[发明专利]一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法及系统

权利要求书

1.一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，检测待测河流断面的流速矢量；

S2，建立模型，为实测流速赋予空间信息，使模型中的实测流速空间分布与现实河道产生映射关系；

S3，以实测区数据作为定解条件进行特征提取；

S4，根据S3所提取的数据特征，推算全断面流速分布；

S5，根据S4计算所得的全断面流场计算流量。

根据权利要求1所述的基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，所述S1中顺流流速的流速矢量解算如下：

其中，v₁和v₂为声学多普勒测流仪检测到的双波束径向流速；θ为所述双波束与待测河流断面的夹角。

2.根据权利要求1所述的基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，所述S2的模型建立方式如下：

实测河床、水位、设备安装位置，建立河流剖面模型，使模型与现实河道产生映射关系，使实测流速矢量数据可在模型中被赋予空间位置信息从而与断面流场产生映射关系。

3.根据权利要求1所述的基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，所述S3的计算如下：

当某一垂线上存在顺流流速时，

其中，v_x(z_a)为参考高度z_a处的顺流流速，v_x(z)为高度z处的顺流流速；m为与河床粗糙率有关的经验常数；

当某一垂线上不存在顺流流速时，

其中，v_x(z)为高度z处的顺流流速，v_x*为河底剪切流速，κ为Karman常数，z₀为河底粗糙高度。

4.根据权利要求1所述的基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，所述S3的计算如下：

其中，为垂线i的平均流速，h_i为垂线i对应的水深；为垂线i0的平均流速，h_i0为垂线i0对应的水深。

5.根据权利要求1所述的基于声学多普勒测流仪的流场智能计算方法，其特征在于，所述S5的计算如下：

网格化模型中，总计网格点n个，任意网格点i处，网格面积s_i，网格处流速v_i，总流量Q。

6.一种基于声学多普勒测流仪的流场智能计算系统，其特征在于，包括智控扫描ADCP和智控云终端，

所述智控扫描ADCP包括智控主机和数据终端；

所述智控主机包括声学多普勒测流仪和电机系统，所述声学多普勒测流仪检测待测河流断面内一条测线上的双波束径向流速；所述电机系统控制声学多普勒测流仪平移或旋转，完成待测河流断面内多条测线上的双波束径向流速检测；

所述数据终端向电机系统下传电机的控制信号，并对声学多普勒测流仪返回的数据进行计算得到待测河流断面内的顺流流速，将数据上传至智控云终端；

所述智控云终端包括智能流量计算模块和Web终端；

所述智能流量计算模块对待测河流断面进行数学化建模，以数据终端得到的顺流流速，计算得到全断面的流速分布；

所述智能流量计算模块根据全断面的流速分布计算被测流体的流量；

所述Web终端实时显示求得的流速分布，并对流速分布进行云存储。