远程雷达波数字化测流系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种远程雷达波测流系统，包括雷达波流速测量装置、流速仪定位装置、数据远传设备、远程数据处理设备和电脑；雷达波流速测量装置与数据远传设备连接，远程数据处理设备与数据远传设备网络连接。本发明提供的远程雷达波测流系统，雷达波流速测量装置对河道测流断面现场流速数据采集后传输至数据远传设备，数据远传设备再通过网络传输至远程数据处理设备，经过远程数据处理设备处理后传输至电脑，位于远程水情信息中心的工作人员通过电脑即可实现对各个河道测流断面现场的流速进行测量，实现无人值守式河道断面流速测验。在河道断面测验现场通过手提电脑、平板电脑或手机等与数据远传设备对接，也可进行流速测验。
【专利说明】远程雷达波数字化测流系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及流速/流量测量仪器设备【技术领域】，具体而言，涉及一种远程雷达波数字化测流系统。
【背景技术】
[0002]进行河床断面水流流速/流量测量，其目的是为政府防汛减灾提供水情数据信息，在最短的时间内准确测出并上报洪水情况，最大限度的减少人们生命财产损失。传统的河床断面流速测量完全由人工进行，有的需要人工进入到河里才能进行测量，安全系数低，且大风、洪水等恶劣环境下无法进行测验。目前，河床断面流速测量的常用方法有缆道铅鱼、吊箱流速测验和ADCP (多普勒流速剖面仪)测验。
[0003]缆道铅鱼和吊箱流速测验需要控制室人工开启缆道控制台，将铅鱼或吊箱从水面逐渐下放到河底进行测验，仪器入水深、测验时间长，且操作繁琐。ADCP测验是将ADCP安装在测船上，然后开动测船在待测验河段往返进行测验。由此可见，缆道流速测验和ADCP测验都需要人工操作，无法实现无人值守式测验。同时，缆道流速测验和ADCP测验均为接触式测验，安全性差，测验时间和环境受限。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种远程雷达波测流系统，以解决上述接触式测验方法无法实现无人值守式测验、安全性差的问题。
[0005]本发明提供的远程雷达波测流系统，所述远程雷达波测流系统包括至少一个雷达波流速测量装置、至少一个流速仪定位装置、至少一个数据远传设备、远程数据处理设备和电脑；一个所述流速仪定位装置与一个雷达波流速测量装置连接，一个所述雷达波流速测量装置与一个所述数据远传设备连接，所述远程数据处理设备与数据远传设备网络连接，远程数据处理设备与所述电脑连接。
[0006]进一步的，所述数据远传设备包括数据传输处理单元和太阳能供电单元，所述太阳能供电单元与数据传输处理单元连接，所述数据传输处理单元与远程数据处理设备网络连接；所述太阳能供电单元包括太阳能光板、蓄电池和电源储放控制模块，所述太阳能光板和电源储放控制模块均与蓄电池连接；所述数据传输处理单元包括数据处理模块、测流控制模块、参数预置模块、通讯模块和收发天线。
[0007]进一步的，所述远程数据处理设备包括数据传输单元、电源和微处理器，所述数据传输单元包括收发天线和数据线接口，数据传输单元通过所述数据线接口与电脑连接。
[0008]根据本发明实施例，所述雷达波流速测量装置为雷达波定位测验流速仪，所述雷达波定位测验流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、步进电机、电机驱动器、数据处理器、无线传输天线及蓄电池；所述多普勒雷达波测速传感器、电机驱动器、无线传输天线及蓄电池均与数据处理器连接，多普勒雷达波测速传感器和电机驱动器分别与步进电机连接；所述数据处理器包括水位处理模块、信号处理模块、测流自动控制模块、智能充电模块和复位停泊点控制模块。
[0009]根据本发明实施例，所述雷达波定位测验流速仪还包括外壳，所述流速仪定位装置包括钢丝绳测验缆道、安全扣、定滑轮和动滑轮；所述钢丝绳测验缆道包括两个定位支架及安装于所述定位支架上的钢丝绳，所述雷达波定位测验流速仪通过安全扣挂扣在钢丝绳上，所述定滑轮设置于雷达波定位测验流速仪的外壳上，所述动滑轮设置于钢丝绳上，所述步进电机连接动滑轮。
[0010]根据本发明另一实施例，所述雷达波流速测量装置为多探头雷达波流速仪，所述多探头雷达波流速仪包括多个雷达波流速仪，每个雷达波流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、数据处理器、信号传输设备和太阳能供电设备，所述多普勒雷达波测速传感器、信号传输设备分别与数据处理器连接。
[0011]根据本发明另一实施例，所述流速仪定位装置包括多个仪器架、平衡球和循环索缆道，所述仪器架包括滑轮组和固定卡，所述缆道循环索包括钢丝绳和两个定位支架，所述定位支架上安装有滑轮，所述钢丝绳安装于所述滑轮上，每个雷达波流速仪通过一个仪器架固定设置于钢丝绳上，所述平衡球挂接于雷达波流速仪上。
[0012]优选的，所述远传雷达波测流系统还包括与数据远传设备对接的手提电脑、平板电脑或智能手机，通过手提电脑、平板电脑或智能手机在河道测流断面现场进行流速测验。
[0013]优选的，所述远传雷达波测流系统还包括自记水位计、和/或视频监控设备、和/或风力风向仪，所述自记水位计、和/或视频监控设备、和/或风力风向仪均与数据远传设备或远程数据处理设备网络连接。
[0014]本发明实现的技术效果是:
[0015]本发明提供的远程雷达波测流系统，雷达波流速测量装置对河道测流断面现场进行流速数据采集，然后将采集到的数据传输至数据远传设备，数据远传设备再通过网络传输至远程数据处理设备，经过远程数据处理设备处理后传输至电脑，位于远程水情信息中心的工作人员通过电脑即可实现对各个河道测流断面现场的流速进行测量，无需工作人员到河道测流断面现场操作测流，实现无人值守式河道断面流速测验。此外，通过在数据远传设备和/或雷达波流速测量装置中配置自动测流控制模块，根据预先设置好的水位变幅和时段进行自动测流、计算、数据发布、存储，实现自动测流功能。
[0016]雷达波流速测量装置采用多探头雷达波流速仪或雷达波定位测验流速仪，多探头雷达波流速仪或雷达波定位测验流速仪通过其内部的带测流自动控制模块的处理器进行自动测验控制，进行定点定位非接触测流，提闻测验精度。
[0017]本发明提供的远程雷达波测流系统配置电脑或电脑管理测流数据，测流采用数据处理器进行现场管理控制，是现代化的电子精密测流仪器设备。
[0018]雷达波流速测量装置和数据远传设备均采用太阳能供电，节能、环保、安全，保障河道流量测验工作顺利进行，解决了恶劣环境和停电下特别需要测量洪水等环境下流速测量工作的需求。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1示出了本发明提供的远程雷达波测流系统的结构；
[0020]图2示出了实施例一提供的远程雷达波测流系统中定位测验流速仪的结构；[0021]图3示出了本发明提供的远程雷达波测流系统中数据远传设备的结构；
[0022]图4示出了本发明提供的远程雷达波测流系统中远程数据处理设备的结构；
[0023]图5示出了实施例二提供的远程雷达波测流系统中多探头雷达波流速仪的结构；
[0024]图6示出了实施例一提供的定位测验流速仪在被测河道断面的应用布局；
[0025]图7示出了实施例二提供的多探头雷达波流速仪在被测河道断面的应用布局。
【具体实施方式】
[0026]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0027]参考图1，本实施例提供的远程雷达波测流系统，包括至少一个雷达波流速测量装置、至少一个流速仪定位装置、至少一个数据远传设备、远程数据处理设备和电脑(计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等带微处理器的电子设备)。一个流速仪定位装置用于安装固定一个雷达波流速测量装置，一个雷达波流速测量装置与一个数据远传设备连接，一个雷达波流速测量装置测验一个河道测流断面的流速。流速仪定位装置将雷达波流速测量装置安装于河道测流断面现场，以进行流速测量。雷达波流速测量装置、流速仪定位装置和数据远传设备均安装于河道测流断面现场，远程数据处理设备和电脑安装于远程水情信息中心。雷达波流速测量装置与数据远传设备通过有线或无线方式连接，数据远传设备与远程数据处理设备通过有线或无线网络(通过RTU或DTU实现)连接，远程数据处理设备与电脑连接。
[0028]一个雷达波流速测量装置测验一个河道测流断面的流速，然后将测量数据传输至数据远传设备，通过数据远传设备发送至远程水情信息中心的远程数据处理设备。远程水情信息中心的远程数据处理设备可接收并处理多个河道测流断面现场的测量数据。远程数据处理设备通过接收到的各河道测流断面的各垂线水面流速，通过已设置好的该河道测流测验断面的水位、左右水边系数、水面平均流速系数，结合收到的水位数据，自动完成流量计算，得到河道测流断面的测验数据，并显示、存储、报警。关于水面平均流速系数，可以根据动态变化的风力、风向数据及其他固定参数进行人工计算并设置，也可以根据传回的实时风力、风向参数及其他固定参数软件自动生成。当然的，远程数据处理设备将接收的测量数据传输至电脑，电脑也能根据接收到的数据完成河道测流断面的流速数据计算，并进行显示、存储、上报、报警。根据雷达波流速测流装置采集到的数据进行流量计算方法属于现有技术，此处不作细述。雷达波流速测流装置采集的数据传输至数据远传设备，数据远传设备通过网络传输至远程数据处理设备进行处理计算，使得位于远程水情信息中心的工作人员不必亲临河道测流断面现场即可实现对各河道测流断面现场的流速进行测量，实现无人值守式河道断面流速测验。只要在有网络的地方，通过连接网络即可查询水情信息中心记录的某河道测流断面的水情信息。
[0029]当然的，也可在河道测流断面现场，将手提电脑、平板电脑或智能手机等电子设备与数据远传设备对接，通过手提电脑、平板电脑或智能手机等电子设备在河道测流断面现场进行流速测验。
[0030]参阅图1，远传雷达波测流系统还包括自记水位计、视频监控设备、风力风向仪等辅助设备，自记水位计、视频监控设备和风力风向仪与数据远传设备连接，通过数据远传设备将测量数据传输至远程数据处理设备中进行数据处理。自记水位计测量河道测流断面的水位，进行控制测流、流量计算；视频监控设备监控河道测流断面的实际情况；风力风向仪测量河道测流断面现场的风向和风力。测流系统配置辅助设备，通过辅助设备采集的水位、风力风向等数据，对根据雷达波流速测量装置采集的数据计算得到的河道测流断面流速数据进行修正，使其更准确。利用辅助设备对测量得到的河道测流断面流速数据进行修正属于现有技术，此处不作细述。
[0031]下面通过两个实施例对本发明提供的远程雷达波测流系统进行更为详细的描述。
[0032]实施例一
[0033]参阅图2，本实施例中，雷达波流速测量装置为雷达波定位测验流速仪，雷达波定位测验流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、步进电机、电机驱动器、数据处理器、无线传输天线、电池及外壳。其中，数据处理器包括水位处理模块、信号处理模块、测流自动控制模块、智能充电模块和复位停泊点控制模块。外壳上设有与太阳能电池连接的充电触点，电池通过充电触点与数据远传设备的太阳能供电单元的充电口连接，通过智能充电模块控制其进行充电。数据处理器的测流自动控制模块控制多普勒雷达波测速传感器根据水位变幅，在设定时间进行河道测流断面流速数据采集，实现自动测验。
[0034]参阅图6，示出了雷达波定位测验流速仪安装于架设的缆道上的应用场景。流速仪定位装置包括钢丝绳测验缆道、安全扣、定滑轮和动滑轮。钢丝绳测验缆道包括两个定位支架40和钢丝绳60，两个定位支架40分别架设于河道断面两端的河岸上，钢丝绳60通过两个定位支架40固定，雷达波定位测验流速仪50通过安全扣挂扣在钢丝绳60上。定滑轮设置于雷达波定位测验流速仪的外壳上，动滑轮设置于测验缆道上，步进电机通过链条连接动滑轮。电机驱动器在测流自动控制模块的控制下驱动步进电机工作，步进电机带动动滑轮移动，进而带动雷达波定位测验流速仪在测验缆道上自动行，对各垂线进行一一测验。河道断面两端的河岸上安装有工作柜，流速仪定位装置的其中一个定位支架设置于工作柜中，数据远传设备的工作箱30设置于工作柜的内部，数据远传设备的太阳能光板10和收发天线20设置于工作柜的顶部，工作柜面向另一个定位支架的一侧设有一进出口 80，雷达波定位测验流速仪完成一次测验后，通过数据处理器的复位停泊点控制模块控制其通过该进出口 80进入到工作柜中，与数据远传设备的太阳能供电单元的充电口 70连接充电。
[0035]参阅图3，数据远传设备包括工作箱、数据传输处理单元和太阳能供电单元。太阳能供电单元包括太阳能光板、蓄电池和电源储放控制模块，太阳能光板吸收太阳能，并转换为可存储的电能存储于蓄电池中，电源储放控制模块控制蓄电池中电能的存储与释放。太阳能供电单元与数据传输处理单元连接，为其提供电能。数据传输处理单元包括测流控制模块、参数预置模块、通讯模块(RTU)和收发天线，测流控制模块根据接收的水位数据计算水位变幅，然后根据水位变幅和设定时间控制雷达波流速测量装置进行河道测流断面的水流测验。数据远传设备将接收的测量数据通过通讯模块和收发天线传输至远程数据处理设备中。为保障数据远传设备的使用安全性，数据远传设备还包括避雷设备，如避雷针等。数据远传设备可安装于工作柜里，数据传输处理单元的收发天线、太阳能供电单元中的太阳能光板设置于工作柜的顶部，如图6所示。数据远传设备也可安装于流速仪定位装置的支架上，数据传输处理单元的收发天线、太阳能供电单元中的太阳能光板设置于工作箱外，如图7所示。
[0036]较佳的，数据传输处理单元还包括数据处理模块，数据处理模块为可编程逻辑器件，数据处理模块中固化有信号处理软件、数据处理软件、状态监测软件、数据显示软件和紧急情况处理软件，通过上述软件对接收的测量数据进行数据处理，得出河道测量断面的流速数据。数据传输处理单元设置数据处理模块后，可在河道测量断面现场完成流速数据采集与计算，再将计算得出的河道测量断面的流速数据传输至水情信息中心的电脑，使得工作人员在河道测量断面现场或远程水情信息中心均能获取河道测量断面的流速数据。
[0037]参阅图4，远程数据处理设备包括数据传输单元、电源和固化有测流数字化软件的微处理器。测流数字化软件包括数据处理软件、数据存储软件、数据显示软件、报警软件、状态监测软件及紧急情况处理软件，微处理器完成数据处理、数据存储、数据显示、报警、状态监测、报警及紧急情况处理。数据传输单元包括收发天线和数据线接口，数据传输单元通过数据线接口与电脑连接。
[0038]实施例二
[0039]参阅图5，本实施例中，雷达波流速测量装置为多探头雷达波流速仪，多探头雷达波流速仪包括多个雷达波流速仪(图中所示的雷达测速探头)，每个雷达波流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、数据处理器、信号传输设备和太阳能电源。本实施例中，太阳能电源的实现方式是采用蓄电池与数据远传设备的太阳能供电单元连接，太阳能供电单元时时为蓄电池充电。选择容量较大的蓄电池，即使较长一段时间的太阳光强度较弱，也能保障探头雷达波流速仪正常工作。当然的，也可采用单独的太阳能电池板及蓄电池、电能储放控制模块作为太阳能供电设备为雷达波流速仪供电。多普勒雷达波测速传感器、信号传输设备均与数据处理器连接。数据处理器包括水位处理模块、信号处理模块、测流自动控制模块和充电模块。雷达波流速仪还包括外壳，多普勒雷达波测速传感器、数据处理器和太阳能电源均设置于外壳内。雷达波流速仪在进行河床测流断面流速测量时，可安装于跨接河道的桥上，也可安装于架设的缆道上。当雷达波流速仪安装于跨接河道的桥上时，则流速仪定位装置包括桥和仪器架，雷达波流速仪通过仪器架安装于跨接河道的桥上。当雷达波流速仪安装于架设的缆道上时，则流速仪定位装置包括缆道和平衡球，通过平衡球使得雷达波流速仪在缆道上保持平衡稳定。
[0040]参阅图7，示出了雷达波流速仪安装于架设的缆道上的应用场景。流速仪定位装置包括多个仪器架、平衡球和循环索缆道，仪器架包括滑轮组和固定卡，缆道循环索包括钢丝绳60和两个定位支架40。两个定位支架40分别架设于河道断面两端的河岸上，每个定位支架上安装有滑轮，钢丝绳60安装于滑轮上，每个雷达波流速仪110通过一个仪器架固定安装于钢丝绳60上。数据远传设备通过操作台100安装于流速仪定位装置的其中一个定位支架40上，数据远传设备的收发天线20设置于工作箱30的顶端，数据远传设备的太阳能光板10和避雷针90设置于操作台100的顶部。
[0041]本实施例中，数据远传设备、远程数据处理设备的结构与实施例一中所述相同，此处不作赘述。
[0042]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
【权利要求】
1.一种远程雷达波测流系统，其特征在于，所述远程雷达波测流系统包括至少一个雷达波流速测量装置、至少一个流速仪定位装置、至少一个数据远传设备、远程数据处理设备和电脑；一个所述流速仪定位装置与一个雷达波流速测量装置连接，一个所述雷达波流速测量装置与一个所述数据远传设备连接，所述远程数据处理设备与数据远传设备网络连接，远程数据处理设备与所述电脑连接。
2.根据权利要求1所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述数据远传设备包括数据传输处理单元和太阳能供电单元，所述太阳能供电单元与数据传输处理单元连接，所述数据传输处理单元与远程数据处理设备网络连接；所述太阳能供电单元包括太阳能光板、蓄电池和电源储放控制模块，所述太阳能光板和电源储放控制模块均与蓄电池连接；所述数据传输处理单元包括包括数据处理模块、测流控制模块、参数预置模块、通讯模块和收发天线。
3.根据权利要求2所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述数据远传设备还包括避雷设备。
4.根据权利要求2或3所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述远程数据处理设备包括数据传输单元、电源和微处理器，所述数据传输单元包括收发天线和数据线接口，数据传输单元通过所述数据线接口与电脑连接。
5.根据权利要求4所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达波流速测量装置为雷达波定位测验流速仪，所述雷达波定位测验流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、步进电机、电机驱动器、数据处理器、无线传输天线及蓄电池；所述多普勒雷达波测速传感器、电机驱动器、无线传输天线及蓄电池均与数据处理器连接，多普勒雷达波测速传感器和电机驱动器分别与步进电机连接；所述数据处理器包括水位处理模块、信号处理模块、测流自动控制模块、智能充电模块和复位停泊点控制模块。
6.根据权利要求5所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达波定位测验流速仪还包括外壳，所述流速仪定位装置包括钢丝绳测验缆道、安全扣、定滑轮和动滑轮；所述钢丝绳测验缆道包括两个定位支架及安装于所述定位支架上的钢丝绳，所述雷达波定位测验流速仪通过安全扣挂扣在钢丝绳上，所述定滑轮设置于雷达波定位测验流速仪的外壳上，所述动滑轮设置于钢丝绳上，所述步进电机连接动滑轮。
7.根据权利要求4所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述雷达波流速测量装置为多探头雷达波流速仪，所述多探头雷达波流速仪包括多个雷达波流速仪，每个雷达波流速仪包括多普勒雷达波测速传感器、数据处理器、信号传输设备和太阳能供电设备，所述多普勒雷达波测速传感器、信号传输设备分别与数据处理器连接。
8.根据权利要求7所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述流速仪定位装置包括多个仪器架、平衡球和循环索缆道，所述仪器架包括滑轮组和固定卡，所述缆道循环索包括钢丝绳和两个定位支架，所述定位支架上安装有滑轮，所述钢丝绳安装于所述滑轮上，每个雷达波流速仪通过一个仪器架固定设置于钢丝绳上，所述平衡球挂接于雷达波流速仪上。
9.根据权利要求1所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述远传雷达波测流系统还包括与数据远传设备对接的手提电脑、平板电脑或智能手机，通过手提电脑、平板电脑或智能手机在河道测流断面现场进行流速测验。
10.根据权利要求1所述的远程雷达波测流系统，其特征在于，所述远传雷达波测流系统还包括自记水位计、和/或视频监控设备、和/或风力风向仪，所述自记水位计、和/或视频监控设备 、和/或风力风向仪均与数据远传设备或远程数据处理设备网络连接。
【文档编号】G01C13/00GK103954790SQ201410195835
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】秦福清, 李爱民, 王军平 申请人:秦福清