一种一体化走航式多普勒剖面测流方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化走航式多普勒剖面测流方法，属于水利河道或渠道流速监测技术领域。技术方案是：动力驱动走航索移动，带动测流仪在河道或渠道横向移动；二维稳定舵机（9）是一个二维运动机构，基于重力传感器进行自动调节，通过流速传感器上的重力传感器输出的信号，自动进行二维平面调整，使得声学多普勒传感器（11）的声学多普勒波束（18）保持与垂线45度角度，水位传感器的声学水位波束保持与垂线平行，实现一体化走航式测流。本发明专利技术无需人工充电，保持传感器始终对着水流方向，无需考虑水流方向、水流波浪颠簸对传感器对测流角度影响，免挂住水中漂浮物允许长期水中测流，可确保达到无人值守，实现输水断面流速的自动测流。流。流。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化走航式多普勒剖面测流方法


[0001]本专利技术涉及一种一体化走航式多普勒剖面测流方法，属于水利河道或渠道流速监测


技术介绍

[0002]目前，水利行业中河道或明渠流量测量使用剖面测流仪，采用双体船或三体船结构，由站立在两岸的人员进行人工牵引，测流完成后人工带回，读取测流数据、充电、防止丢失。已有技术存在如下缺陷：
①
由岸边拉到对岸、充电、防盗等，全部为人工操作，无法做到无人值守，无法自动测流；
②
在测流时，水中的漂浮物会挂在测流仪上，需要人工进行清理；
③
在测流时，由于多普勒流速传感器的测流波束指向前下方，船体方向、水流方向、水面波浪颠簸等不确定因素影响传感器测流角度、水流速度及人工牵引速度合成等，水位测量波束也不再垂直朝下，这些不确定因素，造成测流算法非常困难，严重影响应用；
④
水中漂浮物经常挂在测流仪上，不得不进行人工清理。已有技术的主要问题：即测流波束指向的不可预测性，以及受影响后测流值复杂的算法与走航速度叠加后，使得测流算法更加复杂和不确定。以上缺陷，加上水中漂浮物，使得现有技术无法实现无人值守的自动测流，测流算法极其复杂，测流精度稳定性极差，目前又没有更好的解决办法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种一体化走航式多普勒剖面测流方法，保持传感器始终对着水流方向，无需考虑水流方向、水流波浪颠簸对传感器对测流角度影响，避免挂住水中漂浮物允许长期水中测流，采用太阳能供电，达到无人值守，实现输水断面流速的自动测流，解决
技术介绍
存在的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种一体化走航式多普勒剖面测流方法，包含如下步骤：
①
横跨河道或渠道布置走航索，测流仪通过牵引索固定在走航索上，动力驱动走航索移动，带动测流仪在河道或渠道横向移动；
②
所述测流仪包含多体船、尾舵连杆、尾舵浮子、尾舵舵板、二维稳定舵机、传感器、太阳能电池板和牵引索；多个浮体通过连接架组装在一起，构成多体船，多体船尾部通过尾舵连杆连接尾舵浮子，尾舵舵板设置在尾舵浮子的下方；多体船上设置二维稳定舵机和太阳能电池板，二维稳定舵机下方设置传感器；牵引索固定在多体船上；所述传感器至少包含声学多普勒流速传感器和重力传感器，重力传感器设置在声学多普勒流速传感器上；所述传感器还包含水位传感器；
③
所述二维稳定舵机是一个二维运动机构，基于重力传感器进行自动调节，通过流速传感器上的重力传感器输出的信号，自动进行二维平面调整，使得声学多普勒传感器的声学多普勒波束保持与垂线45度角度，水位传感器的声学水位波束保持与垂线平行；
④
水位传感器测量并确定河道或明渠底部淤积层及过流断面，通过上位监控软件
描绘出淤积断面和过流断面；在河道或明渠的横断面上设定多条垂线，通过声学多普勒传感器剖面测流，实现一体化走航式测流。
[0005]根据量水规范GB/T2 1 303
‑‑
2017中的规定，在河道或明渠的横断面上设定多垂线剖面测流，在每个测流垂线上，测点数达128点或256点，远远高于规定的1、3、5、7点，大大提高测流精度。
[0006]远程设定走航测流模式，走航结束自动返渠道中线；当走航测流完成时，测流仪停止在河道或明渠中间，通过自学习，得到河道或明渠中间流速与平均流速的关系，通过实时测量河道或明渠中间流速即可实现实时测流；也可以远程发出测流指令，实现召测测流。
[0007]测流至少包含下列方式：1、定时测流，规定每天测流次数和测流启动时间；2、河道或明渠水位变化自动走航测流，当上游流量或下游流量发生变化时，自动启动走航测流。
[0008]在放水结束、需要故障、维护、清理时，人工控制测流仪返回岸边。
[0009]测流仪带有北斗定位系统，防止偷盗丢失、防止故障丢失，在丢失后追回。
[0010]所述牵引索至少一根，一端固定在多体船上，另一端固定在走航索的一点或分开的两点。所述横跨渠道的走航索，上下闭环，一端连接牵引箱，另一端连接张紧箱。
[0011]所述多体船的顶层设有太阳能电池板。
[0012]所述二维稳定舵机包含Y轴环、X轴环、固定架、X轴电机、Y轴电机、X转轴和Y转轴，固定架设置在多体船上，Y轴环的两侧分别通过Y转轴设置在固定架上，Y轴环与Y轴电机 连接，Y轴电机驱动Y轴环在固定架上翻转；X轴环的两侧分别通过X转轴设置在Y轴环内，X轴环与X轴电机连接，X轴电机驱动X轴环在Y轴环内翻转； X转轴和Y转轴相互垂直；X轴环的下方设置传感器；所述传感器至少包含流速传感器和重力传感器，重力传感器设置在流速传感器上。所述二维稳定舵机是一个二维运动机构，基于重力传感器进行自动调节，通过流速传感器上的重力传感器输出的信号，自动控制X轴电机和Y轴电机启动，通过Y轴环和X轴环的翻转进行二维平面调整，使流速传感器始终向下。
[0013]所述多体船是双体船或三体船，由浮体和连接架组合构成，多船体一侧至少设置一段浮体。
[0014]所述浮体、尾舵舵板及传感器的前部均设置抗漂浮物旋轮。抗漂浮物旋轮为中间带孔可以自由旋转的圆片，圆片边缘可以是光滑的也可以带齿。抗漂浮物旋轮应用时两个一组，分别布设在浮体、尾舵舵板及传感器前端的两侧，抗漂浮物旋轮的前端边缘超过浮体、尾舵舵板及传感器的前端，也就是浮体、尾舵舵板及传感器前端缩进在两个抗漂浮物旋轮之间。多体船前端过来漂浮物时首先接触抗漂浮物旋轮，水中漂浮物在水流的作用下，拉动抗漂浮物旋轮旋转，使漂浮物滑过多体船，从而达到抗漂浮物的作用。如果多体船某一部分吃水较深，抗漂浮物旋轮设置多组，多组抗漂浮物旋轮上下布设，无论一组或多组布设，最上面的一组抗漂浮物旋轮会有一部分露出水面，从而保证漂浮物从多体船的下方滑过。
[0015]所述多体船的主机舱内还带有电路板。
[0016]所述牵引索由绝缘体和金属索连接构成，牵引索与多体船连接部分为抗雷击的绝缘体，绝缘体一端固定在多体船上，另一端与金属索连接，绝缘体与金属索连接处引出一段金属接地索，金属接地索与水面接触，用于将雷电引入水中，保护多体船不受雷击。
[0017]本专利技术的有益之处在于：
①
采用太阳能供电，无需人工充电；
②
采用尾舵保持传感器始终对着水流方向；
③
二维姿态稳定舵机，克服水流波浪颠簸；
④
采用太阳能供电，无需考虑水流方向、水流波浪颠簸对传感器对测流角度影响；
⑤
抗漂浮物结构避免挂住水中漂浮物允许长期水中测流；
⑥
上述特点可确保达到无人值守，实现输水断面流速的自动测流。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例整体结构示意图；图2是本专利技术实施例俯视示意图；图3是本专利技术实施例二维稳定舵机示意图；图4是本专利技术实施例多船体头上倾示意图；图5是本专利技术实施例多船体头下倾示意图；图6是本专利技术实施例多船体头左倾示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化走航式多普勒剖面测流方法，其特征在于包含如下步骤：
①
横跨河道或渠道布置走航索，测流仪通过牵引索固定在走航索上，动力驱动走航索移动，带动测流仪在河道或渠道横向移动；
②
所述测流仪包含多体船（1）、尾舵连杆（4）、尾舵浮子（5）、尾舵舵板（6）、二维稳定舵机（9）、传感器（10）和太阳能电池板（13）；多个浮体（2）通过连接架（3）组装在一起，构成多体船（1），多体船（1）尾部通过尾舵连杆（4）连接尾舵浮子（5），尾舵舵板（6）设置在尾舵浮子（5）的下方；多体船（1）上设置二维稳定舵机（9）和太阳能电池板（13），二维稳定舵机（9）下方设置传感器（10），牵引索（16）固定在多体船（1）上；所述传感器（10）至少包含声学多普勒流速传感器（11）和重力传感器，重力传感器设置在声学多普勒流速传感器上；所述传感器（10）还包含水位传感器（12）；
③
所述二维稳定舵机（9）是一个二维运动机构，基于重力传感器进行自动调节，通过流速传感器上的重力传感器输出的信号，自动进行二维平面调整，使得声学多普勒传感器（11）的声学多普勒波束（18）保持与垂线45度角度，水位传感器（12）的声学水位波束（19）保持与垂线平行；
④
水位传感器测量并确定河道或明渠底部淤积层及过流断面，通过上位监控软件描绘出淤积断面和过流断面；在河道或明渠的横断面...

【专利技术属性】
技术研发人员：于树利，于子朔，张喜，张家铭，
申请(专利权)人：唐山现代工控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：