CN109443454B - 一种适用于有限空间的流量监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于有限空间的流量监测装置及方法，包括入流管、测流箱、出流管、水泵、水位计和流量计，入流管与测流箱连通，水泵出口与出流管连通，水泵入口与测流箱连通，出流管上设置有流量计，测流箱内设置有水位计，水泵能够根据水位计的信号启动和停止。水泵、水位计和流量计均与一控制电脑相连。本发明通过水位计控制调控水泵的工作状态，使得测流箱内的水位保持稳定，进而根据水量平衡原理，将测量入流管的无压流转换为测量出流管的有压流，受监测环境的制约较小，达到了有限空间条件下，流量准确测量的目的。

Description

一种适用于有限空间的流量监测装置及方法

技术领域

本发明涉及流量监测装置的技术领域，特别是涉及一种适用于有限空间的流量监测装置及方法。

背景技术

径流是自然界中水循环过程的关键要素，对径流过程的精确观测是水文实验监测的主要内容。一般而言，径流包括有压流和无压流两种状态。有压流多存在于封闭管道中，流态较为稳定，可以通过观测流速得到流量，其监测方法较多，且数据相对准确可靠。当封闭管道中的流量较小，或处于开放环境中时(例如明渠)，对径流进行直接监测变得较为复杂。针对无压流的监测，目前主要有流量计法、三角堰法和体积法等测流方法。流量计法需要同时获取断面流速和断面形态，且要求监测点附近的流态较为稳定，因此对监测设备和监测环境要求较高，在实际监测过程中，精度往往不够理想。三角堰法测量堰口水位，并利用三角堰公式推求流量，同样需要稳定的流态，且不适用于测量涨水和退水过程。体积法通过获取测流箱内单位时间的体积变化推算径流量，但由于测流箱的存在，使得监测装置往往体积较大。

随着径流观测实验的逐渐精细化和监测对象的多样化，越来越多的出现有限空间监测需求，例如小测坑内的壤中流监测、空间狭小条件下的地表/管道出流径流等。有限空间条件下，往往不存在顺直段较长的管段/明渠/三角堰，流态不稳定，不利于流量计或三角堰法测流，且没有条件放置大型的体积法测流装置。综合来看，现有的监测装置对监测环境和监测场地要求较高，不适用有限空间的流量监测。因此，有必要针对有有限空间条件下的径流监测需求，研发新的测流方法，适用于无压流的监测，且满足监测装置小型化和高精度等要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于有限空间的流量监测装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使有限空间内流量测量更精确。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种适用于有限空间的流量监测装置，包括入流管、测流箱、出流管、水泵、水位计和流量计，所述入流管与所述测流箱连通，所述水泵出口与所述出流管连通，所述水泵入口与所述测流箱连通，所述出流管上设置有所述流量计，所述测流箱内设置有所述水位计，所述水泵能够根据所述水位计的信号启动和停止。

优选的，所述水泵、所述水位计和所述流量计均与一控制电脑相连。

优选的，所述流量计为电磁流量计。

优选的，所述水泵为变频水泵，所述变频水泵能够根据所述水位计的信号改变功率。

优选的，所述测流箱的内壁上设置有稳定水位线。

优选的，所述测流箱的高度为50-100cm，所述稳定水位线的高度为测流箱高度的70％-80％。

本发明还涉及一种基于上述的适用于有限空间的流量监测装置的有限空间的流量测试方法，

通过入流管将待测径流引入测流箱内，控制电脑根据测流箱内的水位计测得的信号控制水泵的工作状态：当水位计的读数低于预先设定的稳定水位值时，控制电脑控制水泵关闭，进行蓄水；当水位计的读数高于预先设定的稳定水位时，控制电脑控制水泵开启，出流管进行排水，使测流箱内的水位保持在稳定水位线处不变；

根据水量平衡原理，单位时间内测流箱的入流量等于出流量，通过流量计测量出流管的排水流量，排水流量随时间变化即为入流管的流量变化过程，并由控制电脑记录和存储。

优选的，所述控制电脑根据水位的变化幅度调控水泵的排水功率。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过水位计控制调控水泵的工作状态，使得测流箱内的水位保持稳定，进而根据水量平衡原理，将测量入流管的无压流转换为测量出流管的有压流，受监测环境因素的制约较小，达到了有限空间条件下，流量准确测量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用于有限空间的流量监测装置的结构示意图；

其中：1-入流管，2-测流箱，3-稳定水位线，4-水泵，5-水位计，6-出流管，7-流量计，8-控制电脑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适用于有限空间的流量监测装置及方法，以解决现有技术存在的问题，使有限空间内流量测量更精确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了一种适用于有限空间的流量监测装置，包括入流管1、测流箱2、出流管6、水泵4、水位计5和流量计7，入流管1与测流箱2连通，水泵4出口与出流管6连通，水泵4入口与测流箱2连通，测流箱2的内壁上设置有稳定水位线3，测流箱2中的稳定水位线3的水位值即控制电脑8预先设定的稳定水位值。测流箱2的高度为50-100cm，稳定水位线3的高度为测流箱2高度的70％-80％。

出流管6上设置有流量计7，流量计7优选为电磁流量计；水泵4优选为变频水泵，变频水泵能够根据水位计5的信号改变功率。

测流箱2内设置有水位计5，水泵4能够根据水位计5的信号启动和停止。本实施例中水泵4、水位计5和流量计7均与一控制电脑8相连。根据水量平衡原理，将测量入流管1的无压流转换为测量出流管6的有压流，确保测量精度。

本实施例还涉及一种基于上述的适用于有限空间的流量监测装置的有限空间的流量测试方法：

通过入流管1将待测径流引入测流箱2内，控制电脑8根据测流箱2内的水位计5测得的信号控制水泵4的工作状态：控制电脑8预先设定一个稳定水位值即测流箱2中的稳定水位线3的水位值；当水位计5的读数低于预先设定的稳定水位值时，控制电脑8控制水泵4关闭，进行蓄水。当水位计5的读数高于预先设定的稳定水位时，控制电脑8控制水泵4开启，出流管6进行排水，控制电脑8根据水位的变化幅度调控水泵4的排水功率，使测流箱2内的水位保持在稳定水位线3处不变。

根据水量平衡原理，单位时间内测流箱2的入流量等于出流量，通过流量计7测量出流管6的排水流量，排水流量随时间变化即为入流管1的流量变化过程，并由控制电脑8记录和存储。本实施例的方法能够将无压流监测转换为有压流监测，大大提高了监测数据精度。该方法不仅适用于径流量的监测，也适用于其他液体流量的监测。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：包括入流管、测流箱、出流管、水泵、水位计和流量计，所述入流管与所述测流箱连通，所述水泵出口与所述出流管连通，所述水泵入口与所述测流箱连通，所述出流管上设置有所述流量计，所述测流箱内设置有所述水位计，所述水泵能够根据所述水位计的信号启动和停止，所述水泵、所述水位计和所述流量计均与一控制电脑相连；

通过入流管将待测径流引入测流箱内，控制电脑根据测流箱内的水位计测得的信号控制水泵的工作状态：当水位计的读数低于预先设定的稳定水位值时，控制电脑控制水泵关闭，进行蓄水；当水位计的读数高于预先设定的稳定水位时，控制电脑控制水泵开启，出流管进行排水，使测流箱内的水位保持在稳定水位线处不变；

根据水量平衡原理，单位时间内测流箱的入流量等于出流量，通过流量计测量出流管的排水流量，排水流量随时间变化即为入流管的流量变化过程，并由控制电脑记录和存储。

2.根据权利要求1所述的适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：所述流量计为电磁流量计。

3.根据权利要求1所述的适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：所述水泵为变频水泵，所述变频水泵能够根据所述水位计的信号改变功率。

4.根据权利要求1所述的适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：所述测流箱的内壁上设置有稳定水位线。

5.根据权利要求4所述的适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：所述测流箱的高度为50-100cm，所述稳定水位线的高度为测流箱高度的70%-80%。

6.根据权利要求1所述的适用于有限空间的流量监测装置，其特征在于：所述控制电脑根据水位的变化幅度调控水泵的排水功率。