[发明专利]河道流量实时在线监测方法及装置

摘要

本发明提供一种河道流量实时在线监测方法及装置，舟载式流速采集装置用于采集河道垂直方向流速数据并传输到GPRS无线网，水平式流速采集装置采集河道水平方向流速数据并传输到GPRS无线网，水位采集装置采集河道水位数据并传输到GPRS无线网，所述GPRS无线网连接Internet网络并将河道垂直方向流速数据、河道水平方向流速数据以及河道水位数据通过Internet网络传送到中心站，中心站对接收的数据进行分析存储和信息显示从而实现河道流量实时在线监测。通过声学多普勒流速剖面仪实时在线监测河道某一固定断面水流速度和水位高程变化数据，同时实时处理获得的数据信息，并进行实时分析解算得到当前河道流量数据。 1

主权项

1.一种河道流量实时在线监测方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

选定河道监测点，在监测点分别安装舟载式流速采集装置、水平式流速采集装置以及水位采集装置；

舟载式流速采集装置、水平式流速采集装置以及水位采集装置与GPRS无线网进行通信连接；

舟载式流速采集装置、水平式流速采集装置以及水位采集装置实时采集监测点垂直方向流速数据、水平方向流速数据以及水位数据，并将数据信息通过Internet网络传输给中心站的前置数据接收计算机；

前置数据接收计算机对接收的数据进行多元线性回归分析获得垂线流速的偏回归系数A、水平流速的偏回归系数B和流速修正常数C，从而得到断面平均流速公式如下：

V＝A·FV+B·HV+C

其中：V‑‑断面平均流速；A‑‑垂线流速的偏回归系数；FV‑‑垂线流速；B‑‑水平流速的偏回归系数；HV—水平流速；C—流速修正常数；

断面平均流速公式计算的断面平均流速结合水位采集装置采集的实时过水面积计算断面实时流量Q，实现河道流量实时在线监测，具体公式如下：

实时流量Q＝断面平均流速V×断面过水面积S

其中：Q—实时流量；S—断面过水面积；V—断面平均流速；中心站通过前置数据接收计算机实现实时数据信息显示，完成河道流量的实时在线监测，实时数据信息包括实时水位、实时流速、断面实时计算流量、监测点实时位置信息等图形，查询和显示流量和水位过程线、流速流量表格。

2.根据权利要求1所述的河道流量实时在线监测方法，其特征在于：所述舟载式流速采集装置包括声学多普勒流速剖面仪和GPS罗经，声学多普勒流速剖面仪采集单元层深、设备水深、单元数、测量次数、日期时间、横摇、纵摇、船头方向、水温、船速、船向、内部罗经方向、河底深、每一层的流速、流向、误差、正确率数据，测量方向是通过GPS罗经使用GGA方式跟踪获得，GPS罗经获得时间、经度、纬度、GPS罗经真北方向数据；水平式流速采集装置包括水平声学多普勒流速剖面仪，水平声学多普勒流速剖面仪安装于固定断面所在的河道岸边一侧，水平声学多普勒流速剖面仪正常运行后，需要对其所在断面与测量面产生的偏角进行测量。

3.根据权利要求1所述的河道流量实时在线监测方法，其特征在于：所述实时过水面积S采用面积包围法使用断面实测地形数据与水位围成的区域进行计算获得，水位数据由水位采集装置采集得到。

4.一种河道流量实时在线监测装置，其特征在于：包括舟载式流速采集装置、水平式流速采集装置以及水位采集装置，所述舟载式流速采集装置用于采集河道垂直方向流速数据并传输到GPRS无线网，所述水平式流速采集装置采集河道水平方向流速数据并传输到GPRS无线网，所述水位采集装置采集河道水位数据并传输到GPRS无线网，所述GPRS无线网连接Internet网络并将河道垂直方向流速数据、河道水平方向流速数据以及河道水位数据通过Internet网络传送到中心站，中心站对接收的数据进行分析存储和信息显示从而实现河道流量实时在线监测。

5.根据权利要求4所述的河道流量实时在线监测装置，其特征在于：所述舟载式流速采集装置包括声学多普勒流速剖面仪、野外控制器、第一GPRS终端以及蓄电池，所述声学多普勒流速剖面仪采集河道垂直方向流速数据并传输到野外控制器进行数据本地存储，所述蓄电池用于给野外控制器供电，第一GPRS终端与野外控制器双向通信连接用于将声学多普勒流速剖面仪采集的河道垂直方向流速数据传输到GPRS无线网。

6.根据权利要求5所述的河道流量实时在线监测装置，其特征在于：所述舟载式流速采集装置还包括GPS罗经和太阳能电池板，所述GPS罗经与野外控制器通过RS232接口连接，用于实时采集声学多普勒流速剖面仪姿态方向数据信息，所述太阳能电池板连接野外控制器和蓄电池，用以将太阳能转换为电能给野外控制器供电并将多余电能存储到蓄电池。

7.根据权利要求4所述的河道流量实时在线监测装置，其特征在于：所述水平式流速采集装置包括水平声学多普勒流速剖面仪和前置计算机，所述水平声学多普勒流速剖面仪采集河道水平方向流速数据并传输到与其连接的前置计算机，前置计算机连接第二GPRS终端，第二GPRS终端连接GPRS无线网用以将水平声学多普勒流速剖面仪采集的河道水平方向流速数据传输到GPRS无线网，所述水平声学多普勒流速剖面仪、前置计算机以及第二GPRS终端由与其连接的市电供电单元供电。

8.根据权利要求4所述的河道流量实时在线监测装置，其特征在于：所述水位采集装置包括水位传感器以及与其连接的第三GPRS终端，所述水位传感器采集河道水位数据并通过第三GPRS终端传输到GPRS无线网，水位传感器以及第三GPRS终端由与其连接的市电供电单元供电。

9.根据权利要求4所述的河道流量实时在线监测装置，其特征在于：所述中心站包括前置数据接收计算机以及UPS电源，所述前置数据接收计算机接入Internet网络并接收GPRS无线网发送的河道垂直方向流速数据、河道水平方向流速数据以及河道水位数据，前置数据接收计算机对接收的数据进行分析存储和信息显示，所述UPS电源连接前置数据接收计算机用以为其进行应急供电，UPS电源由与其连接的市电供电单元供电。