲學(xué)多普勒測流儀可實(shí)時(shí)監(jiān)測流速流向，具有測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、效率高、安裝簡單、不影響流場、不影響航道等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)及流量計(jì)算方法。

背景技術(shù)

河流流量測量是水文工作者的重要任務(wù)之一。傳統(tǒng)的河流流量測量方法包括人工船測、橋測、纜道測量和涉水測量等。其基本原理是在測流斷面上布設(shè)多條垂線，在每條垂線測量水深并用流速儀測量一至幾個(gè)點(diǎn)的流速，從而得到垂線平均流速，進(jìn)而得到斷面面積和斷面平均流速，流量則由斷面面積和斷面平均流速的乘積得到。這種傳統(tǒng)方法費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是為了克服傳統(tǒng)方法的不足，而提供的一種河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)，通過采用聲學(xué)多普勒測流儀實(shí)時(shí)測量斷面流速流向，比傳統(tǒng)方法測量效率提高幾十倍，準(zhǔn)確度大大提高；而且本發(fā)明的測量系統(tǒng)具有不影響流場、不影響航道、測速范圍大、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由流量計(jì)算系統(tǒng)、測流儀和安裝平臺(tái)組成；流量計(jì)算系統(tǒng)安裝在監(jiān)控室內(nèi)并位于水面上方、用于控制測流儀工作，同時(shí)將測流儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，得出流量數(shù)據(jù)；所述的測流儀安裝在安裝平臺(tái)上并位于河流的河道內(nèi)、用于測量水流的流速流向；安裝平臺(tái)用于安裝固定測流儀、且其底部位于河道內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述的測流儀為聲學(xué)多普勒測流儀，它利用聲學(xué)多普勒效應(yīng)，它的換能器發(fā)射出一定頻率的脈沖，該脈沖碰到水體中的懸浮物質(zhì)后產(chǎn)生散射回波信號，該信號為聲學(xué)多普勒測流儀所接收。由于懸浮物質(zhì)隨流而漂移，使該回波信號的頻率與發(fā)射的頻率之間產(chǎn)生一個(gè)頻差，即多普勒頻移。根據(jù)這一頻移的大小和正負(fù)符號，即能計(jì)算出流速和流向。

作為優(yōu)選，所述的安裝平臺(tái)采用固定樁式或桁架式或浮臺(tái)式。

作為優(yōu)選，所述的固定樁式安裝平臺(tái)包括一根底部固定于河道底部的固定樁，固定樁上靠近河道底部位置設(shè)置有測流儀，所述的測流儀通過電纜與監(jiān)控室內(nèi)的流量計(jì)算系統(tǒng)電連接；所述的固定樁的上端延伸出水面以上，且還固定有警示燈支架，警示燈支架上述設(shè)置有警示燈。警示燈在晚上可以閃爍，提醒過往船只注意避讓。

作為優(yōu)選，所述的桁架式安裝平臺(tái)包括下端位于水中的豎向測量桿，與測量桿垂直設(shè)置有一根與河道側(cè)面的巖石基層固定連接的橫桿，測量桿的上端垂直連接有一個(gè)鋼桁架平臺(tái)，鋼桁架平臺(tái)的另一端與河道側(cè)面的混凝土基層內(nèi)的支撐架連接；所述的測量桿上從下自上依次設(shè)置有三個(gè)測流儀。

作為優(yōu)選，所述的浮臺(tái)式安裝平臺(tái)包括能漂浮于水面之上的浮臺(tái)本體，浮臺(tái)本體的下端面連接有一根深入到水面直線的連接桿，所述的連接桿上從下至上依次設(shè)置有三個(gè)測流儀；浮臺(tái)本體的兩側(cè)通過錨鏈與河道側(cè)面的巖石基層連接。

作為優(yōu)選，所述的固定樁式或桁架式安裝平臺(tái)的上端設(shè)置有手搖絞車，用于維修時(shí)提起測量儀；節(jié)省了人力。

作為優(yōu)選，在河流斷面較寬時(shí)，采用兩個(gè)或多個(gè)測流儀進(jìn)行全斷面實(shí)時(shí)測量。流量計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)實(shí)量流速流向數(shù)據(jù)，能及河流斷面形狀、水位數(shù)據(jù)，計(jì)算河流斷面，通過微積分方式計(jì)算出流量。根據(jù)測流儀的聲波頻率不同，測量距離也不一至，比如600kHz的測流儀最大測量距離在40米左右。

一種河流流量在線監(jiān)測測量系統(tǒng)的流量計(jì)算方法，包括如下步驟：

S1、以測流儀為原點(diǎn)，用測流儀測得原點(diǎn)處的水深為h，與豐水期最高水位h1比較，得到水位變化δh，得到斷面任意處的水深H(x)-δh；其中H(x)為任意點(diǎn)的水位深度；