专利名称：一种闸门测流方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种闸门测流方法及装置，属于水利闸门流量测量以及数据远传技术领域。
背景技术：
目前，现有的水利闸门流量测量方法按四种不同流态采用不同的计算公式gp无闸潜流、无闸自由流、有闸潜流、有闸自由流，利用这四种流态公式计算过闸流量存在以下缺陷①必须安装闸位传感器和闸前闸后水位传感器，费用高，维护困难；②流量测量精·度低，一般误差在15%以上。上述缺陷长期困扰行业人员，但是多年来又没有更好的解决办法，一定程度上限制了闸门量水的应用。

发明内容
本发明目的是提供一种闸门测流方法及装置，实现利用过闸流速，高精度计算过闸流量，解决背景技术中存在的上述问题。本发明的技术方案是
一种闸门测流装置，包含外壳、多个流速传感器和水位传感器，外壳的外形为长条形状，垂直地面设置在闸道侧壁上，在外壳上间隔布置多个流速传感器，多个流速传感器的布置方向垂直于地面，水位传感器设置在外壳的底部。所述的多个流速传感器之间的间隔相等或不等。外壳的底部匹配有稳流装置。流速传感器和水位传感器输出的流速和水位信号，连接到智能电路进行处理。所述的流速传感器数量至少为一个，流速传感器的类型可以是机械式、差压式、超声波多普勒式、超声波时差式、电磁式、润街式之一或组合。所述的水位传感器的类型可以是压力、超声波、浮子、磁滞伸缩、电容、振弦水位传感器之一或组合。一种闸门测流方法，在水利闸门的闸道安装上述闸门测流装置，测量步骤如下
①先将闸门后的过闸流水断面按闸门测流装置的多个流速传感器间隔，水平分割成多个流层，测量某水平流层的平均流速，并测量该水平流层测点的流速，从而得到平均流速和测点流速的关系；
②由于闸道宽度已知，每一水平流层的流速传感器间隔已知，可以得到水平分割后的该水平流层的面积。③由于各流层的平均流速和测点流速的关系已知，各流层的输水面积已知，通过流速-面积法，可以计算出各流层的流量；
④通过闸门测流装置底部的水位传感器，可知整个测流装置有多少流速传感器在输水断面中，即可知整个输水断面包括多少水平流层，将输水断面包含的全部水平流层的流量相加，得到实际的过闸流量。所述的闸门测流装置，可以安装在闸门的上游或下游或闸道中或闸道壁上。
采用本发明，可以测量各间隔内流速和流量，将各间隔内的所有流量相加，得到该断面上的流量，通过GPRS无线公网上传测量数据到管理部门，完成自动测量任务。本发明还适用于矩形渠道的流量测量。本发明中，流速传感器、水位的传感器和流速-面积法是公知的内容。本发明利用水平分割法，将闸道不均匀的流速场水平分割，利用水平分割后该水平流层平均流速与测点流速的关系，利用流速-面积法得到水平分割流量，利用水位传感器得到实际水平分隔层的总数，将水平分割流量相加得到过闸流量。环环相扣，缺一不可，构思精巧，设计严谨。其结果是设计出一款结构简单，价格低廉，测量精度高，简单实用的过闸流量测量设备。所述的闸门测流装置还适用于矩形渠道的流量测量。 本发明的有益效果可完成各流层的平均流速测量；利用流速面积法可精确计算出流量；智能电路可完成数据采集、数据计算、数据记录、数据传输；维护量小；本发明实现连续在线测量，高精度计算流量，便于管理部门管理。


图I是本发明实施例示意 图2是本发明实施例俯视意 图3是本发明实施例测流装置示意 图中闸门I、闸道2、外壳3、流速传感器4、水位传感器5、闸门升降螺杆6。
具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。一种闸门测流装置，包含外壳3、多个流速传感器4和水位传感器5，外壳的外形为长条形状，垂直地面设置在闸道2侧壁上，在外壳上间隔布置多个流速传感器，多个流速传感器的布置方向垂直于地面，水位传感器设置在外壳的底部。所述的多个流速传感器之间的间隔相等或不等。外壳的底部匹配有稳流装置。流速传感器和水位传感器输出的流速和水位信号，连接到智能电路进行处理。 一种闸门测流方法，在水利闸门的闸道安装上述闸门测流装置，测量步骤如下
①先将闸门后的过闸流水断面按闸门测流装置的多个流速传感器4间隔，水平分割成多个流层，测量某水平流层的平均流速，并测量该水平流层测点的流速，从而得到平均流速和测点流速的关系；
②由于闸道宽度已知，每一水平流层的流速传感器间隔已知，可以得到水平分割后的该水平流层的面积。③由于各流层的平均流速和测点流速的关系已知，各流层的输水面积已知，通过流速-面积法，可以计算出各流层的流量；
④通过闸门测流装置底部的水位传感器5，可知整个测流装置有多少流速传感器在输水断面中，即可知整个输水断面包括多少水平流层，将输水断面包含的全部水平流层的流量相加，得到实际的过闸流量。所述的闸门测流装置，可以安装在闸门的上游或下游或闸道中或闸道壁上。
采用本发明，可以测量各间隔内流速和流量，将各间隔内的所有流量相加，得到该断面上 的流量，通过GPRS无线公网上传测量数据到管理部门，完成自动测量任务。
权利要求
1.一种闸门测流装置，其特征在于包含外壳(3)、多个流速传感器(4)和水位传感器(5)，外壳的外形为长条形状，垂直地面设置在闸道(2)侧壁上，在外壳上间隔布置多个流速传感器，多个流速传感器的布置方向垂直于地面，水位传感器设置在外壳的底部。
2.根据权利要求I所述之闸门测流装置，其特征在于所述的多个流速传感器之间的间隔相等或不等。
3.根据权利要求I或2所述之闸门测流装置，其特征在于外壳的底部匹配有稳流装置。
4.根据权利要求I或2所述之闸门测流装置，其特征在于流速传感器和水位传感器输出的流速和水位信号，连接到智能电路进行处理。
5.根据权利要求I或2所述之闸门测流装置，其特征在于所述的流速传感器数量至少为一个，流速传感器的类型可以是机械式、差压式、超声波多普勒式、超声波时差式、电磁式、润街式之一或组合。
6.根据权利要求I或2所述之闸门测流装置，其特征在于所述的水位传感器的类型可以是压力、超声波、浮子、磁滞伸缩、电容、振弦水位传感器之一或组合。
7.一种闸门测流方法，其特征是在水利闸门的闸道安装权利要求I所限定的闸门测流装置，测量步骤如下 ①先将闸门后的过闸流水断面按闸门测流装置的多个流速传感器(4)间隔，水平分割成多个流层，测量某水平流层的平均流速，并测量该水平流层测点的流速，从而得到平均流速和测点流速的关系； ②由于闸道宽度已知，每一水平流层的流速传感器间隔已知，可以得到水平分割后的该水平流层的面积； ③由于各流层的平均流速和测点流速的关系已知，各流层的输水面积已知，通过流速-面积法，可以计算出各流层的流量； ④通过闸门测流装置底部的水位传感器(5)，可知整个测流装置有多少流速传感器在输水断面中，即可知整个输水断面包括多少水平流层，将输水断面包含的全部水平流层的流量相加，得到实际的过闸流量。
8.根据权利要求7所述之一种闸门测流方法，其特征在于所述的闸门测流装置，安装在闸门的上游或下游或闸道中或闸道壁上。
9.根据权利要求7所述之一种闸门测流方法，其特征在于测量各间隔内流速和流量，将各间隔内的所有流量相加，得到该断面上的流量，通过GPRS无线公网上传测量数据到管理部门，完成自动测量任务。
10.根据权利要求7所述之一种闸门测流方法，其特征在于所述的闸门测流装置还适用于矩形渠道的流量测量。
全文摘要
本发明涉及一种闸门测流方法及装置，属于水利闸门流量测量以及数据远传技术领域。技术方案是利用水平分割法，将闸道不均匀的流速场水平分割，利用水平分割后流速场的对称性找到该水平流层平均流速与测点流速的关系，利用流速-面积法得到水平分割流量，利用水位传感器得到实际水平分隔层的总数，将水平分割流量相加得到过闸流量。环环相扣，缺一不可，构思精巧，设计严谨，结构简单，价格低廉，测量精度高，简单实用。本发明可完成各流层的平均流速测量；利用流速面积法可精确计算出流量；智能电路可完成数据采集、数据计算、数据记录、数据传输；维护量小；本发明实现连续在线测量，高精度计算流量，便于管理部门管理。
文档编号G01F1/00GK102901537SQ20121043553
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者张喜, 马月坤, 苏立业, 许卓宁, 于树利, 刘峰 申请人:唐山现代工控技术有限公司