一种便携式柱形量水槽测量装置及测控方法与流程

本发明涉及矩形渠道流量自动测控技术领域，特别是指一种便携式柱形量水槽测量装置及测控方法。

背景技术：

水是生命之源、生产之要、生态之基，如何科学的解决水资源的开发、利用、配置、节约、保护和管理等问题始终是世界各国政府和相关学者研究的热点问题之一；在农业生产过程中，实施科学的水资源管理必须依赖于对水位、水量数据的精准计量，而灌区量水正是提供这些资料的有效手段，从经济实用和稳定可靠的角度考虑，由于槽类量水建筑物具有量测精准、不易淤积、造价低廉且易于保养等优点，因此更适合在我国广大灌区推广应用，而目前存在的量水槽无法同时满足高测量精度，低水头损失，低壅水高度以及便携的要求，在一定程度上限制量水槽的应用以及灌区用水、城市排水的测量和管理，因此，发明一种具有高测量精度和低水头损失并集渠道水位、流量的自动测量于一体的水流流量测量的便携式柱形量水槽具有重要意义。

技术实现要素：

本发明提出一种便携式柱形量水槽测量装置及测控方法，解决了传统的灌溉设施或者供排水渠道不便测量水位水量,量水建筑物测量精度不高，不便于安装和移动和自动化控制程度均较低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种便携式柱形量水槽测量装置，包括机翼柱，机翼柱位于矩形渠道内，在矩形渠道两侧的内壁上设置有若干一一对应且可伸缩的支架，所述支架的一端与矩形渠道的内壁相接，另一端与机翼柱相抵，使机翼柱固定位于矩形渠道的中轴线处，机翼柱通过连接架与矩形渠道上方的超声波水位传感器相连。

进一步的，所述机翼柱由优化后的机翼曲线控制，其公式为：

式中，x为横坐标y为纵坐标，p是机翼柱宽度最大值,c是机翼柱的长度，单位为m。

进一步的，所述超声波水位传感器上设置有显示屏、开关按钮、数据输出按钮、数据清除按钮、累计水量显示按钮和usb接口。

进一步的，所述支架为标有刻度数值的伸缩杆。

一种便携式柱形量水槽测控方法，包括如下步骤：

步骤1，将机翼柱放在矩形渠道内的支架之间，通过调节两侧支架的长度对机翼柱进行固定；

步骤2，待水流平稳后按开关按钮打开超声波水位传感器，此时超声波水位传感器将自动进行水位数据的搜集，并按以下公式进行流量计算：

式中，q是过槽流量，单位为m³/s，bc是喉口处宽度,单位为m，h是量水槽上游水面高度,单位为m；

步骤3，将计算后的实时流量显示在显示屏上，并自动保存，通过显示屏上的数据可以得到渠道实时流量；

步骤4，实时水位、流量数据将自动保存，在测量完成之后，按下数据输出按钮，通过usb接口直接将数据导出即可。

进一步的，可以在渠道内各个测量点设置支架，将机翼柱放入其中一组支架固定后进行测量，测量完毕后取出机翼柱后再放入其他测量点进行测量。

本技术方案能产生的有益效果：本技术方案同时满足高测量精度，低水头损失，低壅水高度，结构简单，便于修建，省工省料以及便携的要求；无需人工手动操作，自动化程度高，且过流表面为减缓曲线，几乎无水流突变现象，水流条件好且不易产生淤积。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明俯视图；

图3为图21-1处剖视图；

图4为超声波传感器结构示意图；

图5为机翼柱外轮廓曲线图。

其中：矩形渠道1、机翼柱2、超声波水位传感器3、连接架4、支架5、显示器6、开关按钮7、数据输出按钮8、数据清除按钮9、累计水量显示按钮10、usb接口11。

具体实施方式

为了能够清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式对本案进行阐述。

实施例1

一种便携式柱形量水槽测量装置，包括机翼柱2，机翼柱2位于矩形渠道1内，在矩形渠道1两侧的内壁上设置有若干一一对应且可伸缩的支架5，所述支架5的一端与矩形渠道1的内壁相接，另一端与机翼柱2相抵，使机翼柱2固定位于矩形渠道1的中轴线处，机翼柱2通过连接架4与矩形渠道1上方的超声波水位传感器3相连。

本发明使用过程如下：将机翼柱2放在矩形渠道1内的支架5之间，通过调节两侧支架5的长度对机翼柱2进行固定，使其固定在矩形渠道1的中轴线处，待水流平稳后按开关按钮7打开超声波水位传感器3，此时超声波水位传感器3将自动进行水位数据的搜集，并按以下公式进行流量计算：

式中，q是过槽流量，单位为m³/s，bc是喉口处宽度,单位为m，h是量水槽上游水面高度,单位为m，将计算后的实时流量显示在显示屏6上，并自动保存，通过显示屏6上的数据可以得到渠道实时流量，实时水位、流量数据将自动保存，无需手动抄录，在测量完成之后，按下数据输出按钮8，通过usb接口11直接将数据导出即可。

通过超声波水位传感器3精确测量水位并依据水位流量公式直接计算出过槽流量，达到精确测流的目的，且有结构简单，便于修建，省工省料，用于灌溉渠道量水精度较高和携带方便的特点。

实施例2

优选的，所述机翼柱2由优化后的机翼曲线控制，其公式为：

式中，x为横坐标y为纵坐标，p是机翼柱2宽度最大值,c是机翼柱2的长度，单位为m。

翼形方程是经过水利优化后得到的，优化后的机翼曲线使本量水槽过流特性良好，通过优化后的机翼柱2束窄了渠道断面，水流在通过时产生流态变化，通过建立量水槽上游水位与渠道流量之间的稳定水位与流量关系，从而确定渠道的水流量，可以起到低水头损失、低壅水高度的特点，且过流表面为减缓曲线，几乎无水流突变现象，水流条件好且不易产生淤积。

本实施例其他结构与实施例1相同。

实施例3

优选的，所述超声波水位传感器3上设置有显示屏6、开关按钮7、数据输出按钮8、数据清除按钮9、累计水量显示按钮10和usb接口11。

安装完毕待水流平稳后按开关按钮7打开超声波水位传感器3，此时超声波水位传感器3将自动进行水位数据的搜集，且通过流量计算公式进行流量计算，将计算后的实时流量显示在显示屏6上，并自动保存，通过显示屏6上的数据可以得到渠道实时流量，实时水位、流量数据将自动保存，无需手动抄录，在测量完成之后，按下数据输出按钮8，通过usb接口11直接将数据导出即可，导出后可以按数据清除按钮9使设备归零更换位置或从新计算，按累计水量按钮10可以查看归零前所有水量的总和，无需人工操作简单便捷。

本实施例其他结构与实施例1相同。

实施例4

优选的，所述支架5为标有刻度数值的伸缩杆。

支架5为标有刻度数值的伸缩杆，可以根据机翼柱2的宽度和矩形渠道1的宽度自由调节，达到固定机翼柱2的目的，设置刻度值可以便于使两侧支架在长度相同的情况下固定机翼柱2，以保证机翼柱2位于矩形渠道1的中轴线处。

本实施例其他结构与实施例1相同。

实施例5

本技术方案可用于同一宽度矩形渠道1，在各个测量点根据渠宽调节好支架5，放置并固定机翼柱2进行快速测量，测完一点后取出机翼柱2，到下一测点放入并固定进行多点快速测量；可明显提高测量效率，减少简单重复工序，无需再各个测量点单独建设固定式量水槽，大大节约了工程成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。