[发明专利]基于过流断面面积测量的明渠自动测流装置及其测流方法

权利要求书

1.基于过流断面面积测量的明渠自动测流装置，其特征在于，包括主测流板(3)，所述主测流板(3)两端滑动连接有副测流板(10)，所述主测流板(3)上方两端安装有红外测距传感器(5)，所述主测流板(3)中间两侧壁上分别安装有水位探测装置(1)和流速测量装置(6)，所述红外测距传感器(5)、水位探测装置(1)和流速测量装置(6)通过导线共同连接有控制器(7)；

所述主测流板(3)两端底面开设有凹槽(3-1)，所述副测流板(10)在所述凹槽(3-1)内滑动连接，所述主测流板(3)两端侧壁上还设置有限位螺栓(2)，所述限位螺栓(2)穿过所述主测流板(3)伸入所述凹槽(3-1)内；

所述副测流板(10)远离主测流板(3)的一端还安装有水平仪(4)；

所述主测流板(3)上开设有安装槽(3-2)，所述安装槽(3-2)两端分别安装有一个载物装置板(9)，所述红外测距传感器(5)安装在所述载物装置板(9)上，且两个所述红外测距传感器(5)的探头相对设置；

所述水位探测装置(1)包括固定安装在主测流板(3)侧壁上的探测装置壳体(1-4)，所述探测装置壳体(1-4)内放置有竖直设置的齿条(1-2)，所述齿条(1-2)的下端伸出所述探测装置壳体(1-4)且连接有水位探针(1-1)，所述齿条(1-2)啮合有齿轮(1-5)，还包括固定在探测装置壳体(1-4)上的异步电机(1-3)，所述齿轮(1-5)固定在所述异步电机(1-3)的输出轴上，所述异步电机(1-3)带动齿轮转动时齿条(1-2)在探测装置壳体(1-4)内上下移动，所述异步电机(1-3)和水位探针(1-1)均与所述控制器(7)通过导线电连接；

所述流速测量装置(6)包括固定安装在主测流板(3)侧壁上的流速测量壳体(6-4)，所述流速测量壳体(6-4)内放置有竖直设置的齿条a(6-2)，所述齿条a(6-2)的下端伸出所述流速测量壳体(6-4)且连接有流速仪(6-1)，所述齿条a(6-2)啮合有齿轮a(6-5)，还包括固定在流速测量壳体(6-4)上的异步电机a(6-3)，所述齿轮a(6-5)固定在所述异步电机a(6-3)的输出轴上，所述异步电机a(6-3)带动齿轮转动时齿条a(6-2)在流速测量壳体(6-4)内上下移动，所述异步电机a(6-3)和流速仪(6-1)均通过导线连接所述控制器(7)；

所述副测流板(10)上表面还设置有限位槽(8)，所述载物装置板(9)安装在安装槽(3-2)或者限位槽(8)内。

2.根据权利要求1所述的基于过流断面面积测量的明渠自动测流装置，其特征在于，所述控制器(7)还通过无线通讯的方式连接有监控设备(11)。

3.基于过流断面面积测量的明渠自动测流方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的基于过流断面面积测量的明渠自动测流装置，其特征在于，具体过程为：

根据瞬间过水断面水面宽度确定两个红外测距传感器(5)的位置，使得两个红外测距传感器(5)分别位于瞬间过水断面水面宽度的两侧，根据渠道宽度，将两个副测流板(10)从主测流板(3)内滑出，并采用限位螺栓(2)进行固定，将副测流板(10)放置在渠道上方两侧，并使得主测流板(3)和副测流板(10)水平，然后根据确定好的两个红外测距传感器(5)的位置将两个载物装置板(9)安装在主测流板(3)的安装槽(3-2)或者限位槽(8)内，将红外测距传感器(5)安装在载物装置板(9)内，然后接通电源，两个红外测距传感器(5)测得的过水断面液面宽度L，在异步电机(1-3)的控制下水位探测装置(1)进行垂直运动，水位探针(1-1)末端接触渠底时，探测得到渠底与主测流板距离H；水位探针(1-1)末端接触瞬时过断面水面时，探测得到水面与主测流板距离H₁，根据计算流量Q：

其中，A为过水断面面积，(H-H₁)为过水断面水位高度；0.2h为过水断面水面0.2(H-H₁)位置，V_0.2h为该位置对应的流速；0.6h为过水断面水面0.6(H-H₁)位置，V_0.6h为该位置对应的流速；0.8h为过水断面水面0.8(H-H₁)位置，V_0.8h为该位置对应的流速；为0.2h、0.6h、0.8h三个测点流速加权平均值即为垂线平均流速；其中V_0.2h、V_0.6h、V_0.8h分为通过异步电机a(6-3)控制流速仪(6-1)分别到达过水断面水面0.2(H-H₁)、0.6(H-H₁)、0.8(H-H₁)位置时获得对应的速度。