[发明专利]一种水位与水流速一体化测量装置

说明书

技术领域

本发明一种水位与水流速一体化测量装置，属于自动检测技术领域，它是一种同时具有测量水位和水流速双重功能的自动化测量装置，主要应用在水利和水文等领域。

背景技术

在水利和水文等技术领域，对大江和河流的水位和水流量测量是必需的，尤其是汛期间，精确检测上游各支流的来水量，预报洪峰到来的时间、最高水位以及最大流量，对下游防洪有着指导性的意义，而水流量的计算需要水位、水流速、河床横截面图以及流量曲线等基本参数，所以水位和水流速的精确测量就显得非常重要。

汛期在能够通航的大江大河中，测量水位和水流速，通常是配水文测量船定点定时到河道中心处人工测量；不通航的上游分支河段，由于这些河段洪水湍急，水下滚石和漂浮物众多，人工徒步到河道中心测量显然是不可能的，最常见的测量手段是在河道的两岸架设一条钢缆，测量人员乘坐吊篮移动到河道中心位置，用水文测量尺和便携式流速仪测量水位和水流速，根据河床横截面图及流量曲线计算出水流量上报上级部门。防洪形势越严峻，要求上报数据的频率越高，在此期间水利和水文工作人员劳动强度非常大，要求风雨无阻，及时上报。

测量水位方法很多，常见的有超声波、雷达、压差、压力以及浮子等形式，但是这些形式的传感器因受到通航和漂浮物的影响，不可能安装到河道中间，水文和水利领域最常用的测量方法是水文测量尺，安装在河道的两侧边缘，水文测量尺是靠人工到现场来观察水位，不属于自动化仪表。测量水流速常见的是超声多普勒流速传感器和旋浆式流速传感器，但是采用旋桨式流速传感器也需由人到测量点手持旋桨式流速仪测量或固定安装在河道侧壁上，并且超声多普勒流速传感器也不能安装到通航的河道中间。

检索到类似本发明的专利：淤沙宽河道流量测量装置，申请号/专利号200920313547.1

专利200920313547.1采用的水位传感器和流速传感器存在的主要缺点是：受客观条件影响较大，如超声波传感器受水体波动和风速的影响，所以不适宜在大风大雨大浪的环境中工作，特别是山洪暴发期间的上游河道；浮子水位计需要专门的测井设备，也不适宜在上述恶劣环境中工作。

综合所述：在水利和水文领域，目前的状况是对河道水位、水流速和水流量的测量，基本上还停留人工测量间段，不仅工作人员劳动强度大，而且测量的时间间隔也大，已经不能适应防洪对水文预报的要求。随着国民经济的进一步提升，对防洪和水文预报的精确度要求越来越高，促使水利和水文测量技术，必须沿着在线不间断测量及上报自动化方向发展。

发明内容

本发明是一种水位与水流速一体化测量装置，其目的在于针对上述现有技术中存在的一些问题，从而公开一种同时具有测量水位和水流速双重功能的一体化测量装置的技术方案，该装置适用于水利和水文等技术领域。

本发明是一种水位与水流速一体化测量装置，其特征在于是一种用于测量河道水位和水流速的一体化测量装置，整套装置由牵引系统（见附图1）、控制系统和测量系统三部分组成（见附图2），其中牵引系统由钢丝绳4、滑轮5、电机10、减速机11以及钢丝绳滚筒12组成，其电机10正反转经减速机11、钢丝绳滚筒12和钢丝绳4、滑轮5牵引探头上下移动，其中探头由配重块1和流速传感器2组成；控制系统由称重传感器3和称重智能表16组成，其所述称重传感器3用来测量探头的重量，称重智能表16用来设定探头重量的下限值、上限值、上上限值以及控制电机10的正反转，其中重量显示屏19是称重智能表16本身带有的显示单元，用来显示探头的重量，称重智能表16选用通用型带有下下限、下限、上限、上上限控制功能的称重智能表；测量系统由配重块1、流速传感器2、流速智能表15、编码传感器13和水位智能表14组成；流速传感器2选用旋浆式流速传感器，流速智能表15选用带有脉冲输入信号的通用型智能表，流速显示屏18是流速智能表15本身带有的显示单元，用来显示当前水流速；其所述水位智能表14选用带有输入脉冲信号的通用型智能表，水位显示屏17是水位智能表14本身带有的显示单元，用来显示当前水位；编码传感器13选用旋转编码器，编码传感器13安装在钢丝绳滚筒12的轴端随钢丝绳滚筒12一起旋转，钢丝绳滚筒12转动一圈，编码传感器13也旋转一圈，同时发出几百个甚至几千个数字脉冲，送至水位智能表14进行运算和显示；水位智能表14和流速智能表15选用带有USB通信接口的通用型智能表，方便与上位计算机20通信。

上述一种水位与水流速一体化测量装置，其特征在于为了防止探头受水流的冲击左右摆动，探头的牵引形式采用双回钢丝绳牵引系统。