專利名稱：一種取水計量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水量計量儀器，尤其涉及一種孔流型取水計量儀器。
迄今為止，測量涵閘的流體測量都是用人工流速儀進(jìn)行測量，用這種儀器測量只能測出瞬時的流速，累計流量要從瞬時流速乘以時間和過水面積才能算出，這樣即費時、費人、費物。還未見有方便可靠而又能保證一定精度的測量涵閘的(孔流型)流量的裝置。
我國是一個水資源短缺的國家，全球利用水資源和保護(hù)水資源已成為當(dāng)前重大的任務(wù)，所以儀器儀表作為一種監(jiān)測管理工具，能為水資源的管理提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，其重要性是不言而喻的。現(xiàn)在水量管理是粗略的計算流量，導(dǎo)致對水資源無法進(jìn)行有效管理，特別現(xiàn)在對農(nóng)業(yè)用水一塊，更難精確地算出累計流量，給江河湖庫的管理單位帶來很多的不便，與地方及用水單位、農(nóng)戶的矛盾經(jīng)常發(fā)生。
本實用新型的目的是提供一種方便可靠而又能保證一定精度的測量涵閘的(孔流型)流量的裝置，從而提供一種比較精確的計算用水量的工具。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種取水計量儀，其特征是包括距離測量儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和微處理器等組成，距離測量儀的測量頭安裝在控制孔流的涵閘板近旁的框架上，而且距離測量儀的輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的輸入，微處理器的輸出端連接外設(shè)如數(shù)字顯示裝置。
取水計量儀(孔流型)它是利用電子測距儀(距離測量儀)測出閘門的啟閉高度，并通過信號輸入端送入微處理器進(jìn)行處理。電子測距儀測出的數(shù)據(jù)是有一定精度的，達(dá)到1-2％以內(nèi)，再加上微處理的處理，整個儀器的精度可以達(dá)到5％之內(nèi)。所以在我國水資源的管理上特別在農(nóng)業(yè)用水上、以及排污計量上，其精度完全可以滿足我國水利系統(tǒng)計量管理的要求。
取水計量儀(孔流型)的安裝很方便，很適合城鄉(xiāng)管理單位使用。只要把測距儀安裝在可視的閘門上或可視可變的絲桿旁通過連接線到微處理器即可。
我們知道一定流體的流動，遵循孔流計算公式，每取水點流體都有其對應(yīng)的水位差，流速在理想的狀態(tài)下，加以修正是為一定值的。
在上下游水位不等的情況下，流體通過涵洞口遵循孔流計算公式Q=μ3a′H]]>μ3=0.6～0.18l/h其中μ為流量系數(shù)，a｀為過水面積，H為水位差，h為閘門的開啟高度。
閘門在開啟到不同高度時，其涵洞口的截面積也隨之變化，于是我們就利用測矩儀這一有效工具，測得涵洞口開啟的高度，從而達(dá)到求得涵洞進(jìn)口閘孔過水面積的目的。涵洞口的規(guī)格一般分為圓形和方形，其全開啟時的形狀(高度、寬度以及面積)也有一定值，我們利用測得的開啟高度，將過水面積計算出來。當(dāng)水流在不斷流淌過程中，上下游的水位引起變化，其趨勢是必然引起流量系數(shù)的隨之變化，上下游水位差越大，流量系數(shù)就要大些；反之，流量系數(shù)則要小些。這就需要我們根據(jù)不同的情況，將流量系數(shù)根據(jù)實際在μ3的范圍內(nèi)(0.6～0.18內(nèi))進(jìn)行修正。一般在現(xiàn)場進(jìn)行修正，更能保證測量精度。
本實用新型具有以下特點1．取水計量儀(孔流型)只要在μ3修正準(zhǔn)確，可以運(yùn)行的精度在規(guī)定的范圍內(nèi)，這種精度完全可以滿足水資源的管理的需要，特別在農(nóng)業(yè)用水這一塊更容易滿足精度需要。
2．本實用新型的穩(wěn)定性、重復(fù)性、可靠性好。以穩(wěn)定性來說該儀器的主要動作控制部分是測距儀測量被測閘門的啟閉位置，測距儀本身是有一定的精度和固定安裝在一定位置上，所以其穩(wěn)定性是能達(dá)到指標(biāo)的；閘門的啟閉是由羅紋絲桿控制的，閘門受絲桿的支配不可能上下滑動，所以閘門固定在一定的位置也是很穩(wěn)定的。
3．本實用新型的硬件是集成化，微處理器軟件的編程考慮到水利部門的使用，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。
4．本實用新型在安裝上方便，只要在可視的動態(tài)物件垂直方向的上方安裝測距儀，可以保證測距的精度?？梢晞討B(tài)物件選用如閘門絲桿或閘門板等作為測距參考點。并將測距儀輸出連接至微處理器主機(jī)、輸入有關(guān)數(shù)據(jù)即可測量。經(jīng)微處理器處理輸出至顯示屏上顯示出閘門開啟高度，年、月、日、時、分，秒、累計流量等參數(shù)。
5．本實用新型以電子測距儀為基礎(chǔ)，又以集成電路為主板，所以性能價格比高。全國和水網(wǎng)省分的應(yīng)用面很廣，可望獲得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖和通過實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖圖3為在閘門上安裝的結(jié)構(gòu)示意圖江河湖庫的圍埂、庫壩底部的過水涵洞，經(jīng)過閘門的開啟供下游的明暗渠過水通道供水，在農(nóng)村通過明渠用于農(nóng)業(yè)灌溉和部分的農(nóng)民用水。圖3中給出閘門的正視圖及電子取水計量儀(孔流型)的安裝位置，只要把測距儀(或測距儀的探頭)1安裝在閘門2的框架上，并可測量閘門的運(yùn)動或絲桿3的移動位置，要求被測量的可視可動部件(閘門板或絲桿上一位置)與測距儀的離開距離為50公分以上。測距儀可以采用紅外(光電)測距儀，亦可以采用微波、超聲測距儀等，不同的測距儀可以得到不同的測量精度。上述要求可以保證測距儀對被測物件的準(zhǔn)確性和精度。本實施例采用超聲電子測距儀45型或60型。測距儀與微處理器裝置的信號連接可直接以導(dǎo)線連接，亦可以紅外或無線傳輸方式，只要在測距儀的輸出和微處理器主機(jī)的輸入端再接有匹配的發(fā)射接收器件和調(diào)制解調(diào)芯片。
圖1、圖2的線路圖及其框圖中，由測距儀的輸出連至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，再由微處理器對實測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以通過串行口連接計算機(jī)或外設(shè)設(shè)備，也可以直接通過液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)。微處理器還通過控制線控制測距儀的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)然，微處理器還有附設(shè)的存儲器、時鐘、鍵盤和提供其工作的工作電源。
如圖2所示，亦以常規(guī)電路構(gòu)成，微處理器U1選用8031，數(shù)模(A/D)轉(zhuǎn)換電路U4為MC14433，存儲器U5 U6從測距儀的信號輸入端輸入，經(jīng)微處理器運(yùn)算和處理后一方面給時間繼電器到測距儀進(jìn)行定時的信號并取得閘門啟閉變化的數(shù)據(jù)，另一方面微處理器輸出端至液晶顯示器U9(LCD)和RS-232串行口，微處理器接有相應(yīng)的外設(shè)--數(shù)字存儲器，時鐘U8，鍵盤，電源提供。模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得微處理器可以運(yùn)算的數(shù)字信號，在經(jīng)微處理器后，把所測孔閘板高度，累計流量等結(jié)果送到數(shù)據(jù)存儲器存儲，再送到顯示器顯示，通過232串行口經(jīng)有線或無線將所測參數(shù)，發(fā)送到指揮信息中心，由水資源管理部門進(jìn)行監(jiān)測和現(xiàn)代化管理用。微處理器開始工作時發(fā)出信號使J1接通，測距儀開始檢測，微處理器通過所設(shè)定程序自動運(yùn)算給出水量數(shù)字。
工作電源為開關(guān)電源并經(jīng)過三端穩(wěn)壓器后供測距儀或微處理器工作，此為常規(guī)電路，在圖中沒有給出。
權(quán)利要求1．一種取水計量儀，其特征是包括距離測量儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和微處理器等組成，距離測量儀的測量頭安裝在控制孔流的涵閘上方，距離測量儀的輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的輸入端，微處理器的輸出端連接外設(shè)。
2．由權(quán)利要求1所述的取水計量儀，其特征是所述距離測量儀為超聲電子測距儀。
3．由權(quán)利要求1、2所述的取水計量儀，其特征是測距儀與微處理器裝置的以紅外或無線傳輸方式連接。
專利摘要一種取水計量儀,包括距離測量儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和微處理器等組成,距離測量儀的測量頭安裝在控制孔流的涵閘板近旁的框架上,而且距離測量儀的輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路,數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的輸入,微處理器的輸出端連接外設(shè)。
文檔編號G01F1/56GK2329949SQ9822658
公開日1999年7月21日 申請日期1998年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月23日
發(fā)明者陳國強(qiáng), 黃中法, 魏龍剛, 陳靜 申請人:陳國強(qiáng)