全自动量水堰流量测定系统及方法技术方案

本申请涉及水利监测技术领域，特别涉及一种全自动量水堰流量测定系统及方法，其中，系统包括：至少一个激光传感器、声波测深装置；信号预处理装置，用于剔除不满足预设条件的超限数据，得到有效数据，并根据有效数据获得量水堰的前水头高度；量水堰流量测定装置，以基于全自动、手动与超限三种读取指令，根据前水头高度得到实际量水堰流量，并存储有效数据、前水头高度和/或实际量水堰流量。本申请实施例可以利用传感器检测量水堰相关数据，通过数据剔除得到有效数据，进而实现了量水堰流量的实时全自动测量，并能够有效避免堰前沉沙与水流中悬浮物造成的数据误差，提高了测量过程的自动化水平与测量结果的准确性，更加可靠实用。更加可靠实用。更加可靠实用。

【技术实现步骤摘要】
全自动量水堰流量测定系统及方法


[0001]本申请涉及水利监测
，特别涉及一种全自动量水堰流量测定系统及方法。

技术介绍

[0002]大坝渗流的测量是水工领域的重要课题，通过大坝内设置的量水堰进行渗流量测量是应用最为广泛的方法。
[0003]相关技术中，可利用量水堰计算公式，由量水堰前水头及诸多几何参数表示流量，如利用超声波在均匀介质中匀速直线传播的特质，根据超声波信号发出到收回的时间间隔计算距离，又如利用混沌激光装置发出探测光垂直照射到水底面，通过光信号的往返飞行时间计算距离。
[0004]然而，相关技术中，现有测量方法依赖人工读数记录，无法进行实时测量，而定期检测的时间间隔内可能出现渗流量超限变化过程，对渗流量变化反应不及时，且忽略了堰前沉沙等因素导致的量水堰过水断面变化，产生误差累积，又因现有声波测深装置并未考虑到温度变化对声速的影响，使测距结果产生偏差，从而导致渗流测量过程自动化程度低，且测量结果精确性不足，亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种全自动量水堰流量测定系统及方法，以解决相关技术中，现有测量方法依赖人工读数记录，无法进行实时测量，而定期检测的时间间隔内可能出现渗流量超限变化过程，对渗流量变化反应不及时，且忽略了堰前沉沙等因素导致的量水堰过水断面变化，产生误差累积，又因现有声波测深装置并未考虑到温度变化对声速的影响，使测距结果产生偏差，从而导致渗流测量过程自动化程度低，且测量结果精确性不足等问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种全自动量水堰流量测定系统，包括：至少一个激光传感器，所述激光传感器检测量水堰水底的沉沙深度数据；至少一个声波测深装置，所述声波测深装置检测量水堰水面的深度数据；信号预处理装置，所述信号预处理装置分别与所述至少一个激光传感器和所述至少一个声波测深装置相连，以剔除所述沉沙深度数据和所述深度数据中不满足预设条件的超限数据，得到有效数据，并根据所述有效数据获得量水堰的前水头高度；量水堰流量测定装置，所述量水堰流量测定装置与所述信号预处理装置相连，基于全自动、手动与超限三种读取指令，根据所述前水头高度得到实际量水堰流量，并存储所述有效数据、所述前水头高度和/或所述实际量水堰流量。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述系统还包括：至少一个温度传感器，所述温度传感器采集所述量水堰的工作温度，得到声速修正值，使得所述至少一个声波测深装置基于所述声速修正值修正所述深度数据。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述激光传感器和所述声波测深装置设置于量水堰前端的上方并排位置。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述量水堰流量测定装置包括：存储器；流量测算器，用于将所述前水头高度代入预设量水堰流量公式以计算大坝渗流流量。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述系统还包括：固定支座和传感器支架，用于固定和转动所述至少一个激光传感器、所述至少一个声波测深装置和/或所述至少一个温度传感器。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述系统还包括：水准泡，其中，所述水准泡朝向下方，以用于安装时进行水平调整。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述系统还包括：紧固组件；调平旋球，所述调平旋球基于所述紧固组件设置于所述固定支座上，以用于调平。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述系统还包括：用于供电的电源。
[0014]本申请第二方面实施例提供一种全自动量水堰流量测定方法，采用如上的全自动量水堰流量测定系统，包括以下步骤：检测所述量水堰水底的沉沙深度数据，并检测所述量水堰水面的深度数据；剔除所述沉沙深度数据和所述深度数据中不满足所述预设条件的超限数据，得到所述有效数据，并根据所述有效数据获得所述量水堰的前水头高度；基于全自动、手动与超限三种读取指令，根据所述前水头高度得到所述实际量水堰流量，并存储所述有效数据、所述前水头高度和/或所述实际量水堰流量。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，所述读取指令包括：全自动指令、手动指令和超限情况指令，其中，所述全自动指令为在每天的预设时间段发出指令以收集读数数据；所述手动指令为在满足预设需要条件时发出指令以获得实时读数数据；所述超限情况指令为在监测到量水堰前水位上升时，根据上升幅度匹配对应的采样频率以记录可能出现的流量峰值，且在监测到所述量水堰前水位下降时，根据下降幅度匹配对应的采样频率以记录可能出现的流量谷值。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，在超限情况指令中设置反应阈值，水位上升或下降幅度低于所述反应阈值时，不允许提高所述采样频率，且对于高于所述反应阈值时，根据所述上升幅度或者所述下降幅度匹配所述对应的采样频率。本申请第三方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的全自动量水堰流量测定方法。
[0017]本申请实施例可以通过利用传感器检测量水堰相关数据，通过数据剔除得到有效数据，进而实现了量水堰流量的实时全自动测量，并能够有效避免堰前沉沙与水流中悬浮物造成的数据误差，提高了测量过程的自动化水平与测量结果的准确性，更加可靠实用。由此，解决了相关技术中，现有测量方法依赖人工读数记录，无法进行实时测量，而定期检测的时间间隔内可能出现渗流量超限变化过程，对渗流量变化反应不及时，且忽略了堰前沉沙等因素导致的量水堰过水断面变化，产生误差累积，又因现有声波测深装置并未考虑到温度变化对声速的影响，使测距结果产生偏差，从而导致渗流测量过程自动化程度低，且测量结果精确性不足等问题。
[0018]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0019]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]图1为根据本申请实施例的全自动量水堰流量测定系统的结构示意图；
[0021]图2为本申请一个实施例的全自动量水堰流量测定系统的传感器模块装置图；
[0022]图3为本申请一个实施例的量水堰前水头计算原理图；
[0023]图4为本申请一个实施例的90
°
三角堰流量计算原理图；
[0024]图5为本申请一个实施例的一种全自动量水堰流量测定过程示意图；
[0025]图6为根据本申请实施例提供的一种全自动量水堰流量测定方法的流程图。
[0026]其中，20
‑
全自动量水堰流量测定传感器模块；210
‑
固定支座、220
‑
传感器支架、100
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激光传感器、200
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声波测深装置、250
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水准泡、211
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预留螺栓孔、212
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紧固组件、221
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全自动量水堰流量测定系统，其特征在于，包括：至少一个激光传感器，所述激光传感器检测量水堰水底的沉沙深度数据；至少一个声波测深装置，所述声波测深装置检测量水堰水面的深度数据；信号预处理装置，所述信号预处理装置分别与所述至少一个激光传感器和所述至少一个声波测深装置相连，以剔除所述沉沙深度数据和所述深度数据中不满足预设条件的超限数据，得到有效数据，并根据所述有效数据获得量水堰的前水头高度；以及量水堰流量测定装置，所述量水堰流量测定装置与所述信号预处理装置相连，基于全自动、手动与超限三种读取指令，根据所述前水头高度得到实际量水堰流量，并存储所述有效数据、所述前水头高度和/或所述实际量水堰流量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：至少一个温度传感器，所述温度传感器采集所述量水堰的工作温度，得到声速修正值，使得所述至少一个声波测深装置基于所述声速修正值修正所述深度数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光传感器和所述声波测深装置设置于量水堰前端的上方并排位置。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述量水堰流量测定装置包括：存储器；流量测算器，用于将所述前水头高度代入预设量水堰流量公式以计算大坝渗流流量。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：固定支座和传感器支架，用于固定和转动所述至少一个激光传感器、所述至少一个声波测深装置和/或所述至少一个温度传感器。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：水准泡，其中，所述水准泡朝向下方，以用于安装时进行水平调整。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：紧固组件；调平旋球，所述调平旋球基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘坚文，杨嘉琦，刘昌伟，庞博慧，王进廷，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：