遠程雷達波數字化測流系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種遠程雷達波測流系統，包括雷達波流速測量裝置、流速儀定位裝置、數據遠傳設備、遠程數據處理設備和電腦；雷達波流速測量裝置與數據遠傳設備連接，遠程數據處理設備與數據遠傳設備網絡連接。本發明提供的遠程雷達波測流系統，雷達波流速測量裝置對河道測流斷面現場流速數據采集后傳輸至數據遠傳設備，數據遠傳設備再通過網絡傳輸至遠程數據處理設備，經過遠程數據處理設備處理后傳輸至電腦，位于遠程水情信息中心的工作人員通過電腦即可實現對各個河道測流斷面現場的流速進行測量，實現無人值守式河道斷面流速測驗。在河道斷面測驗現場通過手提電腦、平板電腦或手機等與數據遠傳設備對接，也可進行流速測驗。
【專利說明】遠程雷達波數字化測流系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及流速/流量測量儀器設備【技術領域】，具體而言，涉及一種遠程雷達波數字化測流系統。
【背景技術】
[0002]進行河床斷面水流流速/流量測量，其目的是為政府防汛減災提供水情數據信息，在最短的時間內準確測出并上報洪水情況，最大限度的減少人們生命財產損失。傳統的河床斷面流速測量完全由人工進行，有的需要人工進入到河里才能進行測量，安全系數低，且大風、洪水等惡劣環境下無法進行測驗。目前，河床斷面流速測量的常用方法有纜道鉛魚、吊箱流速測驗和ADCP (多普勒流速剖面儀)測驗。
[0003]纜道鉛魚和吊箱流速測驗需要控制室人工開啟纜道控制臺，將鉛魚或吊箱從水面逐漸下放到河底進行測驗，儀器入水深、測驗時間長，且操作繁瑣。ADCP測驗是將ADCP安裝在測船上，然后開動測船在待測驗河段往返進行測驗。由此可見，纜道流速測驗和ADCP測驗都需要人工操作，無法實現無人值守式測驗。同時，纜道流速測驗和ADCP測驗均為接觸式測驗，安全性差，測驗時間和環境受限。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種遠程雷達波測流系統，以解決上述接觸式測驗方法無法實現無人值守式測驗、安全性差的問題。
[0005]本發明提供的遠程雷達波測流系統，所述遠程雷達波測流系統包括至少一個雷達波流速測量裝置、至少一個流速儀定位裝置、至少一個數據遠傳設備、遠程數據處理設備和電腦；一個所述流速儀定位裝置與一個雷達波流速測量裝置連接，一個所述雷達波流速測量裝置與一個所述數據遠傳設備連接，所述遠程數據處理設備與數據遠傳設備網絡連接，遠程數據處理設備與所述電腦連接。
[0006]進一步的，所述數據遠傳設備包括數據傳輸處理單元和太陽能供電單元，所述太陽能供電單元與數據傳輸處理單元連接，所述數據傳輸處理單元與遠程數據處理設備網絡連接；所述太陽能供電單元包括太陽能光板、蓄電池和電源儲放控制模塊，所述太陽能光板和電源儲放控制模塊均與蓄電池連接；所述數據傳輸處理單元包括數據處理模塊、測流控制模塊、參數預置模塊、通訊模塊和收發天線。
[0007]進一步的，所述遠程數據處理設備包括數據傳輸單元、電源和微處理器，所述數據傳輸單元包括收發天線和數據線接口，數據傳輸單元通過所述數據線接口與電腦連接。
[0008]根據本發明實施例，所述雷達波流速測量裝置為雷達波定位測驗流速儀，所述雷達波定位測驗流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、步進電機、電機驅動器、數據處理器、無線傳輸天線及蓄電池；所述多普勒雷達波測速傳感器、電機驅動器、無線傳輸天線及蓄電池均與數據處理器連接，多普勒雷達波測速傳感器和電機驅動器分別與步進電機連接；所述數據處理器包括水位處理模塊、信號處理模塊、測流自動控制模塊、智能充電模塊和復位停泊點控制模塊。
[0009]根據本發明實施例，所述雷達波定位測驗流速儀還包括外殼，所述流速儀定位裝置包括鋼絲繩測驗纜道、安全扣、定滑輪和動滑輪；所述鋼絲繩測驗纜道包括兩個定位支架及安裝于所述定位支架上的鋼絲繩，所述雷達波定位測驗流速儀通過安全扣掛扣在鋼絲繩上，所述定滑輪設置于雷達波定位測驗流速儀的外殼上，所述動滑輪設置于鋼絲繩上，所述步進電機連接動滑輪。
[0010]根據本發明另一實施例，所述雷達波流速測量裝置為多探頭雷達波流速儀，所述多探頭雷達波流速儀包括多個雷達波流速儀，每個雷達波流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、數據處理器、信號傳輸設備和太陽能供電設備，所述多普勒雷達波測速傳感器、信號傳輸設備分別與數據處理器連接。
[0011]根據本發明另一實施例，所述流速儀定位裝置包括多個儀器架、平衡球和循環索纜道，所述儀器架包括滑輪組和固定卡，所述纜道循環索包括鋼絲繩和兩個定位支架，所述定位支架上安裝有滑輪，所述鋼絲繩安裝于所述滑輪上，每個雷達波流速儀通過一個儀器架固定設置于鋼絲繩上，所述平衡球掛接于雷達波流速儀上。
[0012]優選的，所述遠傳雷達波測流系統還包括與數據遠傳設備對接的手提電腦、平板電腦或智能手機，通過手提電腦、平板電腦或智能手機在河道測流斷面現場進行流速測驗。
[0013]優選的，所述遠傳雷達波測流系統還包括自記水位計、和/或視頻監控設備、和/或風力風向儀，所述自記水位計、和/或視頻監控設備、和/或風力風向儀均與數據遠傳設備或遠程數據處理設備網絡連接。
[0014]本發明實現的技術效果是:
[0015]本發明提供的遠程雷達波測流系統，雷達波流速測量裝置對河道測流斷面現場進行流速數據采集，然后將采集到的數據傳輸至數據遠傳設備，數據遠傳設備再通過網絡傳輸至遠程數據處理設備，經過遠程數據處理設備處理后傳輸至電腦，位于遠程水情信息中心的工作人員通過電腦即可實現對各個河道測流斷面現場的流速進行測量，無需工作人員到河道測流斷面現場操作測流，實現無人值守式河道斷面流速測驗。此外，通過在數據遠傳設備和/或雷達波流速測量裝置中配置自動測流控制模塊，根據預先設置好的水位變幅和時段進行自動測流、計算、數據發布、存儲，實現自動測流功能。
[0016]雷達波流速測量裝置采用多探頭雷達波流速儀或雷達波定位測驗流速儀，多探頭雷達波流速儀或雷達波定位測驗流速儀通過其內部的帶測流自動控制模塊的處理器進行自動測驗控制，進行定點定位非接觸測流，提聞測驗精度。
[0017]本發明提供的遠程雷達波測流系統配置電腦或電腦管理測流數據，測流采用數據處理器進行現場管理控制，是現代化的電子精密測流儀器設備。
[0018]雷達波流速測量裝置和數據遠傳設備均采用太陽能供電，節能、環保、安全，保障河道流量測驗工作順利進行，解決了惡劣環境和停電下特別需要測量洪水等環境下流速測量工作的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1示出了本發明提供的遠程雷達波測流系統的結構；
[0020]圖2示出了實施例一提供的遠程雷達波測流系統中定位測驗流速儀的結構；[0021]圖3示出了本發明提供的遠程雷達波測流系統中數據遠傳設備的結構；
[0022]圖4示出了本發明提供的遠程雷達波測流系統中遠程數據處理設備的結構；
[0023]圖5示出了實施例二提供的遠程雷達波測流系統中多探頭雷達波流速儀的結構；
[0024]圖6示出了實施例一提供的定位測驗流速儀在被測河道斷面的應用布局；
[0025]圖7示出了實施例二提供的多探頭雷達波流速儀在被測河道斷面的應用布局。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0027]參考圖1，本實施例提供的遠程雷達波測流系統，包括至少一個雷達波流速測量裝置、至少一個流速儀定位裝置、至少一個數據遠傳設備、遠程數據處理設備和電腦(計算機、筆記本電腦、平板電腦、智能手機等帶微處理器的電子設備)。一個流速儀定位裝置用于安裝固定一個雷達波流速測量裝置，一個雷達波流速測量裝置與一個數據遠傳設備連接，一個雷達波流速測量裝置測驗一個河道測流斷面的流速。流速儀定位裝置將雷達波流速測量裝置安裝于河道測流斷面現場，以進行流速測量。雷達波流速測量裝置、流速儀定位裝置和數據遠傳設備均安裝于河道測流斷面現場，遠程數據處理設備和電腦安裝于遠程水情信息中心。雷達波流速測量裝置與數據遠傳設備通過有線或無線方式連接，數據遠傳設備與遠程數據處理設備通過有線或無線網絡(通過RTU或DTU實現)連接，遠程數據處理設備與電腦連接。
[0028]一個雷達波流速測量裝置測驗一個河道測流斷面的流速，然后將測量數據傳輸至數據遠傳設備，通過數據遠傳設備發送至遠程水情信息中心的遠程數據處理設備。遠程水情信息中心的遠程數據處理設備可接收并處理多個河道測流斷面現場的測量數據。遠程數據處理設備通過接收到的各河道測流斷面的各垂線水面流速，通過已設置好的該河道測流測驗斷面的水位、左右水邊系數、水面平均流速系數，結合收到的水位數據，自動完成流量計算，得到河道測流斷面的測驗數據，并顯示、存儲、報警。關于水面平均流速系數，可以根據動態變化的風力、風向數據及其他固定參數進行人工計算并設置，也可以根據傳回的實時風力、風向參數及其他固定參數軟件自動生成。當然的，遠程數據處理設備將接收的測量數據傳輸至電腦，電腦也能根據接收到的數據完成河道測流斷面的流速數據計算，并進行顯示、存儲、上報、報警。根據雷達波流速測流裝置采集到的數據進行流量計算方法屬于現有技術，此處不作細述。雷達波流速測流裝置采集的數據傳輸至數據遠傳設備，數據遠傳設備通過網絡傳輸至遠程數據處理設備進行處理計算，使得位于遠程水情信息中心的工作人員不必親臨河道測流斷面現場即可實現對各河道測流斷面現場的流速進行測量，實現無人值守式河道斷面流速測驗。只要在有網絡的地方，通過連接網絡即可查詢水情信息中心記錄的某河道測流斷面的水情信息。
[0029]當然的，也可在河道測流斷面現場，將手提電腦、平板電腦或智能手機等電子設備與數據遠傳設備對接，通過手提電腦、平板電腦或智能手機等電子設備在河道測流斷面現場進行流速測驗。
[0030]參閱圖1，遠傳雷達波測流系統還包括自記水位計、視頻監控設備、風力風向儀等輔助設備，自記水位計、視頻監控設備和風力風向儀與數據遠傳設備連接，通過數據遠傳設備將測量數據傳輸至遠程數據處理設備中進行數據處理。自記水位計測量河道測流斷面的水位，進行控制測流、流量計算；視頻監控設備監控河道測流斷面的實際情況；風力風向儀測量河道測流斷面現場的風向和風力。測流系統配置輔助設備，通過輔助設備采集的水位、風力風向等數據，對根據雷達波流速測量裝置采集的數據計算得到的河道測流斷面流速數據進行修正，使其更準確。利用輔助設備對測量得到的河道測流斷面流速數據進行修正屬于現有技術，此處不作細述。
[0031]下面通過兩個實施例對本發明提供的遠程雷達波測流系統進行更為詳細的描述。
[0032]實施例一
[0033]參閱圖2，本實施例中，雷達波流速測量裝置為雷達波定位測驗流速儀，雷達波定位測驗流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、步進電機、電機驅動器、數據處理器、無線傳輸天線、電池及外殼。其中，數據處理器包括水位處理模塊、信號處理模塊、測流自動控制模塊、智能充電模塊和復位停泊點控制模塊。外殼上設有與太陽能電池連接的充電觸點，電池通過充電觸點與數據遠傳設備的太陽能供電單元的充電口連接，通過智能充電模塊控制其進行充電。數據處理器的測流自動控制模塊控制多普勒雷達波測速傳感器根據水位變幅，在設定時間進行河道測流斷面流速數據采集，實現自動測驗。
[0034]參閱圖6，示出了雷達波定位測驗流速儀安裝于架設的纜道上的應用場景。流速儀定位裝置包括鋼絲繩測驗纜道、安全扣、定滑輪和動滑輪。鋼絲繩測驗纜道包括兩個定位支架40和鋼絲繩60，兩個定位支架40分別架設于河道斷面兩端的河岸上，鋼絲繩60通過兩個定位支架40固定，雷達波定位測驗流速儀50通過安全扣掛扣在鋼絲繩60上。定滑輪設置于雷達波定位測驗流速儀的外殼上，動滑輪設置于測驗纜道上，步進電機通過鏈條連接動滑輪。電機驅動器在測流自動控制模塊的控制下驅動步進電機工作，步進電機帶動動滑輪移動，進而帶動雷達波定位測驗流速儀在測驗纜道上自動行，對各垂線進行一一測驗。河道斷面兩端的河岸上安裝有工作柜，流速儀定位裝置的其中一個定位支架設置于工作柜中，數據遠傳設備的工作箱30設置于工作柜的內部，數據遠傳設備的太陽能光板10和收發天線20設置于工作柜的頂部，工作柜面向另一個定位支架的一側設有一進出口 80，雷達波定位測驗流速儀完成一次測驗后，通過數據處理器的復位停泊點控制模塊控制其通過該進出口 80進入到工作柜中，與數據遠傳設備的太陽能供電單元的充電口 70連接充電。
[0035]參閱圖3，數據遠傳設備包括工作箱、數據傳輸處理單元和太陽能供電單元。太陽能供電單元包括太陽能光板、蓄電池和電源儲放控制模塊，太陽能光板吸收太陽能，并轉換為可存儲的電能存儲于蓄電池中，電源儲放控制模塊控制蓄電池中電能的存儲與釋放。太陽能供電單元與數據傳輸處理單元連接，為其提供電能。數據傳輸處理單元包括測流控制模塊、參數預置模塊、通訊模塊(RTU)和收發天線，測流控制模塊根據接收的水位數據計算水位變幅，然后根據水位變幅和設定時間控制雷達波流速測量裝置進行河道測流斷面的水流測驗。數據遠傳設備將接收的測量數據通過通訊模塊和收發天線傳輸至遠程數據處理設備中。為保障數據遠傳設備的使用安全性，數據遠傳設備還包括避雷設備，如避雷針等。數據遠傳設備可安裝于工作柜里，數據傳輸處理單元的收發天線、太陽能供電單元中的太陽能光板設置于工作柜的頂部，如圖6所示。數據遠傳設備也可安裝于流速儀定位裝置的支架上，數據傳輸處理單元的收發天線、太陽能供電單元中的太陽能光板設置于工作箱外，如圖7所示。
[0036]較佳的，數據傳輸處理單元還包括數據處理模塊，數據處理模塊為可編程邏輯器件，數據處理模塊中固化有信號處理軟件、數據處理軟件、狀態監測軟件、數據顯示軟件和緊急情況處理軟件，通過上述軟件對接收的測量數據進行數據處理，得出河道測量斷面的流速數據。數據傳輸處理單元設置數據處理模塊后，可在河道測量斷面現場完成流速數據采集與計算，再將計算得出的河道測量斷面的流速數據傳輸至水情信息中心的電腦，使得工作人員在河道測量斷面現場或遠程水情信息中心均能獲取河道測量斷面的流速數據。
[0037]參閱圖4，遠程數據處理設備包括數據傳輸單元、電源和固化有測流數字化軟件的微處理器。測流數字化軟件包括數據處理軟件、數據存儲軟件、數據顯示軟件、報警軟件、狀態監測軟件及緊急情況處理軟件，微處理器完成數據處理、數據存儲、數據顯示、報警、狀態監測、報警及緊急情況處理。數據傳輸單元包括收發天線和數據線接口，數據傳輸單元通過數據線接口與電腦連接。
[0038]實施例二
[0039]參閱圖5，本實施例中，雷達波流速測量裝置為多探頭雷達波流速儀，多探頭雷達波流速儀包括多個雷達波流速儀(圖中所示的雷達測速探頭)，每個雷達波流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、數據處理器、信號傳輸設備和太陽能電源。本實施例中，太陽能電源的實現方式是采用蓄電池與數據遠傳設備的太陽能供電單元連接，太陽能供電單元時時為蓄電池充電。選擇容量較大的蓄電池，即使較長一段時間的太陽光強度較弱，也能保障探頭雷達波流速儀正常工作。當然的，也可采用單獨的太陽能電池板及蓄電池、電能儲放控制模塊作為太陽能供電設備為雷達波流速儀供電。多普勒雷達波測速傳感器、信號傳輸設備均與數據處理器連接。數據處理器包括水位處理模塊、信號處理模塊、測流自動控制模塊和充電模塊。雷達波流速儀還包括外殼，多普勒雷達波測速傳感器、數據處理器和太陽能電源均設置于外殼內。雷達波流速儀在進行河床測流斷面流速測量時，可安裝于跨接河道的橋上，也可安裝于架設的纜道上。當雷達波流速儀安裝于跨接河道的橋上時，則流速儀定位裝置包括橋和儀器架，雷達波流速儀通過儀器架安裝于跨接河道的橋上。當雷達波流速儀安裝于架設的纜道上時，則流速儀定位裝置包括纜道和平衡球，通過平衡球使得雷達波流速儀在纜道上保持平衡穩定。
[0040]參閱圖7，示出了雷達波流速儀安裝于架設的纜道上的應用場景。流速儀定位裝置包括多個儀器架、平衡球和循環索纜道，儀器架包括滑輪組和固定卡，纜道循環索包括鋼絲繩60和兩個定位支架40。兩個定位支架40分別架設于河道斷面兩端的河岸上，每個定位支架上安裝有滑輪，鋼絲繩60安裝于滑輪上，每個雷達波流速儀110通過一個儀器架固定安裝于鋼絲繩60上。數據遠傳設備通過操作臺100安裝于流速儀定位裝置的其中一個定位支架40上，數據遠傳設備的收發天線20設置于工作箱30的頂端，數據遠傳設備的太陽能光板10和避雷針90設置于操作臺100的頂部。
[0041]本實施例中，數據遠傳設備、遠程數據處理設備的結構與實施例一中所述相同，此處不作贅述。
[0042]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述遠程雷達波測流系統包括至少一個雷達波流速測量裝置、至少一個流速儀定位裝置、至少一個數據遠傳設備、遠程數據處理設備和電腦；一個所述流速儀定位裝置與一個雷達波流速測量裝置連接，一個所述雷達波流速測量裝置與一個所述數據遠傳設備連接，所述遠程數據處理設備與數據遠傳設備網絡連接，遠程數據處理設備與所述電腦連接。
2.根據權利要求1所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述數據遠傳設備包括數據傳輸處理單元和太陽能供電單元，所述太陽能供電單元與數據傳輸處理單元連接，所述數據傳輸處理單元與遠程數據處理設備網絡連接；所述太陽能供電單元包括太陽能光板、蓄電池和電源儲放控制模塊，所述太陽能光板和電源儲放控制模塊均與蓄電池連接；所述數據傳輸處理單元包括包括數據處理模塊、測流控制模塊、參數預置模塊、通訊模塊和收發天線。
3.根據權利要求2所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述數據遠傳設備還包括避雷設備。
4.根據權利要求2或3所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述遠程數據處理設備包括數據傳輸單元、電源和微處理器，所述數據傳輸單元包括收發天線和數據線接口，數據傳輸單元通過所述數據線接口與電腦連接。
5.根據權利要求4所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述雷達波流速測量裝置為雷達波定位測驗流速儀，所述雷達波定位測驗流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、步進電機、電機驅動器、數據處理器、無線傳輸天線及蓄電池；所述多普勒雷達波測速傳感器、電機驅動器、無線傳輸天線及蓄電池均與數據處理器連接，多普勒雷達波測速傳感器和電機驅動器分別與步進電機連接；所述數據處理器包括水位處理模塊、信號處理模塊、測流自動控制模塊、智能充電模塊和復位停泊點控制模塊。
6.根據權利要求5所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述雷達波定位測驗流速儀還包括外殼，所述流速儀定位裝置包括鋼絲繩測驗纜道、安全扣、定滑輪和動滑輪；所述鋼絲繩測驗纜道包括兩個定位支架及安裝于所述定位支架上的鋼絲繩，所述雷達波定位測驗流速儀通過安全扣掛扣在鋼絲繩上，所述定滑輪設置于雷達波定位測驗流速儀的外殼上，所述動滑輪設置于鋼絲繩上，所述步進電機連接動滑輪。
7.根據權利要求4所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述雷達波流速測量裝置為多探頭雷達波流速儀，所述多探頭雷達波流速儀包括多個雷達波流速儀，每個雷達波流速儀包括多普勒雷達波測速傳感器、數據處理器、信號傳輸設備和太陽能供電設備，所述多普勒雷達波測速傳感器、信號傳輸設備分別與數據處理器連接。
8.根據權利要求7所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述流速儀定位裝置包括多個儀器架、平衡球和循環索纜道，所述儀器架包括滑輪組和固定卡，所述纜道循環索包括鋼絲繩和兩個定位支架，所述定位支架上安裝有滑輪，所述鋼絲繩安裝于所述滑輪上，每個雷達波流速儀通過一個儀器架固定設置于鋼絲繩上，所述平衡球掛接于雷達波流速儀上。
9.根據權利要求1所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述遠傳雷達波測流系統還包括與數據遠傳設備對接的手提電腦、平板電腦或智能手機，通過手提電腦、平板電腦或智能手機在河道測流斷面現場進行流速測驗。
10.根據權利要求1所述的遠程雷達波測流系統，其特征在于，所述遠傳雷達波測流系統還包括自記水位計、和/或視頻監控設備、和/或風力風向儀，所述自記水位計、和/或視頻監控設備 、和/或風力風向儀均與數據遠傳設備或遠程數據處理設備網絡連接。
【文檔編號】G01C13/00GK103954790SQ201410195835
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】秦福清, 李愛民, 王軍平 申請人:秦福清
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