專利名稱：一種溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水流溫度測量，具體是一種計(jì)算機(jī)控制的溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫排水模型試驗(yàn)是水利科研物理模型試驗(yàn)的一種特殊形式，它主要研究火/核發(fā)電廠取排水口附近表層溫水?dāng)U散的溫度場、特征流量的垂線溫升分布，以及溫排水對生態(tài)環(huán)境的影響。可以為火/核電廠水環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、溫排水排放的有效管理及生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供理論依據(jù)。水流溫度測量是溫排水模型試驗(yàn)的重要參數(shù)，也是過程控制的參量。因此，快速、 準(zhǔn)確地測量模型的溫排水流溫度，先進(jìn)與實(shí)用的水流溫度測量設(shè)備是開展溫排水模型試驗(yàn)研究的前提與必要保證?，F(xiàn)有的溫排水模型試驗(yàn)水溫測量一般需要幾十個(gè)甚至幾百個(gè)溫度傳感器，且傳感器多為模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換，測量系統(tǒng)硬件多而且復(fù)雜，需要使用大量的電纜，進(jìn)而影響測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，為全數(shù)字化方案，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，可減少系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，并且可以實(shí)現(xiàn)測量信號(hào)的自動(dòng)同步記錄、顯示和存儲(chǔ)。本發(fā)明提供一種溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，包括采集模塊及與所述采集模塊連接的多根數(shù)字化測溫電纜，每根數(shù)字化測溫電纜上連接有多個(gè)測溫電纜連接器，所述電纜連接器與封裝有數(shù)字溫度傳感器的測溫桿連接，所述采集模塊通過所述測溫電纜采集所述測溫桿中數(shù)字溫度傳感器測得的溫度信號(hào)，然后將采集的所述溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行如下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析根據(jù)設(shè)定實(shí)時(shí)顯示每個(gè)測溫桿的溫度，對接收的溫度信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后生成溫度——時(shí)間曲線、水平等溫線、垂直等溫線的曲線圖并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，所述溫度——時(shí)間曲線用于直觀顯示被測位置水流溫度隨時(shí)間變化的過程，所述水平等溫線用于獲得被測位置附近表層溫水?dāng)U散的溫度場，所述垂直等溫線用于獲得被測位置附近沿水深溫水?dāng)U散的溫度場，根據(jù)溫度——時(shí)間曲線、水平等溫線、 垂直等溫線的曲線圖為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、溫排水排放的有效管理及生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供理論依據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例采用數(shù)字化溫度傳感器進(jìn)行水溫測量，信號(hào)功能電路模塊化，在一根數(shù)字化測溫電纜上連接有多個(gè)數(shù)字溫度傳感器，即多個(gè)數(shù)字溫度傳感器可共用一根數(shù)字化測溫電纜，可以在進(jìn)行多點(diǎn)水溫測量時(shí)大幅減少電纜的使用，具有連接方便、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)；采集的所述溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)時(shí)測量并顯示各測溫桿的溫度，方便測量人員對測量的多點(diǎn)水溫進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，方便模型現(xiàn)場以及野外測量。


圖1是本發(fā)明溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)應(yīng)用在測量模型中的俯視示意圖；圖3是圖2中采集模塊與數(shù)字溫度傳感器之間連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。圖中1-測溫桿，2-測溫電纜連接器，3-數(shù)字化測溫電纜，4-采集模塊，5-隔離通訊轉(zhuǎn)換器，6-計(jì)算機(jī)，7-水池。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。圖1所示為本發(fā)明溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)包括采集模塊4及與所述采集模塊4連接的多根數(shù)字化測溫電纜3，每根數(shù)字化測溫電纜3上連接有多個(gè)測溫電纜連接器2，電纜連接器2與封裝有數(shù)字溫度傳感器的測溫桿1 (如圖3所示)連接，采集模塊4通過測溫電纜3將測溫桿 1中數(shù)字溫度傳感器測得的溫度信號(hào)，通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器5傳送給計(jì)算機(jī)6進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理。本發(fā)明實(shí)施例采用測溫桿1來進(jìn)行水溫測量，在一根數(shù)字化測溫電纜3上連接有多個(gè)測溫桿1，即多個(gè)測溫桿1可共用一根數(shù)字化測溫電纜3，可以在進(jìn)行多點(diǎn)水溫測量時(shí)大幅減少電纜的使用，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，其結(jié)構(gòu)簡單、測溫精度高、連接方便、 應(yīng)用經(jīng)濟(jì)；采集的所述溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器5傳送給計(jì)算機(jī)6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)時(shí)測量并顯示各測溫桿1的溫度，方便測量人員對測量的多點(diǎn)水溫進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。請結(jié)合圖2和圖3，是本發(fā)明溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)應(yīng)用在測量模型中的俯視示意圖，本實(shí)施例以水池為測量模型進(jìn)行說明。本實(shí)施例所述采集模塊4可拉出8根測溫電纜3，每根測溫電纜3上可掛接32個(gè)測溫電纜連接器2，每個(gè)測溫電纜連接器2連接一個(gè)測溫桿1，所述測溫桿1的末端封裝有數(shù)字溫度傳感器，本實(shí)施所述溫度傳感器為一線總線制數(shù)字化溫度傳感器，所述測溫電纜連接器2可采用型號(hào)為AMP Econoseal J Series[Mark II]的連接器或其他符合要求的連接器，所述測溫電纜3可采用護(hù)套屏蔽信號(hào)電纜或屏蔽網(wǎng)線，通訊線纜可采用護(hù)套屏蔽信號(hào)電纜或雙絞線，長度可達(dá)1200m，實(shí)現(xiàn)測量的溫度信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸。所述測溫桿1、測溫電纜3和測溫電纜連接器2的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置， 在此所舉出的實(shí)施例不作限制。測量時(shí)，將所述測溫電纜3按照實(shí)際測量要求布置在水池7上，本實(shí)施例中多根測溫電纜3之間呈平行排列在水池7上。通過測溫電纜連接器2與所述測溫電纜3連接的測溫桿1插入待測水位即可開始進(jìn)行水溫測量。系統(tǒng)測溫范圍0°C +85°C ；測量顯示精度0. rc 士0. rc ；顯示分辨率0. 01°Co所述測溫桿1將測量的溫度信號(hào)，通過測溫電纜3傳送給采集模塊4，經(jīng)排序和緩存后將采集的溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器5和RS485通訊線纜傳送給遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)6。在所述計(jì)算機(jī)6上安裝有自編專用測溫軟件，可控制系統(tǒng)完成溫度數(shù)據(jù)采樣及處理。所述專用測溫軟件可對計(jì)算機(jī)6接收的溫度信號(hào)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采樣處理，并按要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移、存儲(chǔ)、顯示以及圖形、表格的輸出，例如根據(jù)要求可繪制溫度——時(shí)間曲線、 水平等溫線、垂直等溫線等曲線圖并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。具體的，所述測溫程序界面包括測溫桿溫度讀數(shù)、溫度時(shí)間曲線、水平等溫線、垂直等溫線四個(gè)標(biāo)簽化菜單，它們同時(shí)顯示在程序主界面上，試驗(yàn)者可用鼠標(biāo)在這四個(gè)選項(xiàng)中進(jìn)行切換。進(jìn)入程序后首先點(diǎn)擊菜單設(shè)定、參數(shù)設(shè)定，打開參數(shù)設(shè)置對話框，選擇串口，此時(shí)計(jì)算機(jī)與測溫模塊(包括采集模塊4、數(shù)字化測溫電纜3，測溫電纜連接器2及測溫桿1) 連接，測溫系統(tǒng)開始工作；計(jì)算機(jī)讀取測溫模塊參數(shù)，顯示通道狀態(tài)及傳感器數(shù)目，并對傳感器進(jìn)行編號(hào)，確定測溫桿1的編號(hào)與測溫點(diǎn)對應(yīng)的位置，方便測量人員了解系統(tǒng)工作狀態(tài)及控制操作；然后點(diǎn)擊采樣。完成上述過程即已完成了全部設(shè)定，測溫程序開始根據(jù)設(shè)定，實(shí)時(shí)測量顯示每個(gè)測溫桿的溫度，并按操作人員設(shè)定的采樣時(shí)間間隔不斷刷新，同時(shí)計(jì)算機(jī)將水溫測量值自動(dòng)保存在設(shè)定的文件夾中，測溫?cái)?shù)據(jù)以文件的形式自動(dòng)保存，方便查閱。所述測溫軟件對計(jì)算機(jī)接收的溫度信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后生成溫度——時(shí)間曲線、 水平等溫線、垂直等溫線等曲線圖并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，其中溫度——時(shí)間曲線用于直觀顯示被測位置(例如火/核發(fā)電廠取排水口)水流溫度隨時(shí)間變化的過程；水平等溫線用于獲得所測河流水面火/核發(fā)電廠取排水口附近表層溫水?dāng)U散的溫度場，了解水流溫度變化的影響范圍和溫度變化的幅度，以便采取何種措施最大限度減少這種影響；垂直等溫線用于獲得所測被測位置附近沿水深溫水?dāng)U散的溫度場，了解特征流量的垂線溫升分布、不同水深的水流溫度變化及幅度。溫排水模型試驗(yàn)通過測量模擬的河流和溫排水流的溫度，計(jì)算機(jī)測量程序按設(shè)置要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以獲得溫度——時(shí)間曲線、水平等溫線、垂直等溫線參數(shù)，為火/核電廠水環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、溫排水排放的有效管理及生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供理論依據(jù)，為取排水口工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本發(fā)明還適用于其它類型的水溫測量，例如江河湖泊、水庫、水渠的水溫測量。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，其特征在于包括采集模塊(4)及與所述采集模塊(4)連接的多根數(shù)字化測溫電纜(3)，每根數(shù)字化測溫電纜C3)上連接有多個(gè)測溫電纜連接器O)，所述電纜連接器( 與封裝有數(shù)字溫度傳感器的測溫桿(1)連接，所述采集模塊(4)通過所述測溫電纜( 采集所述測溫桿(1)中數(shù)字溫度傳感器測得的溫度信號(hào)，然后將采集的所述溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器( 傳送給計(jì)算機(jī)(6)進(jìn)行如下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析根據(jù)設(shè)定實(shí)時(shí)顯示每個(gè)測溫桿(1)的溫度，對接收的溫度信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后生成溫度——時(shí)間曲線、水平等溫線、垂直等溫線的曲線圖并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，所述溫度——時(shí)間曲線用于直觀顯示被測位置水流溫度隨時(shí)間變化的過程，所述水平等溫線用于獲得被測位置附近表層溫水?dāng)U散的溫度場，所述垂直等溫線用于獲得被測位置附近沿水深溫水?dāng)U散的溫度場，根據(jù)溫度——時(shí)間曲線、水平等溫線、垂直等溫線的曲線圖為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、溫排水排放的有效管理及生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供理論依據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，其特征在于所述測溫桿(1)中的數(shù)字溫度傳感器采用一線總線制的數(shù)字化溫度傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，其特征在于所述一線總線制的數(shù)字化溫度傳感器采用型號(hào)為DS18B20的數(shù)字化溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫排水模型多點(diǎn)水流溫度同步測量系統(tǒng)，包括采集模塊及與所述采集模塊連接的多根數(shù)字化測溫電纜，每根數(shù)字化測溫電纜上連接有多個(gè)測溫電纜連接器，所述電纜連接器與封裝有數(shù)字溫度傳感器的測溫桿連接，所述采集模塊通過所述測溫電纜采集所述測溫桿中數(shù)字溫度傳感器測得的溫度信號(hào)，然后將采集的所述溫度信號(hào)通過隔離通訊轉(zhuǎn)換器傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明實(shí)施例采用數(shù)字化溫度傳感器進(jìn)行水溫測量，在一根數(shù)字化測溫電纜上連接有多個(gè)數(shù)字溫度傳感器，可以在進(jìn)行多點(diǎn)水溫測量時(shí)大幅減少電纜的使用，具有連接方便、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)；可以實(shí)時(shí)測量并顯示各測溫桿的溫度，方便測量人員對測量的多點(diǎn)水溫進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。
文檔編號(hào)G01K7/00GK102243114SQ201010175980
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者吳新生, 姚仕明, 廖小永, 張細(xì)兵, 林木松, 范北林, 金琨, 黃衛(wèi)東 申請人:長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院