一种液体流量液位连续在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种液体流量液位连续在线监测方法及装置，监测装置包括：监测设备，用于检测液体流量、流速和液位的实时变化情况；感应装置，用于采集检测设备实时变化情况的数据，并将采集到的数据上传；数显系统，用于将感应装置采集的数据根据力学原理进行分析，得到被检测液体的实时流量、液位和流速数据。本发明专利技术根据液位和流速的变化，浮动球体带动摆动拉杆沿固定支座转动，传感器测试摆动拉杆与垂向的角度和拉杆所受的拉力，数显系统根据力学原理，计算出待测液体的流量、液位和流速参数。具有结构简单，便于加工，安装方便；根据力学原理，测量没有盲区，适用于管道满流/非满流的监测，也适用于明渠的监测，可广泛应用于城市管网在线监测系统。

A continuous on-line monitoring method and device for liquid flow and liquid level

【技术实现步骤摘要】
一种液体流量液位连续在线监测方法及装置
本专利技术涉及一种液体流量液位连续在线监测方法及装置。
技术介绍
随着城市化的迅速发展，城市管网系统越来越复杂，城市管网的管理工作也越来越艰巨。因此，只有充分掌握城市管网的日常状况，才能更好的完成城市管网的运行管理、养护管理、应急防汛和科学决策等工作。城市管网在线监测系统可以在线监测城市管网的运行状况，进行监测数据分析，完成监测数据公布和内涝预警、报警等工作，从而更加精准、高效的辅助工作人员的管理工作。在线管网流量液位监测装置是城市管网在线监测系统的重要组成部分，是在线监测数据的来源和保障。因此具有在线管网流量液位的监测装置是在线监测系统的基本条件和根本要求。目前，在线管网流量液位监测装置的工作原理应用最广泛的是多普勒超声波传感测量技术原理。该类型的装置在测量过程中不需要接触被测流体，不受流体温度、粘度和密度等参数的影响，技术先进、精度高，但是价格昂贵，运行费用较高，在测量过程中有测量盲区。在管网进行批量化、规模化监测时易受经费的影响，难以在大规模的监测系统中使用。
技术实现思路
本专利技术公开了一种液体流量液位连续在线监测方法及装置，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案：一种液体流量液位连续在线监测装置，所述监测装置包括：一监测设备，用于检测液体流量、流速和液位的实时变化情况；一感应装置，用于采集检测设备实时变化情况的数据，并将采集到的数据上传；一数据显示系统，用于将感应装置采集的数据根据力学原理进行分析，得到被检测液体的实时流量、液位和流速数据，并将数据上传。进一步，所述监测设备包括固定座、连杆、连接轴、摆动拉杆和浮动球体；其中，所述连杆的一端与所述固定座固接，另一端设有连接轴，所述摆动拉杆一端与所述连接轴连接，另一端与所述浮动球体固接。进一步，所述感应装置包括拉力传感器和角度传感器；所述角度传感器和拉力传感器均设置在所述连杆上，且所述拉力传感器的引线接头与所述摆动拉杆连接，且所述力传感器和角度传感器均与所述数据显示系统连接。进一步，所述数据显示系统包括数据处理单元和数据传输中心，所述数据处理单元与感应装置连接，所述数据处理单元通过有线或无线与所述数据传输中心连接。进一步，所述固定座、连杆和浮动球体的材质为304、316L不锈钢或PE。进一步，所述连杆的材质为PE、PVC塑料或碳纤维。本专利技术的另一目的是提供一种上述的监测装置的测量方法，所述方法具体包括以下步骤：S1)将固定支座固定在待测液体上方固定，摆动拉杆连接浮动球体，浮动球体浸泡在待测液体中；S2)浸泡在待测液体中浮动球体由于受到液体的流动和浮力的影响，使摆动得拉杆与垂直方向形成一个角度，同时摆动拉杆收到液流的冲击力产生形变，拉力传感器和角度传感器实时采集上述变化的数据信息；S3)数据显示系统根据接收到数据信息进行分析进而得到被测液体流速υ，测量液体的液位H液和流量q。进一步，所述S3)具体步骤为：S3.1)摆动拉杆的拉力F拉，重力加速度g以及摆动拉杆与垂向方向的夹角θ，根据公式①和②，计算出浮动球体被浸泡的体积V，公式如下：G＝F浮+F拉×cosθ①，F浮＝ρgV②，式中：θ为拉杆与垂直方向的角度，ρ为待测液体的密度，单位为：kg/m3，g为重力加速度，单位为：m/s2，V为球体被浸泡的体积，单位为：单位为：m3，G为浮动球体重量；S3.2)根据S3.1)计算得到的浮动球体被浸泡的体积V，浮动球体浸泡的高度H，m，浮动球体的半径R，通过③公式求测液体流速υ，公式如下，F冲＝ρsυ2/t③，s为浮动球体的被冲击的横截面积，单位为：m2,F冲为液体对浮动球体球的冲击力，单位为：N，t为冲击力作用的时间，单位为：s，ρ为待测液体的密度，单位为：kg/m3；S3.3)根据S3.2)得到的测液体流速υ公式④，计算得到流量q,公式如下：q＝s管υ④，式中，q为管道(明渠)流量，单位为：m3/s，s管为管道(明渠)的横截面积，单位为：m2；S3.4)根据公式⑤计算液位的高度H液,,公式如下：H液＝H顶-(L+R)cosθ-(R-H)⑤，式中,H液为液位的高度，单位为：m。H顶为管道(明渠)底部到装置底座的高度，单位为：m，L为轻质拉杆的长度，单位为：m。进一步，所述浮动球体的被冲击的横截面积s,通过公式⑥计算得到，公式如下：式中，H为浮动球体浸泡的高度，R为浮动球体的半径。本专利技术的有益效果：由于采用上述技术方案，本专利技术应用力学原理，设备结构简单，安装方便，可以连续的一体化监测城市管道(明渠)的流量液位等液力参数，适用于管道(满流/非满流)、明渠等多种城市管网的监测。本专利技术成本低，并且没有测量盲区，为在线城市管网监测系统的在线监测设备提供了有力的技术支持。附图说明图1为本专利技术一种液体流量液位连续在线监测装置的结构示意图。图2为本专利技术一种液体流量液位连续在线监测装置的受力分析示意图。图中：1、监测设备；1-1、固定座；1-2、连杆；1-3、连接轴；1-4、摆动拉杆；1-5、浮动球体；2、感应装置；3、数据显示系统；4、管道；5、被检测液体。具体实施方式下文将结合具体附图详细描述本专利技术具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。如图1所示，本专利技术一种液体流量液位连续在线监测装置，所述监测装置包括：一监测设备，用于检测液体流量、流速和液位的实时变化情况；一感应装置，用于采集检测设备实时变化情况的数据，并将采集到的数据上传；一数据显示系统，用于将感应装置采集的数据根据力学原理进行分析，得到被检测液体的实时流量、液位和流速数据，并将数据上传服务器。所述监测设备1包括固定座1-1、连杆1-2、连接轴1-3、摆动拉杆1-4和浮动球体1-5；其中，所述连杆1-2的一端与所述固定座1-1固接，另一端设有连接轴1-3，所述摆动拉杆1-4一端与所述连接轴1-3连接，另一端与所述浮动球体1-5的表面固接。所述感应装置2包括拉力传感器和角度传感器(图上未显示)；所述角度传感器和拉力传感器均设置在所述连杆1-2上，且所述拉力传感器的引线接头与所述摆动拉杆连接，且所述力传感器和角度传感器均与所述数据显示系统3连接。所述数据显示系统3包括数据处理单元和数据传输中心(图上未显示)，所述数据处理单元与感应装置连接，所述数据处理单元通过有线或无线与所述数据传输中心连接。所述固定座1-1、连杆1-2和浮动球体1-5的材质为304、316L不锈钢或PE。所述连杆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体流量液位连续在线监测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：/nS1)将固定支座固定在待测液体上方，摆动拉杆连接浮动球体，浮动球体浸泡在待测液体中；/nS2)浸泡在待测液体中浮动球体由于受到液体的流动和浮力的影响，使得摆动拉杆与垂直方向形成一个角度，同时连杆收到液流的冲击力产生形变，拉力传感器和角度传感器实时采集上述变化的数据信息；/nS3)数据显示系统根据接收到数据信息进行分析进而得到被测液体流速υ，测量液体的液位H

【技术特征摘要】
1.一种液体流量液位连续在线监测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1)将固定支座固定在待测液体上方，摆动拉杆连接浮动球体，浮动球体浸泡在待测液体中；
S2)浸泡在待测液体中浮动球体由于受到液体的流动和浮力的影响，使得摆动拉杆与垂直方向形成一个角度，同时连杆收到液流的冲击力产生形变，拉力传感器和角度传感器实时采集上述变化的数据信息；
S3)数据显示系统根据接收到数据信息进行分析进而得到被测液体流速υ，测量液体的液位H液和流量q。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3)具体步骤为：
S3.1)将已知量摆动拉杆的拉力为F拉，重力加速度g以及摆动拉杆与垂向方向的夹角θ，代入根据公式①和②，计算出浮动球体被浸泡的体积V，公式如下：
G＝F浮+F拉×cosθ①，
F浮＝ρgV②，
式中：ρ为待测液体的密度，单位为：kg/m3，G为浮动球体的重量；
S3.2)根据S3.1)计算得到的浮动球体被浸泡的体积V，浮动球体浸泡的高度H，m，浮动球体的半径R，通过③公式求测液体流速υ，公式如下，
F冲＝ρsυ2/t③，
s为浮动球体的被冲击的横截面积，单位为：m2,F冲为液体对浮动球体的冲击力，单位为：N，t为冲击力作用的时间，单位为：s；
S3.3)根据S3.2)得到的测液体流速υ公式④，计算得到流量q,公式如下：
q＝s管υ④，
式中，q为管道或明渠的流量，单位为：m3/s，s管为管道或明渠的横截面积，单位为：m2；
S3.4)根据公式⑤计算液位的高度H液,,公式如下：
H液＝H顶-(L+R)cosθ-(R-H)⑤，
式中,H液为液位的高度，单位为：m，H顶为管道或明渠底部到装置底座的高度，单位为：m，L为摆动拉杆的长度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永胜，闫兴钰，白慧宾，
申请(专利权)人：中绿环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14