[发明专利]一种明渠实时在线测流装置及方法

说明书

本发明涉及一种明渠实时在线测流装置及方法，属于水利监测技术领域。技术方案是：增加朝向渠道水面的雷达波多普勒测流仪，进行非接触式测流；配重流速传感器作为流量精度率定设备，雷达波多普勒测流仪作为流量实时在线监测设备；测流装置主机提供平均流速、水位、输水断面、流量的同时，雷达波多普勒测流仪监测渠道表面中心流速和中心水位，确定渠道表面中心流速与渠道平均流速对应关系。本发明的有益效果：可实现明渠实时在线测流，及时修正测流误差，减少能源消耗，自身携带的太阳能供电系统可提供足够的电源，使得系统结构简单化；同时，省掉原有系统中的行走装置，系统简单化，成本低、故障率低、配置灵活。

技术领域

本发明涉及一种明渠实时在线测流装置及方法，属于水利监测技术领域。

背景技术

目前，水利行业中明渠流量测量大量使用流速仪，通常的做法是：将输水断面沿水平方向分成若干个测流点，每个测流点对应一条测流垂线，把每条测流垂线上各测点的流速按照一定规则计算后作为该测流垂线的平均流速，再将所有测流垂线的平均流速按照一定规则计算后作为该输水断面的平均流速，这样，测出各测流垂线底部的淤积，计算出输水断面，输水断面与平均流速的乘积即为输水流量。存在的问题是：既费时费力，又不能同步测量，由于每个测流点的测流时刻不同，对应的流态就不同，流速场处在不断变化中，这种测流方式严重影响测流精度，同时，已有技术又无法实现无人值守的自动测流。本申请人的中国专利申请202022291276.3《一种一体化挂装垂线测流系统》以及202121493504.3《一种一体化测流仪走航式牵引装置》解决了上述技术问题，但是，该专利申请的工作制式为：在渠道测流断面设置多条测流垂线，比如3、5、7、9条垂线，每条垂线设置多层测点，比如1-7个测点；由于使用的配重流速传感器重量为十至几十公斤，所以完成一次走航测流，所需要的时间和所需要的太阳能供电的电量都很大，使得上述专利申请技术不可能高频度的频繁工作，比如7垂线设置时，测流装置需要工作7次，所需能源消耗极大，上述专利申请不可能实现实时在线测流；实际应用中，一般一天能进行两次测流，根本不能满足实时在线测流的需求。因此，如何更高效的利用已申请技术，实现实时在线测流，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种明渠实时在线测流装置及方法，可实现明渠实时在线测流，及时修正测流误差，减少能源消耗，自身携带的太阳能供电系统可提供足够的电源，使得系统结构简单化；同时，省掉原有系统中的行走装置，系统简单化，成本低、故障率低、配置灵活，解决已有技术中存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种明渠实时在线测流方法，在本申请人原有202022291276.3专利申请的基础上，增加朝向渠道水面的雷达波多普勒测流仪，进行非接触式测流；202022291276.3专利申请的配重流速传感器作为流量精度率定设备，雷达波多普勒测流仪作为流量实时在线监测设备；202022291276.3专利申请的测流装置主机提供平均流速、水位、输水断面、流量的同时，雷达波多普勒测流仪监测渠道表面中心流速和中心水位，确定渠道表面中心流速与渠道平均流速对应关系；依据《灌溉渠道系统量水规范》GB/T 21303—2015的要求实现多垂线测流，得到的渠道平均流速以及渠道表面中心流速与渠道平均流速关系，通过实时测量渠道表面中心流速，就可得到对应的渠道平均流速；在输水断面相同的情况下，通过流速面积法计算出流量，实现输水断面的实时在线自动测流。

如果渠道水位跳变或流速跳变时，再次走航测流，得到新的表面中心流速与渠道平均流速关系。

所述雷达波多普勒明渠测流仪，包含雷达波多普勒流速传感器、水位传感器和防水外壳，雷达波多普勒流速传感器和水位传感器均为本领域公知的设备。雷达波多普勒流速传感器,是应用声学多普勒效应原理制成的测流仪，测量点在探头的前方，不破坏流场。