本實用新型涉及一種特別適用于我國灌區(qū)末級渠道的跨渠道非接觸式測流系統(tǒng)，屬于非接觸式測流技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國是有著8億畝灌溉面積的農(nóng)業(yè)大國，渠灌面積占灌溉面積的80％左右，因此研究量水精度，使用便捷、農(nóng)民易接受的量水裝置是灌區(qū)迫切期望的管理技術(shù)。

末級渠道量水長期以來一直是水利部門比較辣手的問題。目前我國對末級渠道流量的測定主要采用的是接觸式測流技術(shù)，最為常用的方法為轉(zhuǎn)子式流速儀法、超聲波時差法和量水堰槽測流法。轉(zhuǎn)子式流速儀法的缺點主要是需要人工操作，勞動強度大，而流速儀又存在機械慣性，響應(yīng)速度慢，無法測量快速變化的湍流，對流場分布會產(chǎn)生影響，維護繁瑣，流量較大時無法進行測流等缺點。超聲波時差法使用的超聲波流量計的缺點主要是儀器對水質(zhì)要求較高，儀器必須在清水中工作，水中漂浮物要少，在渾濁的水中或在測量狹窄的渠道(渠寬小于3倍水深)時精度較差。量水堰槽測流法的缺點主要是需要抬高上游渠道的水位，不適宜縱坡小而水流含沙量大的渠道，在北方地區(qū)，量水堰槽也很容易受到渠道凍漲破壞。

由此可見，設(shè)計出一種對我國灌區(qū)末級渠道流量可實現(xiàn)非接觸式精準測量與在線監(jiān)測、適于灌區(qū)廣泛推廣使用的測流方案，是目前急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種灌區(qū)跨渠道非接觸式測流系統(tǒng)，其采用非接觸式單或多固定測點雷達測流技術(shù)，對灌區(qū)末級渠道內(nèi)斷面流量可實現(xiàn)非接觸式在線連續(xù)測流，測流精準度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強，無需人工參與，且具有免維護、防盜、防破壞、防塵、防潮、防凍等特點，成本低，使用壽命長。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種灌區(qū)跨渠道非接觸式測流系統(tǒng)，其特征在于：它包括跨越渠道兩側(cè)、架設(shè)在渠道水面上方的混凝土或鋼制底板，底板上搭建有測流房，測流房內(nèi)的底板上安裝有雷達水位計、至少一雷達流速儀，雷達水位計的探測端通過底板上開設(shè)的水位觀測孔朝向渠道內(nèi)水面并與水平面相垂直，雷達流速儀安裝于保護外殼內(nèi)后，保護外殼安裝在底板上開設(shè)的流速觀測孔上，雷達流速儀的探測端通過流速觀測孔朝向渠道內(nèi)水面并與水平面相傾斜，雷達流速儀、雷達水位計與測流房內(nèi)的控制箱內(nèi)設(shè)置的控制器相連。

當設(shè)置多個所述雷達流速儀時，渠道斷面分割為若干區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的水流流速由相應(yīng)的所述雷達流速儀來測量。

所述保護外殼包括殼體，殼體的一端邊緣設(shè)有固定安裝在所述底板上的裝配板，殼體與裝配板所形成的平面相傾斜。

較佳地，所述雷達流速儀的探測端與渠道水平面形成30°的夾角。

較佳地，所述雷達流速儀為24GHz多普勒雷達流速儀；所述雷達水位計為26GHz脈沖式雷達水位計或超聲波水位計。

所述測流房的房頂還安裝有太陽能電池板、避雷針，太陽能電池板、避雷針與充電控制器連接，充電控制器經(jīng)由蓄電池與所述控制器連接。

所述控制器還與無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備相連，無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與上位機或遠程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器無線通訊。

所述測流房外還安裝有風(fēng)速風(fēng)向儀，風(fēng)速風(fēng)向儀與所述控制箱內(nèi)的所述控制器相連。

較佳地，所述測流房與所述底板為一體式結(jié)構(gòu)，所述測流房設(shè)有防盜門。

本實用新型的優(yōu)點是：

1、本實用新型采用非接觸式單或多固定測點測流技術(shù)，對灌區(qū)末級渠道內(nèi)斷面流量可實現(xiàn)非接觸式在線連續(xù)測流，測流精準度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強。

2、與天然河流的水文監(jiān)測要求不同，農(nóng)業(yè)灌區(qū)人工渠道存在計量問題，因此，本實用新型可采取多雷達流速儀的布設(shè)方式，多固定點的同步測流可實現(xiàn)相控陣式測流效果，極大提高了流速、流量測定的精度和速度。

3、雷達流速儀與水面無接觸，自身無任何轉(zhuǎn)動，不存在機械磨損問題，使用壽命長。

4、本實用新型的操作無需人工參與，跨渠道的測流房土建簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，受水毀影響小，不受污水腐蝕，不受泥沙影響，且具有防盜、防破壞、防塵、防潮、防凍等特點，成本低，免維護，使用壽命長，適于在我國灌區(qū)各種寬度的末級渠道上推廣普及，特別是農(nóng)田水利支斗農(nóng)毛四級渠道。

附圖說明

圖1是測流房的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型在測流房內(nèi)的布局示意圖。

圖3是本實用新型的組成示意圖。

圖4是雷達流速儀的保護外殼立體示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖4所示，本實用新型灌區(qū)跨渠道非接觸式測流系統(tǒng)包括跨越渠道10兩側(cè)，特別是末級渠道兩側(cè)，架設(shè)在渠道10水面上方的混凝土或鋼制底板20，底板20上搭建有測流房30，測流房30內(nèi)的底板20上安裝有雷達水位計60、至少一雷達流速儀70，雷達水位計60的探測端通過底板20上開設(shè)的水位觀測孔(圖中未標出)朝向渠道10內(nèi)水面并與水平面相垂直，雷達流速儀70安裝于保護外殼71內(nèi)后，保護外殼71安裝在底板20上開設(shè)的流速觀測孔(圖中未標出)上，雷達流速儀70的探測端通過流速觀測孔朝向渠道10內(nèi)水面并與水平面相傾斜，雷達流速儀70、雷達水位計60與測流房30內(nèi)的控制箱80內(nèi)設(shè)置的控制器81相連。

在實際實施時，當設(shè)置多個雷達流速儀70時，渠道斷面根據(jù)幾何形狀分割為若干區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的水流流速由相應(yīng)的雷達流速儀70來測量。如圖2，圖2示出了設(shè)置了三個雷達流速儀70的情形，相應(yīng)地，渠道斷面分割為三個區(qū)域，每個區(qū)域的流速安排一個雷達流速儀70來測量。并且由于保護外殼71較大，因此多個雷達流速儀70在測流房30內(nèi)可能無法實現(xiàn)均布，如圖2所示，故在實際實施時，可根據(jù)實際測量需求來合理安排各雷達流速儀70之間的位置關(guān)系。

如圖4，在實際設(shè)計中，保護外殼71包括殼體710，殼體710的一端邊緣設(shè)有固定安裝在底板20上的裝配板72，殼體710與裝配板72所形成的平面之間相傾斜，即當保護外殼71安裝在底板20上后，保護外殼71的軸線與底板20平面相傾斜。

在實際流量施測時，雷達流速儀70的探測端與渠道10水平面形成30°的夾角。實際設(shè)計中，殼體710可設(shè)計為傾斜30度，以便對雷達流速儀70實現(xiàn)快速安裝并有效確保雷達流速儀70的探測端與渠道10水平面形成30°夾角。換句話說，殼體710的傾斜角度可由雷達流速儀70的探測端與渠道10水平面所成夾角角度來確定。

在實際設(shè)計中，雷達流速儀70優(yōu)選為24GHz多普勒雷達流速儀，24GHz多普勒雷達流速儀基于多普勒效應(yīng)進行流速測量，可實現(xiàn)極低流速(0.1m/s低流)檢出響應(yīng)，可進行俯仰角度自動補償功能。雷達水位計60優(yōu)選為26GHz脈沖式雷達水位計或超聲波水位計。

如圖1至圖3，在實際設(shè)計中，測流房30的房頂可安裝有太陽能電池板41、避雷針42，太陽能電池板41、避雷針42與充電控制器92連接，充電控制器92經(jīng)由蓄電池91與控制器81連接。太陽能電池板41經(jīng)由充電控制器92為蓄電池91充電，蓄電池91為控制器81提供電能。

如圖3，控制器81還可與無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90相連，無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)(GPRS、3G/4G、藍牙、WIFI、ZIGBEE、數(shù)傳電臺或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的任一種)與上位機或遠程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器無線通訊。

如圖1，測流房30外還可安裝有風(fēng)速風(fēng)向儀50，風(fēng)速風(fēng)向儀50與控制箱80內(nèi)的控制器81相連。風(fēng)速風(fēng)向儀50可為超聲波式風(fēng)速風(fēng)向儀或機械轉(zhuǎn)子式風(fēng)速風(fēng)向儀。

在實際設(shè)計中，控制器81可具有觸摸式液晶屏，觸摸式液晶屏可顯示末級渠道的實時和歷史流速流量數(shù)據(jù)，并且使用者可通過觸摸式液晶屏對相關(guān)測流參數(shù)進行調(diào)整和設(shè)置?？刂破?1可具有風(fēng)速風(fēng)向?qū)α魉儆绊懙膶崟r自動補償功能和異常流速數(shù)據(jù)自動篩選功能。另外，控制器81可具有低水位自動停測功能，使用者可通過控制器81自行設(shè)置停測水位。

如圖1，測流房30與底板20可為一體式結(jié)構(gòu)，測流房30可設(shè)有防盜門31，在本實用新型中，測流房30具有野外防盜、防塵、防潮、防凍壞等的優(yōu)點，實用性強。

使用時，上位機或遠程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90向控制器81發(fā)送測流指令，控制器81響應(yīng)測流指令，開始對雷達流速儀70、雷達水位計60以及風(fēng)速風(fēng)向儀50進行控制。于是，雷達流速儀70對渠道斷面自身相對的相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的水流速進行測量，雷達水位計60對渠道水位進行測量，風(fēng)速風(fēng)向儀50對現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向進行測量。

當控制器81接收獲取到雷達流速儀70、雷達水位計60、風(fēng)速風(fēng)向儀50傳送來的測量數(shù)據(jù)后，便根據(jù)事先設(shè)定的渠道斷面條件參數(shù)、風(fēng)速風(fēng)向補償系數(shù)等，計算出渠道斷面的每個區(qū)域的分流量，進而計算出整個渠道斷面的總流量，然后將總流量數(shù)據(jù)和所有原始數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備90發(fā)送給上位機或遠程數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器，供相關(guān)人員查看，用于制定生成測流報表等。

本實用新型的優(yōu)點是：

本實用新型采用非接觸式單或多固定測點雷達測流技術(shù)，對灌區(qū)末級渠道內(nèi)斷面流量可實現(xiàn)非接觸式在線連續(xù)測流，測流精準度高，對水質(zhì)適應(yīng)性強，無需人工參與，且具有免維護、防盜、防破壞、防塵、防潮、防凍等特點，成本低，使用壽命長。

以上所述是本實用新型較佳實施例及其所運用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。