本实用新型专利技术公开了一种水流速度和流向测量装置，包括水下传感器装置和水上数据采集装置；所述水下传感器装置上设有深度传感器、流速传感器和流向传感器，所述深度传感器上设有防水结构；所述水上数据采集装置包括主控模块和通讯电路，所述深度传感器的输出端、流速传感器的输出端和流向传感器的输出端均与主控模块的输入端连接，所述主控模块还与通讯电路连接。本实用新型专利技术在水下传感器装置上增设了深度传感器，通过深度传感器来采集水深数据，无需使用机械码表测量水深数据，降低了测量装置的故障率，能够节约成本，而且还提高了测量精度，可靠性高，可广泛应用于自动化控制技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种水流速度和流向测量装置
本技术涉及自动化控制
，尤其是一种水流速度和流向测量装置。
技术介绍
现有的流速流向仪在测量流向时，需要用到水文绞车，绞车上使用机械码表测量水深数据，但是由于流速流向测量仪在使用过程中经常需要搬运，且不可避免受到水的腐蚀，导致机械码表的故障率较高，测量精度较低，不够可靠，而机械码表的维修成本也较大。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供一种可靠性高且成本低的水流速度和流向测量装置。本技术实施例提供了一种水流速度和流向测量装置，包括水下传感器装置和水上数据采集装置；所述水下传感器装置上设有深度传感器、流速传感器和流向传感器，所述深度传感器上设有防水结构；所述水上数据采集装置包括主控模块和通讯电路，所述深度传感器的输出端、流速传感器的输出端和流向传感器的输出端均与主控模块的输入端连接，所述主控模块还与通讯电路连接。进一步，所述流速传感器上设有螺旋桨。进一步，所述水下传感器装置上设有用于固定所述水下传感器装置的安装孔。进一步，所述水下传感器装置上设有用于固定深度传感器的安装板。进一步，所述水下传感器装置上设有七针插座。进一步，所述水下传感器装置上还设有导流尾翼。进一步，所述导流尾翼上设有安装杆。进一步，所述水上数据采集装置还包括数码管显示电路、LED灯和蜂鸣器电路，所述数码管显示电路的输入端、LED灯和蜂鸣器电路的输入端均与主控模块的输出端连接。进一步，所述水上数据采集装置还包括外围插座、按键电路、电源电路和复位电路，所述外围插座与主控模块连接，所述按键电路的输出端、电源电路的输出端和复位电路的输出端均与主控模块的输入端连接。进一步，所述主控模块为ATmega16芯片。上述本技术实施例中的一个技术方案具有如下优点：本技术的实施例在水下传感器装置上增设了深度传感器，通过深度传感器来采集水深数据，无需使用机械码表测量水深数据，降低了测量装置的故障率，能够节约成本，而且还提高了测量精度，可靠性高。附图说明图1为本技术的一种水流速度和流向测量装置的整体结构框图；图2为本技术的水下传感器装置的结构示意图；图3为本技术的水下传感器装置的电路原理图；图4为本技术的水上数据采集装置的结构示意图；图5为本技术的通讯电路的电路原理图；图6为本技术的电源电路的电路原理图；图7为本技术的数码管电路的电路原理图；图8为本技术的按键电路的电路原理图；图9为本技术的复位电路的电路原理图；图10为本技术的LED灯和蜂鸣器电路的电路原理图；图11为本技术的外围插座的电路原理图。具体实施方式为解决传统旋桨流速流向仪技术落后兼容性低、故障率高，操作复杂，生产、维修成本大，流速信号计数不准，流向测量结构复杂，只能指针式显示等问题。有必要研制一种兼容大部分旋桨流速仪的数显流速流向测量装置，来提高测量精度以及测量系统的稳定性。传统仪器测量中需要使用水文绞车来放置仪器到指定的深度，绞车的码表通常是机械结构，容易损坏，所以本技术的装置加入深度传感器来代替原来的机械码表，减少了对码表的维护，提高整个系统的可靠性。参照图1，本技术由水下传感器和水上数据采集装置构成一套完整的流速流向测量系统。装置的组成与连接如图1，仪器工作在测量状态时，通过水下传感器装置与水上数据采集装置即可获取相关数据。水下传感器可以直接安装到传统的旋桨流速仪上，构成一套水下传感器装置，通过七芯电缆线与水上数据采集装置连接，水上数据采集装置从水下传感器装置采集到流速脉冲信号数与流向值。具体地，参见图2，本技术的水下传感器装置，图2中：流速传感器的螺旋桨1用于：水流推动螺旋桨转动，形成脉冲信号，水流越快，脉冲信号的频率越高。流速传感器信号的正极2用于：除此端点外，整个水下传感器装置的金属外壳为流速传感器的负极，两点通过电路把信号集成到七针插座6。水下传感器装置的安装孔3，用于固定装置。流向深度传感器的安装板4，用于为流速传感器信号负极。流向深度传感器的防水结构5内装有GY-26电子罗盘与深度传感器，通过电路结构把信号引到七针插座6。七针插座6用于：可通过电缆与水上数据采集装置连接。导流尾翼7用于：通过该结构，装置可以通过流向调整仪器姿态与方向，从而使电子罗盘5可以读取整个装置的姿态，从而测得流向数据。导流尾翼的固定安装杆8用于：加强尾翼机械强度。图3是本技术的水下传感器装置的电路原理图，如图3所示，流向传感器、流速传感器和深度传感器均通过电路连接到七针插座，然后通过电缆线连接到水上数据采集装置。其中，图3中的流向传感器(也称为流向模块)，使用GY-26电子罗盘，GY-26是一款低成本平面数字罗盘模块，纯固态元件，无机械结构，输入电压低，功耗小，体积小。其工作原理是通过磁传感器中两个相互垂直轴同时感应地球磁场的磁分量，从而得出方位角度，此罗盘以RS232协议与其他设备通信。该产品精度高，稳定性高。并且具有重新标定的功能，能够在任意位置得到准确的方位角，其输出的波特率是9600bps，数据以询问方式输出，具有硬铁校准功能磁偏角补偿功能，适应不同的工作环境。分辨率达到0.1°，测量精度达到2°，工作电流只有15mA。电子罗盘通过七针插座与水上数据采集装置通讯，水上装置每5秒采集一个电子罗盘的角度数据，然后通过取矢量值得到流向数据，减少单次读数带来的误差。深度传感器(也称为深度模块)，使用MS5837-30BA传感器测量压力数据，从而转换成水深数据。该传感器是一个高分辨率的压力传感器，常用于航模，量程为0-30Bar，水深测量分辨率高达2mm，通讯协议简单，把I2C接口改为串口后，接到7针测量接头，集成于本装置。图中七针测量接头第5引脚用于控制深度传感器供电，达到分时使用串口的目的。流速传感器(也称为流速模块)，本技术是一款兼容性高的装置，可以兼容市面上任意一款传统的旋桨流速传感器，如重庆华正水文仪器有限公司的LS25系列旋桨流速仪，ZSX系列流速流向仪；南京水利水文自动化研究所的LS系列流速仪等。测流原理为水流推动螺旋的转动，从而产生脉冲信号，上位机可以通过对相应时间内的信号数进行计数，从而算出流速。但由于流速的快慢变化，产生的脉冲信号波会存在抖动的情况，导致计数不稳定，所以水上数据采集装置会有相应的滤波电路，来达到精准计数的效果。本技术中水下传感器装置使用重庆华正水文仪器有限公司的ZSX-3型流速流向仪的水下流速传感器，该模块为1转1信号，测量范围：流速0.20-3.Om/s。若更换其它型号的流速传感器，只需对流速传感器的相关参数进行简单设置即可，参数设置为本领域技术人员的公知技术，在本技术中不再赘述。本技术实施例的水上数据采集装置使用ATm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：包括水下传感器装置和水上数据采集装置；/n所述水下传感器装置上设有深度传感器、流速传感器和流向传感器，所述深度传感器上设有防水结构；所述水上数据采集装置包括主控模块和通讯电路，所述深度传感器的输出端、流速传感器的输出端和流向传感器的输出端均与主控模块的输入端连接，所述主控模块还与通讯电路连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：包括水下传感器装置和水上数据采集装置；
所述水下传感器装置上设有深度传感器、流速传感器和流向传感器，所述深度传感器上设有防水结构；所述水上数据采集装置包括主控模块和通讯电路，所述深度传感器的输出端、流速传感器的输出端和流向传感器的输出端均与主控模块的输入端连接，所述主控模块还与通讯电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：所述流速传感器上设有螺旋桨。
3.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：所述水下传感器装置上设有用于固定所述水下传感器装置的安装孔。
4.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：所述水下传感器装置上设有用于固定深度传感器的安装板。
5.根据权利要求1所述的一种水流速度和流向测量装置，其特征在于：所述水下传感器装置上设有七针插座。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：周鉴潮，曾佳慧，陈梓卓，伍嘉俊，杨健，吴昱驹，何昌奋，詹前壕，林俊伟，
申请(专利权)人：珠江水文水资源勘测中心，
类型：新型
国别省市：广东;44
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