本實(shí)用新型涉及一種適用于我國渠道、河道的非接觸式在線測流系統(tǒng)，屬于非接觸式測流技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，我國河流、渠道流量的測定主要采用的是接觸式測流技術(shù)，最為常用的方法為轉(zhuǎn)子式流速儀法、超聲波時差法和多普勒ADCP法。轉(zhuǎn)子式流速儀法的缺點(diǎn)主要是需要人工操作，勞動強(qiáng)度大，而轉(zhuǎn)子式流速儀又存在機(jī)械慣性，響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)，無法測量快速變化的湍流，并且轉(zhuǎn)子式流速儀需要定期檢定和維護(hù)，流量較大時無法入水測量。超聲波時差法使用的超聲波流量計的缺點(diǎn)主要是儀器對水質(zhì)要求較高，儀器必須在清水中工作，水中漂浮物要少，在渾濁的水中或在測量狹窄的渠道(渠寬小于3倍水深)時精度較差。多普勒ADCP法的主要缺點(diǎn)是必須進(jìn)行船載測量，需要人工操作，測量泥沙或雜質(zhì)含量較高的水質(zhì)時準(zhǔn)確度較差，對于寬度較小的渠道無法進(jìn)行測量，流量較大時測量船也無法進(jìn)行工作。

由此可見，設(shè)計出一種對渠/河道水流流量可實(shí)現(xiàn)非接觸式精準(zhǔn)測量、適于普遍推廣的明渠測流方案，是目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種渠/河道非接觸式在線測流系統(tǒng)，其采用非接觸式單或多固定測點(diǎn)測流技術(shù)，對渠道、河道內(nèi)斷面流量可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測流，測流精準(zhǔn)度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，無需人工參與，免維護(hù)，使用壽命長。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種渠/河道非接觸式在線測流系統(tǒng)，其特征在于：它包括跨越渠/河道兩側(cè)、架設(shè)在渠/河道水面上方的桁架，桁架上安裝有雷達(dá)水位計、至少一雷達(dá)流速儀，其中：雷達(dá)水位計的探測端朝向渠/河道內(nèi)水面并與水平面相垂直，雷達(dá)流速儀安裝于保護(hù)外殼內(nèi)，保護(hù)外殼安裝在桁架上，雷達(dá)流速儀的探測端朝向渠/河道內(nèi)水面并與水平面相傾斜，桁架上安裝有控制箱、太陽能電池板、風(fēng)速風(fēng)向儀、避雷針，雷達(dá)流速儀、雷達(dá)水位計、太陽能電池板、風(fēng)速風(fēng)向儀、避雷針與控制箱內(nèi)的控制器相連。

當(dāng)設(shè)置多個所述雷達(dá)流速儀時，渠/河道斷面分割為若干區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的水流流速由相應(yīng)的所述雷達(dá)流速儀來測量。

所述保護(hù)外殼包括殼體，殼體上具有一傾斜面，傾斜面上向殼體外伸出設(shè)有防護(hù)面板，防護(hù)面板與殼體之間設(shè)有導(dǎo)流凹槽。

較佳地，所述殼體的所述傾斜面與渠/河道水平面形成60°夾角，以使所述雷達(dá)流速儀的探測端與渠/河道水平面形成30°夾角。

較佳地，所述雷達(dá)流速儀為24GHz多普勒雷達(dá)流速儀；所述雷達(dá)水位計為26GHz脈沖式雷達(dá)水位計或超聲波水位計。

所述控制器還與無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備相連，無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與上位機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器無線通訊；所述太陽能電池板、所述避雷針與充電控制器連接，充電控制器經(jīng)由蓄電池與所述控制器連接。

所述桁架可為L型桁架，L型桁架包括固定于渠/河道岸邊的一根立柱以及位于渠/河道水面上方的一根橫梁，所述雷達(dá)流速儀和所述雷達(dá)水位計安裝在橫梁上。

所述桁架還可為門字型桁架，門字型桁架包括固定于渠/河道兩側(cè)岸邊的立柱以及位于渠/河道水面上方的橫梁，所述雷達(dá)流速儀和所述雷達(dá)水位計安裝在橫梁上。

所述雷達(dá)水位計可與所述雷達(dá)流速儀一起安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本實(shí)用新型采用非接觸式單或多固定測點(diǎn)測流技術(shù)，對渠道、河道內(nèi)斷面流量可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測流，測流精準(zhǔn)度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。

2、本實(shí)用新型可采取多雷達(dá)流速儀的布設(shè)方式，多固定點(diǎn)的同步測流可實(shí)現(xiàn)相控陣式測流效果，極大提高了流速、流量測定的精度和速度。

3、雷達(dá)流速儀與水面無接觸，自身無任何轉(zhuǎn)動，不存在機(jī)械磨損問題，使用壽命長。

4、本實(shí)用新型的操作無需人工參與，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，受水毀影響小，不受污水腐蝕，不受泥沙影響，成本低，免維護(hù)，使用壽命長，適于各種寬度的渠道、河道上推廣普及。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的再一實(shí)施例示意圖(未示出太陽能電池板、風(fēng)速風(fēng)向儀等)。

圖4是控制箱內(nèi)電子設(shè)備的連接示意圖。

圖5是雷達(dá)流速儀的保護(hù)外殼立體示意圖。

圖6是雷達(dá)流速儀的保護(hù)外殼側(cè)視示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型渠/河道非接觸式在線測流系統(tǒng)包括跨越渠/河道10兩側(cè)、架設(shè)在渠/河道10水面上方的桁架30，桁架30上安裝有雷達(dá)水位計60、至少一雷達(dá)流速儀20，其中：雷達(dá)水位計60的探測端朝向渠/河道10內(nèi)水面并與水平面相垂直，雷達(dá)流速儀20安裝于保護(hù)外殼70內(nèi)，保護(hù)外殼70安裝在桁架30上，雷達(dá)流速儀20的探測端朝向渠/河道10內(nèi)水面并與水平面相傾斜，桁架30上安裝有控制箱80、太陽能電池板41、風(fēng)速風(fēng)向儀50、避雷針42，雷達(dá)流速儀20、雷達(dá)水位計60、太陽能電池板41、風(fēng)速風(fēng)向儀50、避雷針42與控制箱80內(nèi)的控制器81相連。

在實(shí)際實(shí)施時，當(dāng)設(shè)置多個雷達(dá)流速儀20時，渠/河道斷面根據(jù)幾何形狀分割為若干區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的水流流速由相應(yīng)的雷達(dá)流速儀20來測量。如圖1，圖1示出了均布設(shè)置了三個雷達(dá)流速儀20的情形，相應(yīng)地，渠/河道斷面分割為三個區(qū)域，每個區(qū)域的流速安排一個雷達(dá)流速儀20來測量。

在實(shí)際實(shí)施時，還可根據(jù)實(shí)際要求，僅設(shè)置一個雷達(dá)流速儀20，如圖2所示。

如圖5和圖6，在實(shí)際設(shè)計中，保護(hù)外殼70可包括殼體71，殼體71上具有一傾斜面72，傾斜面72上向殼體71外伸出設(shè)有防護(hù)面板73，防護(hù)面板73與殼體71之間設(shè)有引導(dǎo)雨水流下，不會流到防護(hù)面板73上的導(dǎo)流凹槽75。

在實(shí)際實(shí)施時，殼體71的傾斜面72與渠/河道10水平面形成60°夾角，以使雷達(dá)流速儀20的探測端與渠/河道10水平面形成30°夾角。這樣的設(shè)計便于快速安裝雷達(dá)流速儀20以及確保雷達(dá)流速儀20的探測端與渠/河道10水平面所成夾角的準(zhǔn)確度。

在實(shí)際設(shè)計中，雷達(dá)流速儀20優(yōu)選為24GHz多普勒雷達(dá)流速儀，24GHz多普勒雷達(dá)流速儀基于多普勒效應(yīng)進(jìn)行流速測量，可實(shí)現(xiàn)極低流速(0.1m/s低流)檢出響應(yīng)，可進(jìn)行全自動俯仰自動補(bǔ)償功能。雷達(dá)水位計60優(yōu)選為26GHz脈沖式雷達(dá)水位計或超聲波水位計。風(fēng)速風(fēng)向儀50可為超聲波式風(fēng)速風(fēng)向儀或機(jī)械轉(zhuǎn)子式風(fēng)速風(fēng)向儀。

如圖1至圖4，在實(shí)際設(shè)計中，控制器81可與無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90相連，無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)(GPRS、3G/4G、藍(lán)牙、WIFI、ZIGBEE、數(shù)傳電臺或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的任一種)與上位機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器無線通訊。

如圖4，太陽能電池板41、避雷針42與充電控制器92連接，充電控制器92經(jīng)由蓄電池91與控制器81連接。太陽能電池板41經(jīng)由充電控制器92為蓄電池91充電，蓄電池91為控制器81提供電能。

在實(shí)際設(shè)計中，控制器81可具有觸摸式液晶屏，觸摸式液晶屏可顯示渠/河道10的實(shí)時和歷史流速流量數(shù)據(jù)，并且使用者可通過觸摸式液晶屏對相關(guān)測流參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置?？刂破?1可具有風(fēng)速風(fēng)向?qū)α魉儆绊懙膶?shí)時自動補(bǔ)償功能和異常流速數(shù)據(jù)自動篩選功能。另外，控制器81可具有低水位自動停測功能，使用者可通過控制器81自行設(shè)置停測水位。

如圖1，當(dāng)渠/河道10寬度較窄時，桁架30可采用L型桁架，L型桁架包括固定于渠/河道10岸邊的一根立柱31以及位于渠/河道水面上方的一根橫梁32，雷達(dá)流速儀20和雷達(dá)水位計60安裝在橫梁32上。

如圖3，當(dāng)渠/河道10寬度較寬時，桁架30可采用門字型桁架，門字型桁架包括固定于渠/河道10兩側(cè)岸邊的立柱31以及位于渠/河道水面上方的橫梁32，雷達(dá)流速儀20和雷達(dá)水位計60安裝在橫梁32上。

在實(shí)際安裝時，雷達(dá)水位計60可獨(dú)立安裝在橫梁32上，或者雷達(dá)水位計60可與雷達(dá)流速儀20一起安裝在保護(hù)外殼70內(nèi)(如圖1至圖3所示情形)。

使用時，上位機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90向控制器81發(fā)送測流指令，控制器81響應(yīng)測流指令，開始對雷達(dá)流速儀20、雷達(dá)水位計60以及風(fēng)速風(fēng)向儀50進(jìn)行控制。于是，雷達(dá)流速儀20對渠/河道斷面自身相對的相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的水流速進(jìn)行測量，雷達(dá)水位計60對渠/河道水位進(jìn)行測量，風(fēng)速風(fēng)向儀50對現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行測量。

當(dāng)控制器81接收獲取到雷達(dá)流速儀20、雷達(dá)水位計60、風(fēng)速風(fēng)向儀50傳送來的測量數(shù)據(jù)后，便根據(jù)事先設(shè)定的渠/河道斷面條件參數(shù)、風(fēng)速風(fēng)向補(bǔ)償系數(shù)等，計算出渠/河道斷面的每個區(qū)域的分流量，進(jìn)而計算出整個渠/河道斷面的總流量，然后將總流量數(shù)據(jù)和所有原始數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90發(fā)送給上位機(jī)或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器，供相關(guān)人員查看，用于制定生成測流報表等。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本實(shí)用新型采用非接觸式單或多固定測點(diǎn)測流技術(shù)，對渠道、河道內(nèi)斷面流量可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測流，測流精準(zhǔn)度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。

2、本實(shí)用新型可采取多雷達(dá)流速儀的布設(shè)方式，多固定點(diǎn)的同步測流可實(shí)現(xiàn)相控陣式測流效果，極大提高了流速、流量測定的精度和速度。

3、雷達(dá)流速儀與水面無接觸，自身無任何轉(zhuǎn)動，不存在機(jī)械磨損問題，使用壽命長。

4、本實(shí)用新型的操作無需人工參與，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，受水毀影響小，不受污水腐蝕，不受泥沙影響，成本低，免維護(hù)，使用壽命長，適于各種寬度的渠道、河道上推廣普及。

以上所述是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。