一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)，包括有PLC控制器、流速檢測器、水位檢測器、輸入單元、顯示單元和電源；其中流速檢測器是雷達傳感器，水位檢測器是超聲波傳感器，輸入渠道參數(shù)后，利用雷達傳感器和超聲波傳感器對渠道表面水流流速和水位進行一次以上檢測，然后計算出渠道斷面面積和平均流速，最后計算出渠道流量。這樣，即可自動完成渠道流量測量，測量操作簡單、輕松、方便，測量精確度高，而且結構簡單，體積小巧，生產(chǎn)加工容易、便于攜帶，生產(chǎn)加工容易、環(huán)境適應能力較強，成本低，有利于推廣應用，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)量水設施不規(guī)范、量水誤差大和不能攜帶等技術問題。
【專利說明】
-種雷達渠道流量測量系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型屬于渠道流量測量技術領域，特別設及一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 目前，市場上的渠道流量測量的方法包括水工建筑物量水，特設量水設備量水等， 大部分都需要安裝到渠道上，或者投入水中。最常見的是量水堪槽法，大多數(shù)是現(xiàn)場誘注， 由于施工隊伍的技術水平和野外條件的限制，加之量水設施形體較為復雜，造成現(xiàn)場誘注 時難W保證尺寸規(guī)范和施工精度，缺乏標準化設計和制造，造成較大量水誤差，如果灌概水 質情況差，容易造成量水堪槽的底壁渺積，而且安裝之后無法拆卸，無法進行校準。澳大利 亞RUBICON公司研發(fā)生產(chǎn)的渠道測流槽閩，測量精度高、技術可靠，但其造價高，對大多數(shù)灌 區(qū)應用此產(chǎn)品就有一定的難度，而且安裝之后無法拆卸，無法進行校準。流速儀量水，即W 流速面積法為主，需要人工操作，盡管測量精度高，但設備費用高，而且達不到自動化的要 求?？傊?，特設量水設備量水，雖然精度較高，但不易看管，易丟失，而且部分測量設備價格 高昂，非灌區(qū)所能承受。
[0003] 總體來看，我國灌區(qū)量水缺乏相應的測量技術和設備，為加強末級渠系量水水平， 規(guī)范灌概用水管理，迫切需要研制開發(fā)經(jīng)濟實用、自動化程度高、快速、準確且便攜性好的 量水設備。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種可自動完成渠 道流量測量，測量操作簡單、輕松、方便，測量精確度高，且結構簡單，體積小巧，便于攜帶， 生產(chǎn)加工容易、環(huán)境適應能力較強，成本低的雷達渠道流量測量系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方法：
[0006] -種雷達渠道流量測量系統(tǒng)，包括有：
[0007] PLC控制器，用于對流速檢測器和水位檢測器傳送過來的水流速度數(shù)據(jù)和水位數(shù) 據(jù)、W及輸入的測量參數(shù)進行處理，計算出渠道流量；
[000引流速檢測器，用于采集當前渠道內(nèi)的水流速度數(shù)據(jù)、并傳送給化C控制器；
[0009] 水位檢測器，用于采集當前渠道內(nèi)的水位數(shù)據(jù)、并傳送給化C控制器；
[0010] 輸入單元，用于向化C控制器輸入控制指令和測量參數(shù)；
[0011] 顯示單元，用于顯示渠道流量的測量結果；
[0012] W及電源，向各組成部件供給工作電能；
[0013] 而且，所述流速檢測器、水位檢測器、輸入單元和顯示單元均與化C控制器導通連 接，所述電源與各組成部件電連接。
[0014] 進一步地，所述流速檢測器是雷達傳感器，所述水位檢測器是超聲波傳感器。
[0015] 進一步地，所述流速檢測器是發(fā)射與接收頻率為24GHz的雷達傳感器，該傳感器的 測流速范圍為0.15~15m/s，有效距離為0.5~30m;所述水位檢測器是測量距離為150mm~ 1000mm的超聲波傳感器。
[0016] 進一步地，所述雷達傳感器的探頭平面與水平面之間的夾角α范圍為30°~60°。
[0017] 進一步地，所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)包括有觸摸屏，所述輸入單元和顯示單元 分別為觸摸屏的觸控模組和顯示屏幕。
[0018] 進一步地，所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)包括有外殼和伸縮支架，所述化C控制器、 流速檢測器、水位檢測器和電源均設于外殼內(nèi)，所述觸摸屏嵌設在外殼的正面，所述伸縮支 架設于外殼的上下兩端。
[0019] 進一步地，所述電源是蓄電池。
[0020] 本實用新型的有益效果是：
[0021 ]本實用新型通過上述技術方案，即可自動完成渠道流量測量，測量操作簡單、輕 松、方便，測量精確度高，而且結構簡單，體積小巧，便于攜帶，生產(chǎn)加工容易、成本低，設備 采用非接觸式測量方式，測量過程不需要投入水中，只需放置到渠道上方即可測量，不會破 壞被測渠道的水流，不影響原水流分布，環(huán)境適應能力較強，有利于推廣應用，解決了現(xiàn)有 傳統(tǒng)量水設施不規(guī)范、量水誤差大和不能攜帶等技術問題。
【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步說明：
[0023] 圖1是本實用新型所述一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)實施例的結構原理示意框圖；
[0024] 圖2是本實用新型所述一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)實施例的結構示意圖；
[0025] 圖3是本實用新型所述一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)實施例的內(nèi)部接線圖；
[0026] 圖4是本實用新型所述一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)的測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028] 如圖1至圖3中所示，本實用新型實施例提供了一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)，包括 有化C控制器1、流速檢測器2、水位檢測器3、輸入單元4、顯示單元5和電源6。其中，所述化C 控制器1可W是外加有模擬量I/O擴展單元的控制器(如松下公司的FPS控制模塊外加 FP0- Α21模擬量I/O擴展單元），主要用于對流速檢測器2和水位檢測器3傳送過來的水流速度數(shù) 據(jù)和水位數(shù)據(jù)、W及輸入的測量參數(shù)進行處理，計算出渠道流量;所述流速檢測器2可W是 發(fā)射與接收頻率為24G化的雷達傳感器，該傳感器的測流速范圍為0.15~15m/s，有效距離 為0.5~30m(如德國InnoSenT公司生產(chǎn)的24G化微波雷達傳感器），主要用于采集當前渠道 內(nèi)的表面水流流速數(shù)據(jù)、并傳送給化C控制器1，檢測時雷達傳感器的探頭平面與水平面之 間的夾角α為30°~60° (優(yōu)選45°);所述水位檢測器3可W是超聲波傳感器(如美國Banner公 司的U-GAGE T30UINA超聲波傳感器），其測量距離為150mm~1000mm，且每個傳感器均有一 個模擬量和一個開關量輸出端，主要用于采集當前渠道內(nèi)的水位數(shù)據(jù)、并傳送給化C控制器 1;所述輸入單元4主要用于向PLC控制器1輸入控制指令和測量參數(shù);所述顯示單元5主要用 于顯示渠道流量的測量結果;而且，所述流速檢測器2、水位檢測器3、輸入單元4和顯示單元 5均與化C控制器1導通連接，所述電源6可W是可充電的24V蓄電池，其與各組成部件電連 接、供給工作電能。
[0029] 另外，所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)包括有外殼8和伸縮支架9,所述化C控制器1、流 速檢測器2、水位檢測器3和電源6均設于外殼8內(nèi)，所述觸摸屏嵌設在外殼8的正面，所述伸 縮支架9設于外殼8的上下兩端;所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)包括有觸摸屏7,所述輸入單元 4和顯示單元5分別為觸摸屏7的觸控模組和顯示屏幕，其設有一個用作RS485和RS232通訊 的COM接口。
[0030] 如圖4所示，本實用新型所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)的測試方法，包括:首先輸入 渠道參數(shù)，利用雷達傳感器和超聲波傳感器對渠道表面水流流速和水位進行一次W上檢 測，然后計算出渠道斷面面積和平均流速，最后計算出渠道流量。其中，所述"利用雷達傳感 器對渠道表面水流流速檢測"具體為:首先，雷達傳感器的振蕩器振蕩發(fā)出一個頻率為ftra 的發(fā)射信號，其中一路經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去，一路又分流成兩路分別進入I、Q所在的通道的 混頻器中，而且Q通道的信號在混頻之前進行90°的移相;然后，接收天線接收到回波信號， 并對該回波信號進行低噪聲放大處理后，再分別經(jīng)混頻器與實時分流的兩路信號進行混 頻;最后，混頻后的信號經(jīng)中頻濾波放大處理得到I、Q兩路中頻差頻信號，該I、Q兩路中頻輸 出信號中即攜帶有探測目標的速度和方向信息；最后根據(jù)I和Q信號、并根據(jù)W下公式計算 出的前水流流速，
[0031]
[0032] 公式中時為多普勒頻率或差頻，時為雷達的發(fā)射頻率，V為運動物體的速度范圍，C0 為光速，α為運動的實際方向與傳感器目標連線之間的角度。
[0033] 本實用新型所述雷達渠道流量測量系統(tǒng)通過綜合應用雷達技術、超聲波技術、傳 感技術、自動控制技術和計算機技術等技術即可自動完成渠道流量測量，測量操作簡單、輕 松、方便，測量精確度高，而且結構簡單，體積小巧，便于攜帶，生產(chǎn)加工容易、環(huán)境適應能力 較強，成本低，有利于推廣應用，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)量水設施不規(guī)范、量水誤差大和不能攜帶 等技術問題。
[0034] W上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤 飾也視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，包括有PLC控制器（1)、流速檢測器(2)、水 位檢測器(3)、輸入單元(4)、顯示單元(5)和電源(6)，所述流速檢測器(2)、水位檢測器(3)、 輸入單元(4)和顯示單元(5)均與PLC控制器（1)導通連接，所述電源(6)與各組成部件電連 接。2. 根據(jù)權利要求1所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述流速檢測器(2)是 雷達傳感器，所述水位檢測器(3)是超聲波傳感器。3. 根據(jù)權利要求2所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述流速檢測器(2)是 發(fā)射與接收頻率為24GHz的雷達傳感器，該傳感器的測流速范圍為0.15~15m/s，有效距離 為0.5~30m;所述水位檢測器(3)是測量距離為150mm~1000 mm的超聲波傳感器。4. 根據(jù)權利要求2所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達傳感器的探頭 平面與水平面之間的夾角α范圍為30°~60°。5. 根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達渠 道流量測量系統(tǒng)包括有觸摸屏，所述輸入單元(4)和顯示單元(5)分別為觸摸屏的觸控模組 和顯不屏蒂。6. 根據(jù)權利要求5所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達渠道流量測量 系統(tǒng)包括有外殼(8)和伸縮支架(9)，所述PLC控制器(1)、流速檢測器(2)、水位檢測器(3)和 電源(6)均設于外殼(8)內(nèi)，所述觸摸屏嵌設在外殼(8)的正面，所述伸縮支架(9)設于外殼 (8)的上下兩端。7. 根據(jù)權利要求6所述的雷達渠道流量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電源(6)是蓄電池。
【文檔編號】G01F1/00GK205483115SQ201620238089
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】孟國霞, 孫小平, 李海軍, 韓永佳, 田杰
【申請人】山西省水利水電科學研究院