测量在河流制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量在河流

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量在河流、明渠或地下管道中流动的流体的表面速度的非侵入性方法和系统


[0001]本专利技术涉及测量河流、明渠或地下管道或渠道上流体表面速度的方法和系统，所述表面速度被转换成流体流动的截面积中的平均速度，并且接着被转换成流率。
[0002]更具体地，本专利技术涉及测量这种流体表面速度的非侵入性方法和固定式系统。

技术介绍

[0003]用于测量河流、明渠或下水道中的流体的流速的非侵入性方法、即探头与流体之间没有接触的方法正变得越来越流行。所使用的技术有声学方法、光学方法、激光方法和微波方法，最后一种方法是最流行的。
[0004]感测河流或渠道的流体速度的测量方法已经使用了很长时间。第一种方法包括将机械速度传感器附接到由操作者握持的杆件。当水位和/或水速太高而不能由操作者安全地进行测量时，必须放弃这种技术。此外，机械系统具有可能容易被流体携带的碎片损坏的移动部。
[0005]为了克服这个弱点，已开发了没有移动部的速度传感器，如电磁和超声波水速传感器。与机械系统一样，当附接到由操作者握持的杆件时，它们不能在水位和/或水速太高时使用。因此，没有移动部的速度传感器在来自明渠、河流或管道的流体中被附接。在这种配置中，它们通常测量非常局部的速度，并且它们也可能被碎片损坏或污染。
[0006]最近，固定式ADCP(声学多普勒流速剖面仪)已被用来测量来自河流或明渠的流率。ADPC可以在距离传感器几米到长距离的距离处测量速度，但这些传感器也可能被流体携带的碎片损坏或污染。
[0007]为了克服上述问题，已使用了非侵入性装置，主要是微波雷达装置，但是也有声学、激光和光学测量系统，它们从桥安装在流体上方或附接在检修孔中，以用于测量表面速度。
[0008]非侵入性方法的缺点是，它们测量流体的表面处的速度，即在具体条件下、特别是在低水速下或在阵风期间可能受到风的严重影响的表面速度。风可能使水面速度加速或减速，从而导致高误差，特别是当风顺着水吹动(加速)或逆着水吹动(减速)时是如此的。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在提供测量地下管道、河流或渠道中的流体表面速度、同时考虑风对表面速度测量值的影响的改进的非侵入性方法和系统。
[0010]为此，该系统包括非侵入性流体表面速度测量装置、以及风速和风向测量装置。此风测量装置用于验证由非侵入性流体表面速度测量装置执行的测量和/或取决于风速和风向而校正这些测量。优选地，首先使用风测量装置来验证由非侵入性流体表面速度测量装置执行的测量，并且接着取决于风速和风向而校正这些测量。
附图说明
[0011]图01示意性地表示了固定式非侵入性流体表面速度测量系统01，该固定式非侵入性流体表面速度测量系统包括固定式非侵入性流体表面速度装置02、以及风速和风向装置03。
[0012]图02示意性地表示了固定式非侵入性流体排出量测量系统10，该固定式非侵入性流体排出量测量系统包括固定式非侵入性流体表面速度装置02、风速和风向装置03、以及非侵入性液位测量装置04。
[0013]图03A示出了在光滑底床11上的明渠或河流中流动的流体的特定水位(WL)的竖直速度分布曲线12，该竖直速度分布曲线导致略高于所测量的表面速度(Surf.V)的平均速度(Avg.V)。
[0014]图03B示出了在粗糙底床11上的明渠或河流中流动的流体的特定水位(WL)的竖直速度分布曲线12，该竖直速度分布曲线导致低于所测量的表面速度(Surf.V)的平均速度(Avg.V)。
[0015]图04示出了两个不同水位处的区域14，这些区域典型地可以由ADCP感测以测量速度剖面。
[0016]图05示出了现场在不考虑风效应的情况下从最小水位17直到最大水位18的α乘数因子曲线16。
[0017]图06A示出了在明渠或河流中流动的流体的特定水位(WL)的竖直速度分布曲线15，该竖直速度分布曲线导致远低于在没有逆着表面水吹动的风的影响的情况下测量的表面速度12的表面速度(Surf.V)。
[0018]图06B示出了在明渠或河流中流动的流体的特定水位(WL)的竖直速度分布曲线15，该竖直速度分布曲线导致远高于在没有顺着表面水吹动的风的影响的情况下测量的表面速度12的表面速度(Surf.V)。
[0019]图07表示需要多个固定式非侵入性流体表面速度测量系统01的配置。
[0020]图08示意性地表示了需要在传感器的一个水平轴线与流体流不对齐时应用于风速测量的校正。
具体实施方式
[0021]本专利技术涉及使用与测量流体表面速度的非侵入性装置相关联的风速和风向测量装置来测量河流、明渠或地下管路中的流体表面速度的固定式非侵入性方法和系统。
[0022]根据本专利技术，图01中示意性地表示的非侵入性流体表面速度测量系统01包括非侵入性流体表面速度装置02、以及风速和风向装置03。所述风速和风向装置03优选是沿着2或3个轴线测量风的装置。风速和风向装置附接在非侵入性流体表面速度装置02的上方、下方或侧面。根据本专利技术，测量系统01是固定的。这意味着在使用中该测量系统被安装在流体表面上方的固定位置处。这不包括包含移动部(比如无人机)的测量系统。
[0023]优选的非侵入性流体表面速度测量装置是微波雷达装置，但是它也可以是任何其他非侵入性速度测量技术，比如声学、激光或光学技术。非侵入性流体表面速度测量装置02向运动流体表面07发送微波信号05，所述运动流体表面反射具有与表面流体速度成比例的多普勒频移的微波信号06。优选地，微波信号由贴片天线或喇叭天线产生。风速和风向测量
装置03与非侵入性流体表面速度装置02相关联，以测量顺着或逆着表面流体吹动的风分量。
[0024]非侵入性流体表面速度测量系统可以由内部电池、可以用以下电力装置充电的电池供电：太阳能电力装置、风力电力装置和/或可以给电池充电的任何其他合适的电力装置。测量系统也可以使用主电源或连接或不连接到主电源的外部电池电源、太阳能电力装置、风力电力装置和/或可以给电池充电的任何其他合适的电力装置从外部供电。
[0025]如图02所示，非侵入性液位测量装置04可以是固定式非侵入性测量系统的一部分，以成为非侵入性排出量测量系统10，从而允许基于连续性方程Q＝V*A来计算流率，其中Q是流率，A是截面湿面积，并且V是流体流经截面湿面积的平均速度，形状和液位测量值用于计算截面湿面积。下文解释基于所测量的流体表面速度的平均速度V的计算。
[0026]非侵入性液位测量装置04向流体表面07竖直发送超声波或微波信号08，所述流体表面将超声波或微波信号08反射到非侵入性液位测量装置04。所反射的信号以与非侵入性液位测量装置04与流体表面07之间的距离成比例的时间延迟被接收，该距离被转换成流体液位测量值。非侵入性液位测量装置可以集成在固定式非侵入性排出量测量系统中，或者单独安装在流体表面上方较合适的位置处。
[0027]如果河流或明渠非常大，那么可能需要若干非侵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量在河流、明渠或地下管道中流动的流体(7)的表面速度的固定式系统(01)，所述系统(01)包括：
‑
非侵入性装置(02)，所述非侵入性装置测量所述流体(7)的表面速度，
‑
风速和风向测量装置(03)，所述风速和风向测量装置验证由所述非侵入性装置(02)进行的测量，以便考虑风对所述流体(7)的表面速度的影响。2.根据权利要求1所述的固定式系统(01)，其中，所述风速和风向测量装置(03)还能够校正由所述非侵入性装置(02)进行的测量，以便考虑风对所述流体(7)的表面速度的影响。3.根据权利要求1或2所述的固定式系统(01)，其中，所述风速和风向测量装置(03)是沿着2个轴线测量风向的装置。4.根据权利要求1或2所述的固定式系统(01)，其中，所述风速和风向测量装置(03)是沿着3个轴线测量风向的装置。5.根据前述权利要求中任一项所述的固定式系统(01)，其中，所述非侵入性装置(02)是产生向流体表面(07)发射的微波信号(05)的贴片天线或喇叭天线，所述流体表面(07)反射由所述贴片天线或喇叭天线捕获的具有多普勒频移的微波信号(06)。6.根据前述权利要求中任一项所述的固定式系统(01)，其中，所述固定式系统(01)中不包括无人机。7.根据前述权利要求中任一项所述的固定式系统(01)，其中，所述风速和风向测量装置(03)附接在所述非侵入性装置(02)的上方、下方或侧面。8.根据权利要求1至6中任一项所述的固定式系统(01)，其中，所述风速和风向测量装置(03)远离所述非侵入性装置(02)安装。9.一种用于计算流体(7)的流率的固定式系统(10)，所述固定式系统包括根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：让玛丽，
申请(专利权)人：福洛创尼科股份公司，
类型：发明
国别省市：