一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法技术

一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法属于渠道流量测量技术领域，包括测桥主体、水平移动组件、模糊控制组件和风速仪。本发明专利技术结合模糊控制技术，使得ADCP仪器测量得到的数据更加精确，减小了风速对水面产生壅水高度对ADCP的工作条件产生干扰。测桥设置的运动轨道和滑块可以实现ADCP仪器在水面以下以同一高度进行来回运动，保证测流结果的准确度，加大了ADCP仪器在测量渠道的流量数据的可靠性。屏显刻度尺保证了各测量仪器的准确位置。距离传感器保证了ADCP仪器入水深度数据的准确度；还能结合刻度尺得到设定测点到渠道对面边壁的距离，保证了实验数据的准确性和可靠性。保证了实验数据的准确性和可靠性。保证了实验数据的准确性和可靠性。

A flow measuring bridge based on fuzzy control and its measuring method

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法


[0001]本专利技术属于渠道流量测量
，特别是涉及到一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法。

技术介绍

[0002]在现有的渠道流量测量技术中，ADCP测船适合在大渠道进行应用测量，当遇到小渠道时，测船很难进行流量和断面的精准测量，从而导致最终的测量结果误差很大。小渠道中精确测量渠道断面以及水流表面流速缺乏有效方法进行解决，现有的ADCP测流仪器由于风速对小渠道的水面会产生一定的风壅水面高度，因此ADCP测流仪器在小渠道断面中的测量精确度低。
[0003]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法用于解决在ADCP测流仪器在小渠道断面中的测量精确度低的技术问题。
[0005]一种基于模糊控制的测流桥，包括测桥主体、水平移动组件、模糊控制组件和风速仪，所述测桥主体包括第一钢板、固定安装在第一钢板下部两侧的两个方形钢管和固定安装在第一钢板两端的支脚；所述第一钢板上沿长度方向设置有运动轨道和屏显刻度尺；所述模糊控制组件包括ADCP仪器、距离传感器、测距仪和模糊控制器；所述ADCP仪器通过安装组件连接在运动轨道上；所述距离传感器的数量为两个，其中一个距离传感器固定在ADCP仪器的一侧，并且距离传感器的下端面与ADCP仪器的底部探头位于同一水平面，另一个距离传感器位于屏显刻度尺上方，并且另一个距离传感器的检测端与安装组件固定连接；所述测距仪固定安装在第一钢板的下部；所述模糊控制器分别与风速仪、ADCP仪器、距离传感器以及测距仪连接，模糊控制器上设置有显示屏；所述运动轨道上设置有与运动轨道滑动连接的滑块；
[0006]所述安装组件包括特制螺杆、带有刻度的轻质圆形铁管、卡扣、U型卡扣、钢板块和轻质圆环；所述特制螺杆为L型，特制螺杆的螺帽端卡接在滑块上，特制螺杆的螺杆尾端贯穿钢板块并通过两个固定螺帽与钢板块夹持固定；所述轻质圆环的两侧分别与轻质圆形铁管固定连接，轻质圆环的内壁通过卡扣与ADCP仪器卡接；所述带有刻度的轻质圆形铁管均通过U型卡扣与钢板块固定连接；
[0007]所述风速仪位于第一钢板的上方，并且风速仪位于ADCP仪器的上方；
[0008]所述水平移动组件包括两个定滑轮和绕接在两个定滑轮之间的绳子；所述两个定滑轮分别固定安装在临近运动轨道的方形钢管的两端；所述绳子的一端系在特制螺杆的拐角处，绳子的另一端绕过两个定滑轮后由操作人员拉拽。
[0009]所述测距仪为超声波测距仪或者红外测距仪。
[0010]所述支脚包括倾斜设置的扶梯和水平设置与地面接触的第二钢板；所述扶梯的上
部与第一钢板固定连接，扶梯的下部在两个扶梯相背的一侧均设置有支角；所述第二钢板通过套管与支角铰接。
[0011]所述第一钢板的上部两侧沿长度方向设置有人工扶手。
[0012]所述轻质圆环的侧壁上设置有卡紧螺杆。
[0013]所述风速仪为风杯风速仪。
[0014]所述轻质圆形铁管的外壁上标有刻度。
[0015]一种基于模糊控制的测流桥的测量方法，利用所述的一种基于模糊控制的测流桥，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
[0016]步骤一、将一种基于模糊控制的测流桥架设在渠道上，操作人员拉拽绳子使水平移动组件沿运动轨道滑动，水平移动组件带动ADCP仪器和ADCP仪器侧部的距离传感器移动，屏显刻度尺上方的距离传感器检测具体的移动距离值并通过显示屏实时显示，水平移动组件移动至渠道的上方设定测点后停止拉拽绳子；
[0017]步骤二、工作人员手持风速仪，将风速仪放置于设定测点的上方，风速仪采用风杯风速仪，测得风速数值以及风向与渠道垂直线的法线的夹角数值，测距仪测得水深值，ADCP仪器侧部的距离传感器测得ADCP仪器的入水深度值，屏显刻度尺上方的距离传感器测得设定测点到渠道对面边壁的距离；
[0018]步骤三、将上述测得的各数据输入模糊控制器，模糊控制器中根据风壅水面高度e计算公式，获得风壅水面高度e，0.1m为ADCP仪器底部探头规定的入水深度，模糊控制器中用ADCP仪器的入水深度值h减去风壅水面高度e值再减去0.1，输出计算结果并通过显示屏显示：
[0019]步骤四、计算结果为正值，拧松U型卡扣两侧的固定螺栓，将带有刻度的轻质圆形铁管向上移动对应数值，直至模糊控制器最后输出值为“0”，再将U型卡扣两侧的固定螺栓拧紧，ADCP仪器进行流量检测；
[0020]算结果为正值，拧松U型卡扣两侧的固定螺栓，将带有刻度的轻质圆形铁管向下移动对应数值，直至模糊控制器最后输出值为“0”，再将U型卡扣两侧的固定螺栓拧紧，ADCP仪器进行流量检测。
[0021]所述步骤三中风壅水面高度e计算公式如下：
[0022][0023]式中，e表示设定测点的风壅水面高度，单位m；K表示综合摩阻系数，取K＝3.6
×
10
‑6；V表示风速，单位为m/s；F表示设定测点到对面边壁的距离，单位为m；g表示重力加速度，单位为m/s2，取9.81；d表示设定测点的水深；β表示风向与渠道垂直线的法线的夹角，单位为度。
[0024]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
[0025]本专利技术结合模糊控制技术，使得ADCP仪器测量得到的数据更加精确，减小了风速对水面产生壅水高度对ADCP的工作条件产生干扰。同时测流工作结束后ADCP仪器的外围固定部件可以拆卸，测桥主体两端的支脚可以折叠收回，减少在户外环境中暴露的时间，增大了测桥的使用寿命。测桥设置的运动轨道和滑块可以实现ADCP仪器在水面以下以同一高度进行来回直线运动，保证测流结果的准确度，加大了ADCP仪器在测量渠道的流量数据的可
靠性。特制螺杆和U型卡扣保证了ADCP仪器能稳定的固定在测桥上，技术要求不高。屏显刻度尺保证了各测量仪器的准确位置。距离传感器保证了ADCP仪器入水深度数据的准确度；还能结合刻度尺得到设定测点到渠道对面边壁的距离，保证了实验数据的准确性和可靠性。本专利技术适用于大部分渠道的断面和水流表面的流速测量，应用范围很广泛。
附图说明
[0026]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0027]图1为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法中多功能测桥的结构示意图。
[0028]图2为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法中多功能测桥的俯视结构示意图。
[0029]图3为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法中多功能测桥的特制螺杆的结构示意图。
[0030]图4为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法中多功能测桥的钢板块与轻质圆形铁管的连接结构示意图。
[0031]图5为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法中多功能测桥的轻质圆环的结构示意图。
[0032]图6为本专利技术一种基于模糊控制的测流桥及其测量方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的测流桥，其特征是：包括测桥主体、水平移动组件、模糊控制组件和风速仪(20)，所述测桥主体包括第一钢板(15)、固定安装在第一钢板(15)下部两侧的两个方形钢管(13)和固定安装在第一钢板(15)两端的支脚；所述第一钢板(15)上沿长度方向设置有运动轨道(7)和屏显刻度尺(16)；所述模糊控制组件包括ADCP仪器(8)、距离传感器(19)、测距仪(21)和模糊控制器；所述ADCP仪器(8)通过安装组件连接在运动轨道(7)上；所述距离传感器(19)的数量为两个，其中一个距离传感器(19)固定在ADCP仪器(8)的一侧，并且距离传感器(19)的下端面与ADCP仪器(8)的底部探头位于同一水平面，另一个距离传感器(19)位于屏显刻度尺(16)上方，并且另一个距离传感器(19)的检测端与安装组件固定连接；所述测距仪(21)固定安装在第一钢板(15)的下部；所述模糊控制器分别与风速仪(20)、ADCP仪器(8)、距离传感器(19)以及测距仪(21)连接，模糊控制器上设置有显示屏；所述运动轨道(7)上设置有与运动轨道(7)滑动连接的滑块；所述安装组件包括特制螺杆(3)、轻质圆形铁管(4)、卡扣(5)、U型卡扣(17)、钢板块(18)和轻质圆环(22)；所述特制螺杆(3)为L型，特制螺杆(3)的螺帽端卡接在滑块上，特制螺杆(3)的螺杆尾端贯穿钢板块(18)并通过两个固定螺帽(6)与钢板块(18)夹持固定；所述轻质圆环(22)的两侧分别与轻质圆形铁管(4)固定连接，轻质圆环(22)的内壁通过卡扣(5)与ADCP仪器(8)卡接；所述带有刻度的轻质圆形铁管(4)均通过U型卡扣(17)与钢板块(18)固定连接；所述风速仪(20)位于第一钢板(15)的上方，并且风速仪(20)位于ADCP仪器(8)的上方；所述水平移动组件包括两个定滑轮(1)和绕接在两个定滑轮(1)之间的绳子(9)；所述两个定滑轮(1)分别固定安装在临近运动轨道(7)的方形钢管(13)的两端；所述绳子(9)的一端系在特制螺杆(3)的拐角处，绳子(9)的另一端绕过两个定滑轮(1)后由操作人员拉拽。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的测流桥，其特征是：所述测距仪(21)为超声波测距仪或者红外测距仪。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的测流桥，其特征是：所述支脚包括倾斜设置的扶梯(10)和水平设置与地面接触的第二钢板(11)；所述扶梯(10)的上部与第一钢板(15)固定连接，扶梯(10)的下部在两个扶梯(10)相背的一侧均设置有支角(14)；所述第二钢板(11)通过套管(12)与支角(14)铰接。4.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的测流桥，其特征是：所述第一钢板(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿涛，赵瑞娟，白杨，李怡阳，向丹丹，朱梦娜，陈泽，赵宇博，郑琪严，李锦锦，秦璐璐，寇嘉峻，王征，黄树友，张锦光，刘春友，
申请(专利权)人：长春市弘润灌溉科技有限公司松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，
类型：发明
国别省市：