CN210513254U - 一种河道流量在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种河道流量在线监测装置，包括：至少两个流速仪、至少一个雷达水位计、数据采集处理单元及供电单元；所述数据采集处理单元和所述供电单元固定在河道岸边位置，所述至少两个流速仪布设在河流断面中泓两侧任意位置；所述雷达水位计固定在河道上方。本实用新型的河道流量在线监测装置，能够根据不同现场情况，选用不同的安装方案，所有安装方案本着安装、维护方便的意图所设计。

Description

一种河道流量在线监测装置

技术领域

本实用新型属于河道流量检测技术领域，特别是涉及一种河道流量在线监测装置。

背景技术

二线能坡测流法是流速仪测流法、水力学公式法、溶液稀释法、体积法四大类型测流方法中的流速仪法与水力学公式法相结合的第五种类型测流方法，与先进的多普勒/流速仪测流设备、通讯技术、计算机技术手段相结合而组成的流量自动化测验***。广泛应用于自然河道等测流。

大量实测资料证明，垂线流速沿断面宽分布形状，与倒置的过水断面相似。经过分析论证和水力学实验室实验及标准矩形、三角形断面实测资料证明：矩形断面中任意垂线流速公式，是垂线之左与之右断面平均流速的均值，乘以一个与断面宽深比有关的系数；三角形断面中任意垂线流速公式，是垂线之左与之右断面平均流速的均值，乘以一个与三角形边坡系数有关的系数；不规则断面中任意垂线流速，则通过相同水深和水面宽的矩形断面中的垂线流速与三角形断面中的垂线流速之差，用两种过水断面之间的不过水面积做权重，通过内插法求得，叫垂线流速模型。能坡是用曼宁公式计算垂线流速时的重要参数，有了它，才可以计算每条垂线的流速。以实测垂线流速为已知条件，根据垂线流速模型，反求水面比降，即为能坡的求解法。

目前，还没有专门的装置进行二线能坡测流方法的测量。

实用新型内容

本实用新型提供一种河道流量在线监测***，其至少包括流速传感器、水位传感器、数据采集及处理单元、供电单元及设备安装支架。所属流速传感器、水位传感器完成现场河道断面数据采集的工作，包括水位、流速采集；数据采集及处理单元根据传回的流速、水位数据，实时计算河道平均流速、瞬时流量和累计流量，并可将河道实时流量数据通过GPRS/3G/4G/Nb-Iot/光纤网络传输数据中心服务器，为用户提供可靠准确的河道流量数据。本实用新型采用的技术方案是：本实用新型是基于二线能坡测流算法的设备安装方案由流速仪1、流速仪安装支架2、雷达水位计3、雷达水位计安装支架4、数据采集处理单元5及供电单元6组成；流速仪支架分为表面安装和河底安装，表面安装为立杆支架式，可方便拆卸，河底安装采用折架安装或者滑道式安装，方便渠底设备维修。雷达水位计均采用立杆支架安装方式或有水工建筑物的河道采用横梁抱箍式安装方式。

本实用新型提供一种河道流量在线监测装置，包括：至少两个流速仪、至少一个雷达水位计、数据采集处理单元及供电单元；所述数据采集处理单元和所述供电单元固定在河道岸边位置，所述至少两个流速仪布设在河流断面中泓两侧任意位置；所述雷达水位计固定在河道上方。

其中，所述流速仪实时测断面垂线流速；所述雷达水位计实时测量断面水位；所述数据采集处理单元根据实时传回的流速、水位数据，计算河道平均流速、瞬时流量和累计流量。

其中，所述至少两个流速仪安装在滑道或折架或浮漂上。

其中，所述至少两个流速仪安装在立杆式支撑架上。

其中，所述流速仪位多普勒流速仪。

本实用新型的河道流量在线监测装置，能够根据不同现场情况，选用不同的安装方案，所有安装方案本着安装、维护方便的意图所设计。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型第一实施例的在线流量监测装置结构示意图；

图2为本实用新型立杆式支撑支架的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例的在线流量监测装置的结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例的浮漂式安装支架结构示意图；

图5为本实用新型第三实施例的在线流量监测装置的结构示意图；

图6为本实用新型第三实施例的滑道式安装支架结构示意图；

图7为本实用新型第四实施例的在线流量监测装置的结构示意图；

图8为本实用新型的第四实施例的折架式安装支架结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对实用新型进行解释，而不作为对其范围的具体限定。

图1为本实用新型的第一实施例的河道流量在线监测装置示意图。如图1所示，本实用新型采用非接触式电波流速仪和雷达水位计对水流速和水位等数据进行测量，所述非接触式电波流速仪和雷达水位计设置在立杆式支撑架上，所述非接触式电波流速仪主要用于测量水流速，所述雷达水位计测量河道的水位。所述立杆式支撑架设置在河道的河岸边，立杆式支撑的地基采用混凝土浇筑保证安装可靠。另外，在河岸两侧可分别设置数据采集处理单元和供电单元，所述供电单元包括供电电源。所述雷达水位计和流速仪均通过信号线缆或无线信号传输模块将数据信号传输到所述数据采集处理单元。当流速仪设置河道上方时，优选采用非接触式电波流速仪，而当流速仪设置于河流中时，优选所述流速仪为接触式多普勒流速仪。

图2为在河道两侧设置的立杆式支撑架结构示意图。所述立杆式支撑架安装在河道两侧，所述立杆式支撑架包括第一竖杆1-1、与所述第一竖杆相垂直设置的第一横杆1-5，所述第一竖杆1-1与第一横杆1-5之间设置有连接部件，在所述第一竖杆1-1与第一横杆1-5之间进一步设置有第一斜向支撑杆1-3，在所述第一斜向支撑杆1-3与所述第一立杆1-1之间设置有第一支杆滑动卡箍1-2，为了进一步提高所述第一横杆1-5的支撑效果，避免出现弯折或受力不均导致的损坏，在所述第一横杆1-5的远离第一立杆1-1的端部与所述第一横杆1-5与所述第一斜向支撑杆1-3的连接位置之间设置第二横杆滑动卡箍1-4，所述第二横杆滑动卡箍1-4套设在所述第一横杆1-5上，所述第一横杆1-5上设置有限制所述第二横杆滑动卡箍1-4的移动的限制部件，使得所述第二横杆滑动卡箍1-4的活动被限制在一定的距离之内，在所述第二横杆滑动卡箍上1-4进一步设置有固定环，在所述固定环上固定连接有拉绳1-6，所述拉绳1-6穿过位于第一竖杆顶端的支撑组件，之后被固定在底面的预定位置。

在所述第一横杆远离所述第一竖杆的端部设置有雷达水位计；两台流速仪安装在河道断面两侧垂线位置，优选所述流速仪为非接触式电波流速仪，所述两侧垂线位置可选在中泓两侧的任意位置，雷达水位计安装在河岸一侧的立杆式支撑架上、或在两侧均设置立杆式支撑架，且每个立杆式支撑架上均安装有雷达水位计。雷达水位计安装位置可调可根据河道最低水位设置立杆支撑架的横臂长度。立杆式支撑的地基采用混凝土浇筑保证安装可靠。

图3所示为本实用新型第二实施例的在线流量监测装置的结构示意图。相对于第一实施例，在该第二实施例中，数据采集处理单元5和供电单元6依然设置于河岸上，进一步设置横梁，所述横梁可以通过立杆支撑，也可以架设在河道两侧的支撑部件上；在所述横梁上套设有横梁撑架，所述横梁撑架通过拉杆连接到浮漂，在所述浮漂上安装流速仪，所述流速仪优选为接触式声学多普勒流速仪。雷达水位计借助横梁采用抱箍支架式安装在横梁下方。为了保证流速仪不被覆盖漂浮物，优选采用顺水流方向安装所述多普勒流速仪。

图4为本实用新型第二实施例的浮漂式安装支架结构示意图。所述浮漂式安装支架包括至少一个横梁撑架2-1、拉杆2-2、浮漂2-3以及流速仪可调卡箍2-4。

所述横梁撑架2-1包括第一横向延伸架板、第一垂直支架和第二垂直支架，所述第一横向延伸架板位于所述横梁的上表面，所述第一横向延伸架板的两端分别延伸出所述横梁，所述第一垂直支架和第二垂直支架分别通过连接部件，连接到所述第一横向延伸架板的两端，为了保证第一垂直支架和第二垂直支架与所述第一横向延伸架板的连接牢固度，第一垂直支架与第一横向延伸架板具有四个安装固定点，所述第一垂直支架的顶端为分叉结构，从而使得与所述第一横向延伸架板的接触位置翻倍，进而，提高连接的牢固度。第二垂直支架与第一横向延伸架板具有四个安装固定点，所述第二垂直支架的顶端为分叉结构，从而使得与所述第一横向延伸架板的接触位置翻倍，进而，提高连接的牢固度，避免受到水流冲击，导致横梁支架结构的损坏。所述第一垂直支架和第二垂直支架与所述横向延伸架板临近的一端具有开口，在远离所述横向延伸架板的一端具有封闭结构。

所述连杆2-2包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的上端连接到所述第一垂直支架，所述第二连杆的上端连接到所述第二垂直支架，所述第一连杆的下端以及第二连杆的下端连接到所述浮漂2-3，所述浮漂2-3连接在所述第一连杆和第二连杆之间，在所述浮漂 2-3上设置有流速仪，所述流速仪通过卡箍2-4被固定到所述浮漂上。所述流速仪的安装不局限于卡箍，也采用可调支架，通过可调支架能够调节流速仪的具体安装角度。此安装方式可借助水工建筑物安装。

图5为本实用新型第三实施例的在线流量监测装置的结构示意图。相对于第一实施例，在该第三实施例中，数据采集处理单元5和供电单元6依然设置于河岸上，立杆式支撑架安装在河道两侧中的任意一侧，所述立杆式支撑架可具有如图2所示的结构，也可以在图2 的基础上进行变化和调整。在所述第一横杆远离所述第一竖杆的端部设置有雷达水位计。本实施例的流速仪为接触式声学多普勒流速仪，为保证流速测量准确，流速仪采用渠底安装，为了使流速仪在有水情况下正常安装，流速仪采用滑道式安装。流速仪安装在滑块上，可方便流速仪检查、安装。如图5所示，在河道的两侧对称设置滑道式安装支架结构，在每个滑道式安装支架上至少设置一个流速仪，位于河道中一侧安装支架的至少一个流速仪和位于河道中另一侧安装支架的至少一个流速仪对河道中的水流的流速进行检测。

图6为本实用新型第三实施例的滑道式安装支架结构示意图。所述滑道式安装支架包括滑轨3-1、拉杆3-2、转轴3-3、滑动支撑板3-4、流速仪抱箍3-5。所述滑轨3-1包括沿河道侧面设置的第一部分和沿河道底部设置的第二部分，在所述第一部分和第二部分之间具有弧形过度的第三部分，所述滑轨3-1包括第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道上具有与所述滑动支撑板3-4的侧边相互配合的卡合结构，通过所述卡合结构，使得所述滑动支撑板3-4能够在所述滑轨3-1上滑动，而不会脱离轨道，能够经受水流的冲击力。滑动支撑板3-4沿滑轨3-1正常滑动，以方便维护维修。在所述滑动支撑板3-4上设置有转轴，所述拉杆3-2通过转轴连接到所述滑动支撑板3-4上，所述拉杆3-2可延伸到河岸边，方便对滑动支撑板3-4的拉动，通过拉动滑动支撑板3-4，所述滑动支撑板3-4能够沿着滑轨3-1 进行移动。

在所述滑动支撑板3-4上设置有流速仪支板，所述流速仪支板优选采用多孔式结构，在所述流速仪支板上设置有流速仪抱箍，通过所述流速仪抱箍3-5将所述流速仪固定在所述滑动支撑板3-4上，另外，可采用其他的可调节部件替换所述流速仪卡箍，所述可调节部件可以通过调整改变，流速仪的对准位置，且可调节流速仪安装角度。

图7为本实用新型第四实施例的在线流量监测装置的结构示意图。相对于第一实施例，在该第四实施例中，数据采集处理单元5和供电单元6依然设置于河岸上，立杆式支撑架安装在河道两侧中的任意一侧，所述立杆式支撑架可具有如图2所示的结构，也可以在图2 的基础上进行变化和调整。在所述第一横杆远离所述第一竖杆的端部设置有雷达水位计。本实用新型的第四实施例的流速仪为接触式声学多普勒流速仪，为保证流速测量准确，流速仪采用渠底安装，为了使流速仪在有水情况下正常安装，流速仪采用折架式安装。流速仪安装在下支架，下支架通过转轴可方便从水下提起，方便维护维修。如图7所示，在河道的两侧对称设置折架式安装支架结构，在每个折架式安装支架上至少设置一个流速仪，位于河道中一侧安装支架的至少一个流速仪和位于河道中另一侧安装支架的至少一个流速仪对河道中的水流的流速进行检测。

图8为本实用新型的第四实施例的折架式安装支架结构示意图。所述折架式安装支架包括上支架4-1、转轴4-2、下支架4-3、流速仪抱箍4-4。所述上支架4-1固定到河道的护坡上，所述下支架4-3通过转轴4-2与所述上支架连接，所述下支架4-3可围绕所述转轴进行枢转，所述转轴进一步包括角度卡合部件，通过所述角度卡合部件使得所述下支架4-3 与所述上支架4-1之间形成预定的角度，在所述下支架4-3的远离所述上支架4-1的端部具有三角形结构，流速仪通过抱箍固定在所述下支架4-3的端部上。作为进一步的选自，可以在下支架4-3上设置多个抱箍，所述多个抱箍间隔分布，在每个抱箍位置设置有流速仪。在所述下支架4-3的中间部分设置有固定部，在所述固定部可设置有拉绳，通过拉绳来控制下支架4-3相对于上支架4-1的角度。通过下支架4-3的上下转动，能够调节流速仪的测量位置，且便维护维修。进一步的，所述下支架4-3上的流速仪支板采用多孔式结构，可调节流速仪安装角度。

作为进一步的改进实施例，可以将河道中组合设置滑道式和折架式安装支架，在河道的一侧设置滑道式安装支架，在河道的另一侧设置折架式安装支架；也可以将浮漂式安装结构与滑道式、折架式安装支架或立杆式支撑支架进行组合设置。对于上述第一到第四实施例，相互之间可根据需要进行任意的组合；当流速仪设置在河道上方时，优选采用非接触式电波流速仪，而当流速仪设置于河流中时，优选所述流速仪为接触式多普勒流速仪。流速仪和雷达水位计可以根据需要与支架进行配合设置，上述所有的变化和组合均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的河道流量在线监测装置，能够根据不同现场情况，选用不同的安装方案，所有安装方案本着安装、维护方便的意图所设计。

可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种河道流量在线监测装置，包括：至少两个流速仪、至少一个雷达水位计、数据采集处理单元及供电单元；其特征在于：所述数据采集处理单元和所述供电单元固定在河道岸边位置，所述至少两个流速仪布设在河流断面中泓两侧任意位置；所述雷达水位计固定在河道上方。

2.根据权利要求1所述的河道流量在线监测装置，其特征在于：所述流速仪实时测量断面垂线流速；所述雷达水位计实时测量断面水位；所述数据采集处理单元根据实时传回的流速、水位数据，计算河道平均流速、瞬时流量和累计流量。

3.根据权利要求1所述的河道流量在线监测装置，其特征在于：所述至少两个流速仪安装在滑道或折架或浮漂上。

4.根据权利要求1所述的河道流量在线监测装置，其特征在于：所述至少两个流速仪安装在立杆式支撑架上。

5.根据权利要求1所述的河道流量在线监测装置，其特征在于：所述流速仪为多普勒流速仪或电波流速仪。

6.根据权利要求5所述的河道流量在线监测装置，其特征在于：所述电波流速仪位于河道上方。

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