【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及渠道监测系统领域，具体而言，涉及一种用于监测天然和人工明渠中的水的物理变量的防破坏安装系统。所描述的防破坏系统的部件的组件尤其使得能够保护允许监测水的内部元件免受盗窃和损坏，这些内部元件可能遭受第三方或在安装位置处存在的恶劣天气的破坏，以及由于所提供的隔热而使得能够提高系统遥测的准确性，因此，不仅提供了更安全的系统，而且提供了与目前可用的解决方案相比在操作中提供更好性能的系统。本专利技术的系统基本上包括：第一构件，该第一构件包括具有多个穿孔的底座，以引入多个锚固装置，以将第一构件固定到系统的安装表面；第二构件，该第二构件通过多个锚固装置而固定在系统的第一构件上；布置在外部的第三构件，该第三构件通过锚固装置从系统内附接到第一构件和第二构件；以及第四构件，该第四构件枢转地布置在第三构件的底部；其中，第一构件包括多个隔室，以容纳用于操作系统和用于监测待由系统保护的物理变量的多个设备；并且其中，系统包括能量产生设备和多个安全设备，使得第四构件固定到系统的第三构件。优选地，用于操作系统和用于监测物理变量的设备对应于多个电池、至少一个防潮设备、至少一个能量、测量和电信控制器设备、至少一个超声波传感器以及至少一个无线通信天线；其中，能量产生设备包括第四构件，该第四构件还包括所述能量产生器上的抗冲击盖体，其中，能量产生设备和抗冲击盖体由能量产生设备的后支撑件来支撑。此外，如上所述，本专利技术包括用于组装用于监测明渠中的水的物理变量的防破坏安装系统的程序。
技术介绍
1、近几十年来，远程监测或遥测技术，特别是测量天然和人工明渠地表水
2、目前，如上所述，导致大部分天然和/或人工渠道网络中遥测点数量少的主要原因中的一个是这些设施遭到第三方的破坏或盗窃，第三方看到了非法获得这些系统中发现的测量设备和其他元件的机会，并随后将其商业化。这在很大程度上是由于这些系统是沿着通常没有人员过境的渠道布置的。由于这些地方没有照明，加上夜间黑暗，这使得这些人能够侵犯测量系统提供的薄弱的安全性，以窃取测量系统的部件。此外，在桅杆上使用一个或多个太阳能电池板以将能量供应到系统的电气部件，显著地增加了这种设备的可见性，增加了被盗的可能性，以及必须对所述电池板进行清洁，以使电池板不会损失效率。
3、影响这些设施恶化的另一个因素是这些设施所在位置的环境特征，由于环境中存在的污染、高/低温和/或湿度，这可能在短时间内导致系统的部件中的一个或多个出现故障。
4、由于这些问题，有必要经常进行检查和维护，以检查系统部件的运行状态，并核查系统部件没有被第三方侵犯或损坏。
5、在这种情况下，目前用于明渠流量测量的解决方案多种多样，但只有少数用于远程监测(遥测)。这些解决方案对应于以下方法：体积容量法、重量法、化学示踪物法、gauckler-manning方程、速度面积法和水工结构(排水沟和垃圾填埋场)测量法，后两种方法最常用于流量遥测。
6、体积和重量容量通常用于准时测量，手动进行流量的瞬时测量(点测量)，而不是永久性的。化学示踪物测量也用于瞬时测量，而不是永久性的，其缺点是除了测量仪器的定期重新校准之外，还需要提供化学质量进行测量。另一方面，通过gauckler-manning方程进行的流量测量很少用于流量监测，因为其系数(gauckel-manning系数)随时间变化，这导致径流高度测量的流量测量越来越不准确。关于测量开放流中的流量的面积速度法，最常用的传感器类型是多普勒传感器和具有多个换能器的渡越时间传感器，这些传感器必须以某种方式固定在明渠的底部或明渠的侧面上的壁中的一个壁中，由于这些传感器完全暴露在外，因此存在安全问题。最后，目前使用最广泛的方法是通过水工结构进行流量测量，这是因为该方法具有鲁棒性和简单性。在这种类型的测量中，由于从亚临界流到超临界流的过渡，高度和流量(排出曲线)之间存在独特的关系，从而可以隔离下游的水力条件。以这种方式，仅通过临界径流高度测量就可以连续监测流量，临界径流高度测量通常通过超声波传感器或压力传感器来完成，超声波传感器或压力传感器可以通过静水井或直接在渠道中的水的自由表面上。
7、然而，水工结构测量方法也存在一些尚未解决的问题。首先，为了进行静水井的施工，需要中断或绕过渠道的水流来建造内收管。这口井的施工影响了这项工程的施工成本和时间，此外还影响了由于渠道停运而产生的间接成本。如中国技术cn202092719u所述，可以在静水井上建造隔室，或者可以安装挂锁滚筒，以容纳和保护测量和记录井水位的元件，在这两种情况下都需要单独安装电源系统(光伏板)和用于通信的天线，该中国技术公开了一种使用由光伏太阳能发电系统供电的水位传感器的水位遥测设备。具有光伏板的问题中的一个是由于光伏板的安装高度而给予测量设备的远程可见性，这可能会引起对窃取一个或多个部件或破坏设施感兴趣的人的注意。此外，这些系统可能会因冰雹或鸟类撞击而损坏太阳能电池板。
8、此外，在具有钢盖体的静水井的情况下，在钢筒内产生内部空气温度的分层，导致渡越时间超声波传感器的温度补偿不能代表水和传感器之间的空气的平均温度，降低了渡越时间超声波传感器在白天的精度并产生错误的测量。此外，静水井的奇特之处是内部流速接近于零的特征，这影响了固体沉积物的积累和藻类的繁殖，使得井由于井的内收管堵塞而无法正常工作。缓解这种影响的方法中的一个是将内收管定位在较高的高度，使得无法测量该管的中线以下的低流量的径流水平。
9、然而，关于通过直接在渠道上测量的水工结构来测量径流水平，由于其在相对狭窄的渠道中的简单性，有多种发展已经解决了这一概念。这个概念的困难中的一个是要求在渠道的两侧上有支撑件，这在相对较宽的渠道(例如，超过6米的渠道)中是困难的，需要组装结构，该组装结构需要卡车进行运输，并且可能需要起重机进行组装。这种类型的安装示例可以在美国专利us6907779b1和us8474327b2中看到。专利us6907779b1描述了一种用于测量明渠中的水流量的连续流量测量记录仪，其中，超声波传感器获得布置在明渠中的人工渠道中的上游测量值。另一方面，专利us8474327b2教导了一种用于管道或明渠的声学流量测量装置，通过声学换能器来测量流体速率，其中观察到，在两个专利中，由于第三方的作用或环境条件，相应系统的部件可能容易被破坏或损坏。
10、此外，没有一种现有技术的系统(无论是那些使用静水井或类似物的系统)能够为传感器和水的自由表面之间的距离测量误差的问题提供令人满意的解决方案。这个问题是由超声波路径中的空气温度差异引起的，因此，如果采用错误的参考温度，用于计算距离的声速将是错误的。这主要是因为安装传感器的位置的特性不允许足够的隔热，或者不具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于监测明渠中的水的物理变量的防破坏安装系统，其特征在于，所述防破坏安装系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于操作所述系统和用于监测物理变量的设备对应于多个电池、至少一个防潮设备、至少一个能量、测量和电信控制器设备、至少一个超声波传感器以及至少一个无线通信天线。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其特征在于，所述能量产生设备是光伏太阳能电池板。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量产生设备包括所述第四构件，所述第四构件还包括所述能量产生器上的抗冲击盖体，其中，所述能量产生设备和所述抗冲击盖体由所述能量产生设备的后支撑件来支撑。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，用于操作所述系统和用于监测物理变量的设备还包括至少一个相机，以监测渠道的状态，以核实垃圾或异物的存在，所述至少一个相机还作为用于核实水的高度的装置来操作。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述第三构件上的至少一个用于测量水的高度的元件。
7.
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于测量渠道中、渠道的侧向或底部的径流速度分布的模块，所述模块包括固定到所述系统的内部构件的两个部分，并且所述模块支撑具有多个换能器的设备，所述多个换能器用于通过多普勒效应、渡越时间或其他类似的方法来测量平均速度，所述模块延伸到渠道壁或底部，所述模块通过多个锚固装置固定到所述渠道壁。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括渠道上方的容纳元件，所述容纳元件通过锚固装置固定到所述系统的内部构件，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备安装在所述容纳元件的端部处。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述系统的下部上的附加模块，所述附加模块通过锚固装置固定到所述系统的下部，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备被布置在所述附加模块内。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述系统的下部上的臂，优选地为水平臂，所述臂的端部中的一个端部通过锚固装置固定到所述下部，其中，附加模块安装在所述臂的另一端部处，通过锚固装置固定到所述另一端部，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备被布置在所述附加模块内。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统的安装表面对应于所述渠道壁中的一个渠道壁的上边缘。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统的安装表面对应于横向地跨过渠道并通过锚固装置安装在所述渠道壁的上边缘上的桥。
14.一种用于组装用于监测明渠中的水的物理变量的防破坏安装系统的程序，其特征在于，所述程序包括以下阶段：
15.根据权利要求14所述的程序，其特征在于，将能量产生设备设置在所述系统中的阶段还包括将所述能量产生设备与抗冲击盖体一起布置在所述第四构件中的所述能量产生设备上，其中，所述能量产生设备对应于光伏太阳能电池板。
16.根据权利要求15所述的程序，其特征在于，所述程序还包括将用于所述光伏太阳能电池板的后支撑件设置在所述第四构件中，以支撑所述光伏太阳能电池板和所述抗冲击盖体。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的程序，其特征在于，所述程序还包括将至少一个用于测量水的高度的元件安装在所述第三构件中。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的程序，其特征在于，所述程序还包括将用于测量渠道中、渠道的侧向或底部的径流速度分布的模块安装在所述系统的内部构件上，所述模块包括固定到所述内部构件的两个部分，并且所述模块支撑具有多个换能器的设备，所述多个换能器用于通过多普勒效应、渡越时间或其他类似的方法来测量平均速度，所述模块延伸到渠道的壁或底部，所述模块通过多个锚固装置固定到渠道的所述壁。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的程序，其特征在于，所述程序还包括将渠道上方的容纳元件安装在所述系统的内部构件上，通过锚固装置固定到所述内部构件，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备安装在所述容纳元件的端部处。
20.根据权利要求14至18中任一项所述的程序，其特征在...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于监测明渠中的水的物理变量的防破坏安装系统，其特征在于，所述防破坏安装系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于操作所述系统和用于监测物理变量的设备对应于多个电池、至少一个防潮设备、至少一个能量、测量和电信控制器设备、至少一个超声波传感器以及至少一个无线通信天线。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其特征在于，所述能量产生设备是光伏太阳能电池板。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量产生设备包括所述第四构件，所述第四构件还包括所述能量产生器上的抗冲击盖体，其中，所述能量产生设备和所述抗冲击盖体由所述能量产生设备的后支撑件来支撑。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，用于操作所述系统和用于监测物理变量的设备还包括至少一个相机，以监测渠道的状态，以核实垃圾或异物的存在，所述至少一个相机还作为用于核实水的高度的装置来操作。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述第三构件上的至少一个用于测量水的高度的元件。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用于测量水的高度的元件是雷达设备。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于测量渠道中、渠道的侧向或底部的径流速度分布的模块，所述模块包括固定到所述系统的内部构件的两个部分，并且所述模块支撑具有多个换能器的设备，所述多个换能器用于通过多普勒效应、渡越时间或其他类似的方法来测量平均速度，所述模块延伸到渠道壁或底部，所述模块通过多个锚固装置固定到所述渠道壁。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括渠道上方的容纳元件，所述容纳元件通过锚固装置固定到所述系统的内部构件，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备安装在所述容纳元件的端部处。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述系统的下部上的附加模块，所述附加模块通过锚固装置固定到所述系统的下部，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度的设备被布置在所述附加模块内。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述系统的下部上的臂，优选地为水平臂，所述臂的端部中的一个端部通过锚固装置固定到所述下部，其中，附加模块安装在所述臂的另一端部处，通过锚固装置固定到所述另一端部，其中，雷达或超声波水高度测量传感器和用于测量渠道中的表面速度和径流高度...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃米利奥·阿尔方索·德拉贾拉哈尔特维格，罗德里戈·埃切韦里亚拉文，
申请(专利权)人：卡普塔水疗中心，
类型：发明
国别省市：
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