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  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种可远程管控的缆道测流装置，包括水文绞车、测流铅鱼、测验吊箱、PC以及配套的电气控制柜；水文绞车横跨河道设置，测流铅鱼及测验吊箱均吊装于水文绞车的缆道上；还包括增量式光电编码器，其安装在水文绞车的传动轴上，并与电气控制柜内的PLC信号传输连接；还包括测流电子装置，其集成于测验吊箱内的单片机上，测流电子装置与测流铅鱼信号传输连接，且测流电子装置与PLC数据交互连接；还包括安装于测流铅鱼中的用于测量水深的水深测量单元组以及用于测量流速的流速测量单元。本实用新型提供的一种可远程管控的缆道测流装置，水文测流准确、可靠，适于规模化推广。
    公开号:CN214333781U
    申请号:CN202120578828.0U
    申请日:2021-03-22
    公开日:2021-10-01
    发明作者:李梦怡；吴伟；韩雪峰；李艳
    申请人:Wuxi Institute of Commerce；
    IPC主号:G01C13-00
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于水文测量技术领域，尤其涉及一种可远程管控的缆道测流装置。
    [n0002] 河道流量测验是水文测量中必不可少的一项工作，它对水利工程建设管理、防汛抗旱、水资源管理与保护工作等都起着非常重要的作用。水文缆道铅鱼流速仪方式是传统水文站的主要水文测验手段，也是当前国内大部分水文站所采用的方式。利用铅鱼定点测流时，一般采用悬索缆道将装有旋桨式流速仪的铅鱼垂直放入水下预定位置即可。但是在铅鱼入水后，一方面水流冲击力的影响会导致湿绳干绳悬索偏角过大，引发水深测量误差；另一方面会在铅鱼姿态未稳定就开始启动流速仪脉冲计数，从而使得系统获得的流速值与实际值偏差过大。
    [n0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可远程管控的缆道测流装置，水文测流准确、可靠，适于规模化推广。
    [n0004] 技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种可远程管控的缆道测流装置，包括水文绞车、测流铅鱼、测验吊箱、PC以及配套的电气控制柜；
    [n0005] 所述水文绞车横跨河道设置，所述测流铅鱼及测验吊箱均吊装于水文绞车的缆道上，所述测流铅鱼通过水文绞车驱动实现上下、进退运行，所述测验吊箱通过水文绞车驱动实现进退运行；
    [n0006] 还包括增量式光电编码器，其安装在水文绞车的传动轴上，并与电气控制柜内的PLC信号传输连接；
    [n0007] 还包括测流电子装置，其集成于测验吊箱内的单片机上，所述测流电子装置与测流铅鱼信号传输连接，且测流电子装置与PLC数据交互连接；
    [n0008] 还包括安装于测流铅鱼中的用于测量水深的水深测量单元组以及用于测量流速的流速测量单元，所述水深测量单元组及流速测量单元分别与测验吊箱内的单片机信号传输连接；
    [n0009] 所述PC、PLC、单片机三者之间通过以太网连接。
    [n0010] 进一步地，所述水文绞车采用异步电机提供驱动力，所述增量式光电编码器安装在与异步电机的转轴连接的所述传动轴上。
    [n0011] 进一步地，所述水深测量单元组包括水面水深传感器和水底水深传感器，所述流速测量单元包括流速仪。
    [n0012] 进一步地，所述水面水深传感器、水底水深传感器以及流速仪分别通过信号线与测验吊箱内的单片机有线连接。
    [n0013] 进一步地，所述测流铅鱼具有姿态传感器，所述姿态传感器通过I2C转串口方式与测验吊箱内的单片机通信连接。
    [n0014] 进一步地，所述姿态传感器采用MPU9250型低功耗姿态传感器。
    [n0015] 有益效果：本实用新型的一种可远程管控的缆道测流装置，有益效果为：本实用新型通过姿态传感器的加入，对测流铅鱼姿态进行实时测量以指导水文测流，从而大大提高水文测流的准确性与可靠性，适于规模化推广。
    [n0016] 附图1为缆道测流装置的结构示意图；
    [n0017] 附图2为河道段面面积划分示意图。
    [n0018] 下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
    [n0019] 如附图1所示，一种可远程管控的缆道测流装置，包括水文绞车1、测流铅鱼2、测验吊箱3、PC以及配套的电气控制柜；所述水文绞车1横跨河道4设置，所述测流铅鱼2及测验吊箱3均吊装于水文绞车1的缆道10上，所述测流铅鱼2通过水文绞车1驱动实现上下、进退运行，所述测验吊箱3通过水文绞车1驱动实现进退运行。
    [n0020] 本实用新型还包括增量式光电编码器，其安装在水文绞车1的传动轴上，并与电气控制柜内的PLC信号传输连接；更为具体的，所述水文绞车1采用异步电机提供驱动力，所述增量式光电编码器安装在与异步电机的转轴连接的所述传动轴上，通过增量式光电编码器能够精确测量测验吊箱3及测流铅鱼2所在的位置。
    [n0021] 本实用新型还包括测流电子装置，其集成于测验吊箱3内的单片机上，所述测流电子装置与测流铅鱼2信号传输连接，且测流电子装置与PLC数据交互连接。测流电子装置主要用于协同测流铅鱼2移动并接收测流铅鱼2发来的测流信号，同时负责与电气控制柜内的PLC之间的数据交互。
    [n0022] 本实用新型还包括安装于测流铅鱼2中的用于测量水深的水深测量单元组以及用于测量流速的流速测量单元，所述水深测量单元组及流速测量单元分别与测验吊箱3内的单片机信号传输连接；更具体的，所述水深测量单元组包括水面水深传感器和水底水深传感器，所述流速测量单元包括流速仪，主要用于测量水深与流速。此外，水面水深传感器、水底水深传感器以及流速仪输出均为开关量信号，因此，所述水面水深传感器、水底水深传感器以及流速仪分别通过信号线与测验吊箱3内的单片机有线连接，以此解决信号传输中的不确定性。
    [n0023] 所述PC、PLC、单片机三者之间通过以太网连接，PC以及配套的电气控制柜主要是完成水文测流的远程自动监控以及信息化处理。
    [n0024] 值得注意的是，所述测流铅鱼2具有姿态传感器，所述姿态传感器通过I2C转串口方式与测验吊箱3内的单片机通信连接。作为优选，所述姿态传感器采用MPU9250型低功耗姿态传感器。为了提高测量精度，利用“基于卡尔曼滤波算法”的智能测流铅鱼设计方法，在该测流铅鱼中增加了MPU9250型低功耗姿态传感器，利用卡尔曼滤波算法对陀螺仪、加速度计两大传感器获取的姿态角进行数据融合，从而获得测流铅鱼的横滚角、俯仰角以及偏航角。若横滚角和俯仰角之间的偏差不超过5°则认为测流铅鱼已经稳定后启用流速仪检测。另外，利用获取到的偏航角进行水深系数矫正。
    [n0025] 河道流量主要采用流速-面积法进行测量。所谓流速-面积法，即以流速垂线为界，将水断面划分为若干区域，然后通过测量河道断面的某些点、线的流速平均值乘以断面面积，分片求和计算得知河道流量。其断面面积划分示意如附图2所示，相应的断面总流量计算流程依次如公式(1-1)～(1-4)所示。断面的垂线水平间距以及垂线段测速位置主要依据《河流流量测量规范》、《灌溉渠道系统量水规范》等国家标准设定。
    [n0026] A2-A7两两垂线间的断面面积：
    [n0027] 岸边两侧部分A1、A8的断面面积：
    [n0028]
    [n0029] 断面的总流量：
    [n0030] 其中，di是指某一流速垂线处的水深；i是测速垂线的序号；wi是指某一部分的断面宽度；Ai是指某断面的面积；vi是指某一部分的断面平均流速；Q是指断面的总流量。
    [n0031] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
    权利要求:
    Claims (6)
    [0001] 1.一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：包括水文绞车(1)、测流铅鱼(2)、测验吊箱(3)、PC以及配套的电气控制柜；
    所述水文绞车(1)横跨河道(4)设置，所述测流铅鱼(2)及测验吊箱(3)均吊装于水文绞车(1)的缆道(10)上，所述测流铅鱼(2)通过水文绞车(1)驱动实现上下、进退运行，所述测验吊箱(3)通过水文绞车(1)驱动实现进退运行；
    还包括增量式光电编码器，其安装在水文绞车(1)的传动轴上，并与电气控制柜内的PLC信号传输连接；
    还包括测流电子装置，其集成于测验吊箱(3)内的单片机上，所述测流电子装置与测流铅鱼(2)信号传输连接，且测流电子装置与PLC数据交互连接；
    还包括安装于测流铅鱼(2)中的用于测量水深的水深测量单元组以及用于测量流速的流速测量单元，所述水深测量单元组及流速测量单元分别与测验吊箱(3)内的单片机信号传输连接；
    所述PC、PLC、单片机三者之间通过以太网连接。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：所述水文绞车(1)采用异步电机提供驱动力，所述增量式光电编码器安装在与异步电机的转轴连接的所述传动轴上。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：所述水深测量单元组包括水面水深传感器和水底水深传感器，所述流速测量单元包括流速仪。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：所述水面水深传感器、水底水深传感器以及流速仪分别通过信号线与测验吊箱(3)内的单片机有线连接。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：所述测流铅鱼(2)具有姿态传感器，所述姿态传感器通过I2C转串口方式与测验吊箱(3)内的单片机通信连接。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的一种可远程管控的缆道测流装置，其特征在于：所述姿态传感器采用MPU9250型低功耗姿态传感器。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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