基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统、方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统、方法，属于水利流量监测技术领域，解决了现有技术中流量监测结果不准确的问题，本发明专利技术中的监测系统，通过摄像头对水位尺的拍摄并且进行像素化处理，从而利用像素的个数计算实际明渠内流体的深度，保障了深度数据的准确性，另外，本发明专利技术中的监测系统通过流体对水位尺的阻力以及扭矩、水位尺在垂直流体方向上投影面积可以计算流体的流速，也保障了流速数据的准确性，进而基于流体深度、流速以及明渠的宽度可以计算得到明渠的流量，提高了监测结果的准确性，另外，本发明专利技术还提供了上述监测系统的监测方法，通过该方法对明渠的流量进行监控，数据准确可靠，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统、方法


[0001]本专利技术属于水利流量监测
，具体的是，涉及一种基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统，本专利技术还涉及一种基于上述监测系统对明渠流量的监测方法。

技术介绍

[0002][0003]传统的渠道测流理论有水工建筑物法、坡降
‑
水力半径法、流速面积法等，在这些理论基础上发展出水工建筑物量水、特设量水设施量水、流速仪量水、仪表量水等常用的量水方法。水工建筑物量水指利用跌水、渡槽等建筑物进行量水。此方法经济便捷、水头损失小，但对建筑物及渠道的要求较高；特设量水设施量水指利用量水槽、量水堰等设施进行量水，此方法精度高，数据易读取，但水头损失较大；流速仪量水是指利用流速仪，测量标准渠道断面的特征点流速，推算过水断面面积及平均流速并利用流速面积法来计算流量的方法，此方法测量精度较高，但测流及计算过程繁琐；仪表量水是指利用压差式流量计、电磁流量计、超声波流量计等二次仪表进行量水，此方法精度较高，量测直观，但其价格较高，适用范围不广。以上方法均存在不同程度的局限性，因此发展结构简单、使用方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统，包括有主结构(1)、副结构架(2)以及侧架(3)之间连接形成的整体结构，副结构架(2)的一端连接有水位尺连接座(5)，水位尺连接座(5)上通过扭矩传感器连接有水位尺(6)，副结构架(2)相对水位尺(6)的一侧连接有摄像头(7)，摄像头(7)用于对水位尺(6)进行拍摄，其特征在于：该监测系统通过像素处理模块对拍摄得到水位尺(6)的图像进行像素化处理后，得到明渠的实际流体深度，并且基于扭矩传感器产生的阻力以及扭矩得到流体流速，通过明渠的宽度以及流体流速、实际流体深度得到流量。2.根据权利要求1所述的基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统，其特征在于，实际流体深度是基于下述模型计算得到，具体的模型为：式中：H为实际流体深度，mm；H
R
为水位尺(6)的总长度，mm；H
格子
为水位尺上每个格子的长度，mm；为H
P
‑
H
RP
区间内的像素数量，即水面上的像素个数；为H
EP
‑
H
RP
区间内的像素数量，即单个格子的像素个数；其中：H
P
为图像上水面至图像顶部的高度；H
RP
为图像上格子的顶部至图像顶部的高度；H
EP
为图像上格子的下表面至图像顶部的高度。3.根据权利要求2所述的基于圆柱绕流原理的明渠流量监测系统，其特征在于，流体流速是基于下述模型得到，具体模型为：式中：F为水平尺(6)受到流体作用产生的阻力；C
D
为水平尺(6)的绕流阻力系数，为常数；A
P
为水平尺(6)在垂直于流体运动方向平面上的投影面积；ρ为流体密度；v为流体速度；M为水平尺(6)受到流体作用产生的扭矩值；H
R
为水位尺(6)的总长...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文举，曹伟，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：