[发明专利]河工模型试验水边界识别测量系统与测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于河工模型试验技术，更具体地说它是一种河工模型试验水边界识别测量系统，本发明还涉及应用这种河工模型试验水边界识别测量系统的测量方法。 

背景技术

在水工、河工和港工等流体模型试验中，特别是河工模型的动床模型试验中，需要对模型断面的水位及流速等测量要素进行测量，模型试验断面流速分布是必测项目，在进行流速分布测量时，试验断面的左右水边界是需要测量的，但是到目前为止，模型试验断面的左右水边界还是由人工观测得到的。 

目前在模型试验断面流速测量中，常用的一种定点方法是：以断面左水边线为起点，先观测记录断面左水边，然后每隔一定的间距，测量该点垂线方向的各特定水深点处（由试验人员根据试验内容定）的流速，当第N点（左水边+N倍测量间距）测量完成，第N+1点已达右岸则停止测量，观测记录右水边线。该断面流速测量完成。另外一种定点方法是以左岸导线点为起点距，每隔一定的间距作为测量点，该点能否测量由测量人员现场根据该点是否入水或水深是否满足测量要求来判断，当第一点满足测量要求时，观测记录左水边点数据，然后继续完成已给定间距的流速测量，直到下一点已达右岸则停止测量，观测记录右水边线。该断面流速测量完成。 

2011年我院参与国家重大科学仪器设备开发专项“我国大型河工模型试验智能测控系统开发”（项目编号：2011YQ070055）分任务“长江防洪大模型量测系统应用开发及示范（任务编号： 2011YQ07005503）”的研发工作，需要完成包括模型试验断面流速分布自动测量在内的智能测控系统的开发，模型水面边界自动识别系统应用开发是该研究内容之一。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种自动化程度高，精确度高的河工模型试验水边界识别测量系统。 

本发明的另一目的是提供一种应用河工模型试验水边界识别测量系统进行水边界识别的测量方法。 

本发明的第一目的是通过如下措施来达到的： 

河工模型试验水边界识别测量系统，包括设置在模型两岸的两条导轨，所述导轨上安装有测桥；所述测桥横跨待测模型左、右岸；所述可沿导轨水平运动的测桥上设有测车，所述测车与测桥滑动连接，可沿测桥水平移动的测车上安装有升降驱动定位装置，所述升降驱动定位装置上安装有升降架，所述升降架与测车滑动连接，所述可上下运动的升降架上安装有测杆及压力传感器；所述测杆上安装有测量电极。 

进一步地，所述测桥水平方向即X向的驱动与定位由计算机通过有线数据控制或无线数据控制方式实现；所述测车水平方向即Y向的驱动与定位由计算机通过有线数据控制或无线数据控制方式实现；所述升降架垂直方向即Z向的驱动与定位由计算机通过有线数据控制或无线数据控制方式实现。 

本发明的第二目的是通过如下措施来达到的：应用河工模型试验水边界识别测量系统的测量方法，它按如下步骤进行： 

步骤一、在待测河工模型上驱动测桥运动到选定的待测模型断面位置； 

步骤二、从模型左岸起，测杆随升降架从原点高程向下运动，第一点通常在左岸上，在此过程中随时检测测杆压力传感器的压力和测 量电极间的电阻，当压力传感器检测到压力增大，则测杆停止向下运动，确定该点在左岸的洲滩上，完成第一个点的测量； 

步骤三、测杆升高5mm后，测车向右岸移动一个步距，开始进行下一个测点的测量，测杆由升降架驱动自上向下运动，此过程中随时检测测杆压力传感器的压力和测量电极间的电阻，由于在水中时测量电极间的电阻远远小于在空气中时；当测量电极检测到电阻突然变小时，则测杆停止向下运动，测得该测点在水中，完成该测点测量；反之若测量电极未检测到电阻突然变小，而压力传感器检测到压力增大，则测杆停止向下运动，测得该测点在岸上，完成该测点测量； 

步骤四、测车沿模型断面从左岸向右岸重复步骤三的流程作扫描探测运动，测得前后相邻两测点中，前一点在岸上，后一点在水中时，则左水边点在这组相邻两测点中；相应地，测得前后相邻两测点中，前一点在水中，后一点在岸上时，则右水边点在这组相邻两测点中； 

步骤五、记录保存左右水边点的位置坐标，进行后续数据处理，完成河工模型水面边界自动识别过程。 

本发明克服现有的人工测量方法的不足，自动化程度高，精确度高，为完善模型试验断面流速分布自动测量系统及后续数据处理工作，提供必要的检测方法和检测数据结果。 

附图说明

图1为本发明河工模型试验水边界识别测量系统测量时的结构示意图。