基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法

基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法，該方法基于河道上方固定安裝的一個雷達(dá)測流儀實現(xiàn)，包括步驟：測量得到雷達(dá)測流儀所處的海拔高度H及距待測河道斷面的垂直距離w；測量得到各個測量點(diǎn)距河道斷面上的基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離；依次順序?qū)Ω鱾€測量點(diǎn)進(jìn)行測流，其中：對每個測量點(diǎn)進(jìn)行流速測量前，先對雷達(dá)測流儀調(diào)整其水平朝向，再調(diào)整其垂直傾角，以使雷達(dá)測流儀的探測方向正對測量點(diǎn)，從而實施測流。本發(fā)明河道斷面多點(diǎn)測流方法僅基于一個雷達(dá)測流儀，通過水平朝向調(diào)整以及垂直傾角調(diào)整便可對同一河道斷面上多個測量點(diǎn)實現(xiàn)多點(diǎn)測流作業(yè)。
【專利說明】基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種河道流量測算方法，尤指一種基于某個固定點(diǎn)對河道斷面多個測量點(diǎn)實現(xiàn)測流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，河道表面流量的測量多以測量船載ADCP系統(tǒng)來實現(xiàn)。測量船載ADCP系統(tǒng)雖然具有測流速度快、準(zhǔn)確性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但從實際實施中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)河道中有較多漂浮物、水質(zhì)渾濁或水流流速過快時，測量船載ADCP系統(tǒng)所得到的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性便會大大降低，甚至無法正常工作。并且，當(dāng)遇到洪水時，該測量船載ADCP系統(tǒng)也無法對水流流速進(jìn)行及時的測量。
[0003]近幾年，隨著市面上出現(xiàn)的索道式測流儀，隨之產(chǎn)生了一種動態(tài)測流方法，該動態(tài)測流方法可實現(xiàn)對河道斷面的多點(diǎn)測量。但從實際實施中可以發(fā)現(xiàn)，在實施這種測流方法之前需要在河道上方安裝一個索道，安裝索道時需要在河道兩邊各安裝一個固定桿，由此可見，安裝索道很麻煩、成本高，并且，由于索道本身有一定的重力，因而索道自身便無法保持成直線，進(jìn)而造成索道式測流儀不能在直線上運(yùn)行，使得測量結(jié)果會存在一定的偏差，另外還易受風(fēng)力作用的影響。
[0004]對于目前基于固定安裝的測流儀實現(xiàn)的已有固定測流方法，其存在如下缺陷--第一，該固定測流方法基于固定安裝的測流儀只能對一個測量點(diǎn)進(jìn)行測流，該測流儀的探測方向不能改變，但是在地形復(fù) 雜、較寬河道的情況下，河道斷面上任一個測量點(diǎn)的流速無法代表河道整個斷面的流速情況，在實際中，會通過安裝多個測流儀的方式來彌補(bǔ)，但隨之會造成設(shè)備購置成本的增加。第二，當(dāng)水位發(fā)生變化時，實際測定的測量點(diǎn)會偏離原有河道斷面。例如，如圖1，基于固定安裝的測流儀10實施的固定測流方法始終按固有的設(shè)定垂直傾角來進(jìn)行測流，當(dāng)水位為水位I時，測量點(diǎn)為A點(diǎn)，當(dāng)水位從水位I上升至水位2時，實際的測量點(diǎn)變到B點(diǎn)，B點(diǎn)明顯偏離了水位I對應(yīng)的河道斷面(原始河道斷面)，因而，造成測量結(jié)果發(fā)生偏差，無法反映原始河道斷面的真實流速情況。第三，該固定測流方法無法動態(tài)改變測量點(diǎn)，對復(fù)雜情況的應(yīng)變能力低。
[0005]由此可見，設(shè)計出一種能對同一河道斷面上的多個測量點(diǎn)進(jìn)行測量且測量精度聞、偏差小的測流方法是目如急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法，該方法僅基于一個雷達(dá)測流儀，通過水平朝向調(diào)整以及垂直傾角調(diào)整便可對同一河道斷面上多個測量點(diǎn)實現(xiàn)多點(diǎn)測流作業(yè)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法，該方法基于河道上方固定安裝的一個雷達(dá)測流儀實現(xiàn)，該雷達(dá)測流儀通過水平旋轉(zhuǎn)可調(diào)整水平朝向，以實現(xiàn)對同一河道斷面上的多個測量點(diǎn)進(jìn)行測流，并且該雷達(dá)測流儀基于水位變化可調(diào)整垂直傾角，以保證始終基于同一河道斷面進(jìn)行測流，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0009]步驟1:根據(jù)該雷達(dá)測流儀的固定安裝位置，得到該雷達(dá)測流儀所處的海拔高度H及該雷達(dá)測流儀距待測河道斷面的垂直距離w ；
[0010]步驟2:設(shè)定對待測河道斷面上的η個測量點(diǎn)進(jìn)行測流，測量得到每個該測量點(diǎn)距河道斷面上的基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離；
[0011]步驟3:依次順序?qū)Ζ莻€測量點(diǎn)Ai進(jìn)行測流,i = 1,2,...,!!,其中,對每個該測量點(diǎn)的測流包括如下步驟:
[0012]步驟a:基于該測量點(diǎn)Ai距該基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離Ii及該垂直距離W，得到該雷達(dá)測流儀在水面上的投影點(diǎn)分別與該測量點(diǎn)A1、基準(zhǔn)點(diǎn)O的連線之間的夾角a i，從而基于該夾角ai計算出水平旋轉(zhuǎn)角度，以使該雷達(dá)測流儀基于該水平旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)而朝向該測量點(diǎn)Ai所在的方向；
[0013]步驟b:將該雷達(dá)測流儀所處的海拔高度H與當(dāng)前水位的海拔高度hsi相減，求得該雷達(dá)測流儀距離當(dāng)前水面的垂直高度hi，從而基于該垂直高度hi以及該雷達(dá)測流儀在水面上的投影點(diǎn)與該測量點(diǎn)Ai間的距離Li，求得垂直傾角β i，于是該雷達(dá)測流儀基于該垂直傾角β i以及當(dāng)前傾角在朝向該測量點(diǎn)Ai的縱平面內(nèi)進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)動，以使該雷達(dá)測流儀的探測方向正對該測量點(diǎn)Ai ；
[0014]步驟c:對該測量點(diǎn)Ai實施流速測量。
[0015]所述夾角a i經(jīng)由公式
【權(quán)利要求】
1.一種基于固定點(diǎn)的河道斷面多點(diǎn)測流方法，該方法基于河道上方固定安裝的一個雷達(dá)測流儀實現(xiàn)，該雷達(dá)測流儀通過水平旋轉(zhuǎn)可調(diào)整水平朝向，以實現(xiàn)對同一河道斷面上的多個測量點(diǎn)進(jìn)行測流，并且該雷達(dá)測流儀基于水位變化可調(diào)整垂直傾角，以保證始終基于同一河道斷面進(jìn)行測流，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟1:根據(jù)該雷達(dá)測流儀的固定安裝位置，得到該雷達(dá)測流儀所處的海拔高度H及該雷達(dá)測流儀距待測河道斷面的垂直距離w ； 步驟2:設(shè)定對待測河道斷面上的η個測量點(diǎn)進(jìn)行測流，測量得到每個該測量點(diǎn)距河道斷面上的基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離； 步驟3:依次順序?qū)Ζ莻€測量點(diǎn)Ai進(jìn)行測流，i = 1,2,…，n，其中，對每個該測量點(diǎn)的測流包括如下步驟: 步驟a:基于該測量點(diǎn)Ai距該基準(zhǔn)點(diǎn)O的距離Ii及該垂直距離《，得到該雷達(dá)測流儀在水面上的投影點(diǎn)分別與該測量點(diǎn)A1、基準(zhǔn)點(diǎn)O的連線之間的夾角a i，從而基于該夾角ai計算出水平旋轉(zhuǎn)角度，以使該雷達(dá)測流儀基于該水平旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)而朝向該測量點(diǎn)Ai所在的方向； 步驟b:將該雷達(dá)測流儀所處的海拔高度H與當(dāng)前水位的海拔高度hsi相減，求得該雷達(dá)測流儀距離當(dāng)前水面的垂直高度hi，從而基于該垂直高度hi以及該雷達(dá)測流儀在水面上的投影點(diǎn)與該測量點(diǎn)Ai間的距離Li，求得垂直傾角β?，于是該雷達(dá)測流儀基于該垂直傾角β i以及當(dāng)前傾角在朝向該測量點(diǎn)Ai的縱平面內(nèi)進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)動，以使該雷達(dá)測流儀的探測方向正對該測量點(diǎn)Ai ； 步驟c:對該測量點(diǎn)Ai實施流速測量。
2.如權(quán)利要求1所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于:所述夾角a i經(jīng)由公式
3.如權(quán)利要求1所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于: 對于第一個進(jìn)行測流的所述測量點(diǎn)，所述水平旋轉(zhuǎn)角度基于所述雷達(dá)測流儀的初始水平朝向和針對該第一個進(jìn)行測流的所述測量點(diǎn)求出的所述夾角求得； 對于其它所述測量點(diǎn)，所述水平旋轉(zhuǎn)角度基于針對當(dāng)前所述測量點(diǎn)及上一個所述測量點(diǎn)分別求出的所述夾角求得。
4.如權(quán)利要求1所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于: 所述垂直傾角β i經(jīng)由公式
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于: 所述雷達(dá)測流儀包括測流箱體，該測流箱體的前端安裝有多普勒雷達(dá)流速傳感器、攝像頭，該測流箱體內(nèi)設(shè)有測流控制電路，該測流控制電路包括微處理器、傾角傳感器，該測流箱體經(jīng)由傾角調(diào)節(jié)器活動安裝在水平旋轉(zhuǎn)器上，該水平旋轉(zhuǎn)器置于底座上，該傾角調(diào)節(jié)器、該水平旋轉(zhuǎn)器、該多普勒雷達(dá)流速傳感器、該攝像頭、該傾角傳感器與該微處理器連接。
6.如權(quán)利要求5所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于: 所述測量點(diǎn)的當(dāng)前水位的海拔高度通過所述雷達(dá)測流儀上安裝的液位傳感器獲知，或者所述雷達(dá)測流儀通過無線傳輸電路接收所述測量點(diǎn)的當(dāng)前水位的海拔高度。
7.如權(quán)利要求5所述的河道斷面多點(diǎn)測流方法，其特征在于: 所述雷 達(dá)測流儀的當(dāng)前傾角經(jīng)由所述傾角傳感器測得。
【文檔編號】G01S13/88GK103792533SQ201410027292
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】尹憲文, 李玉奎 申請人:北京艾力泰爾信息技術(shù)有限公司