马磊[1]2011年在《河套灌区灌溉用水量的测量及管理系统的研究》文中进行了进一步梳理本文结合河套灌区现有的管理手段，研究了灌区自动化、信息化管理的问题。根据明渠水流运动学原理研究了巴歇尔量水槽流量的测量方法，提出了理论计算公式。并通过实验，检验了理论公式的正确性。研究了巴歇尔量水槽喉道宽度、几何尺寸、安装方法和水流特征对流量的影响。得出巴歇尔槽量水过程中上下游水位变化与流量之间的关系，分别推导出在两种不同情况下流量的计算公式。在此基础上，提出了巴歇尔量水槽的标准设计方案。本文研究和搭建了灌区自动化管理系统。探讨了GPRS发展历程、特点及其数据传输协议。GPRS是在GSM移动通信网络基础上发展起来的网络技术，其可靠性、传输速率、使用成本都优于GSM网络。在对GPRS网络深刻认识的基础上，提出基于GPRS灌区明渠流量测量系统结构框架。重点研究了GPRS无线传输模块、明渠流量计、灌区闸门控制和视频监控系统。本文采用的通信模块是北京捷麦G200系列GPRS模块，对该模块硬件安装方法、工作参数设置和软件运行流程进行了研究。根据灌区测流实际情况，论文采用WL-1A型明渠流量计，设计出WL-1A型明渠流量计和巴歇尔槽配合使用测量明渠流量方案。闸门控制和视频监控系统是灌区管理系统一个重要组成部分，对于闸门系统的研究和设计也是本文的重要研究内容。对闸门所需硬件进行了选型，包括传动部分、电源、安全保护装置等，并且给出了各部分硬件连接图。闸门控制和视频监控系统能够做到远程控制和监控，这样可以缩短设备维护时间、提高系统运行效率、节省人力、物力和财力。系统上位机软件设计也是本文的重要研究内容之一。上位机软件程序是通过Visual Basic6.0来编写，其中包括上位机串口通信、数据自动采集、现场设备遥控和历史数据查询。串口是数据采集和现场设备遥控的通讯口，利用它来获取GPRS网络上的数据，通过MSComm控件来操作串口。历史数据查询利用VB调用数据库来实现。上位机软件可以实现数据采集、数据显示和报表打印等功能，用水户可以通过Internet网络查询水费、灌溉时间等，灌区管理向着更透明、更直观、更快捷的趋势发展。
曹涌[2]2002年在《明渠流量测量系统的研究与开发》文中研究说明明渠(Open Channel)流动指的是具有自由流动表面的水流形式。本文所描述的明渠流量测量系统是用于对属于明渠流动范畴的城市和工矿企业的污水排放进行流量计量的。该流量测量系统采用卡发基水槽作为一次敏感器件实现了流量／水位的信号转换，并通过浮子—杠杆测量机构和磁阻式角度传感器对水位信号进行拾取并转化为电压信号输出。以单片机应用系统为核心的智能测量仪表负责对传感器的电压输出信号进行采集和处理，计算和显示出被测水流的瞬时流量和累积流量，并可根据所设定的单价实现水费的自动计价。本文对槽式流量测量的基本原理、卡发基槽和浮杆测量机构的设计、角度传感器的信号转换以及流量计算公式的推导做了全面的阐述；详细介绍了智能仪表应用系统的硬件电路设计和应用软件的开发及仿真调试；最后对测量系统的各项误差进行了分析和计算。
王龙山[3]2013年在《一种改进型明渠流量计系统低功耗的研究》文中认为在生活水平不断提高和物质基础充分发展的今天,越来越多的人们开始关心赖以生存的地球,意识到了人与环境应该和谐发展。但是随着近百年工业的发展,地球的生态环境受到了巨大的破坏,水资源也不例外,仅占总量0.6%可为人类所利用淡水资源也受到了巨大威胁。在信息时代的今天,物联网概念提出后新技术如雨后春笋般层出不穷。新型传感器技术的出现使得对物理世界的信息感知元件越来越微型化智能化,无线通信技术的发展使得数据传输更加安全可靠便捷,嵌入式软硬件技术的发展使得便携式仪器的开发更加方便和实用,等等。这些新技术的出现、发展和完善对新产品的不断涌现都起到了推波助澜的作用。利用先进的技术对水资源进行保护是一个过于庞大的课题,根据实验室课题组现有条件和相关经验,本课题主要开发和改进一种关于明渠流量计量方面的仪器仪表系统。明渠主要用在工业废水排污、农田灌溉等方面,国内外对其流量的计量大多采用电磁式流量计、超声波流量计等,虽然在一定时期和一定程度上对流量检测起到了较大作用,但是仍然存在着设备昂贵、安装复杂、维护困难及精度不高等缺点和不足,加上有些地方的监测点偏远荒芜,不适合人员长期驻守监测。另外,原先设计的明渠流量计装置功耗较大,系统性能升级空间局限,不能进行网络扩展,没有配套的信息管理平台等不足。因此,本课题研究的改进型明渠流量计测量系统能够可以很好的克服这些不足,把新技术应用其中,可以最大程度的满足总体要求。本课题的设计在查阅众多相关资料和分析大量计量系统之后,针对上述的缺点和不足,提出了数字化采样计量、多点式采集提高精度、无线数据传输技术、嵌入式软硬件以及系统低功耗的设计要求,改进实现了整个系统的低功耗；选用32位处理器,提升处理性能；将无线传感网络融入其中；优化系统的软件程序；设计了配套信息理平台；提出系统应该具有反馈功能。设计内容包括了基于太原理工大学之测控技术研究所自主研发的MFC系列采集芯片(专利号：BS.05500062.2)的采集单元电路,基于CC2430的ZigBee和M23的GPRS的无线传输模块电路,基于STM32处理芯片的处理单元及外围电路,基于LabVIEW的上位机的信息管理平台,系统的反馈控制功能单元电路,整体实现了对明渠流量数据的系统化监测,并用实验结果验证了本课题的设计内容。若将本课题设计改进的改进型明渠流量计测量系统应用到实际中,不但可以大大减少对明渠水位流量监测过程中投入的人力物力,适合我国现阶段的需求,能为水资源环境保护起到一定监管作用,为实现“美丽中国”添砖加瓦。
苏星[4]2009年在《明渠流量自动测量系统的研究与设计》文中研究表明为实现灌区科学用水和计划用水,采用先进的测水量水技术,是灌区现代化管理的需要和发展趋势。从国外引进的先进量水仪表虽测量精度高,但价格昂贵,难以推广使用。随着单片机技术的普及和广泛应用,利用其体积小、价格低、功能强、可靠性高等独特的优点,研究单片机技术应用于渠道量水自动化技术,开发功能先进的量水二次仪表,对实现灌区自动化和信息化管理具有重要的理论意义和应用价值。本论文根据目前灌区量水技术的发展趋势和国内实际应用的特点和要求,采用单片机技术,设计了一套用于灌区明渠量水槽的流量测量系统,该渠道量水系统应完成以下几项功能:(1)数据处理功能(2)实时时钟/日历显示功能(3)复位功能(4)系统掉电保护功能(5)数据无线自动通讯功能根据以上提出的系统功能需求,本论文确定了系统的整体思路,提出了系统的总体设计方案,完成了流量测量系统的硬、软件设计,具体工作如下:在硬件方面,从器件的选型到各主要功能模块电路部分的设计思想、工作原理都做了详细的叙述,并给出了各模块的电路连接图;主要包括:数据采集与处理模块、电源模块、时钟/日历模块、显示模块、通讯模块等。在软件方面,运用C51高级语言,采用了模块化、结构化的程序设计方法,并给出了各模块的程序设计流程图和部分程序代码。在数据采集模块中,对数据进行了数字滤波处理,避免了数据采集过程中的随机干扰。系统在硬、软件设计中,为了提高系统的可靠性和稳定性,都充分考虑了系统抗干扰措施。在硬件电路设计中,采用了看门狗芯片,使系统具有故障自动恢复功能,有效的防止了程序“弹飞”而进入“死循环”状态,从而保障了系统运行的可靠性。最后,经过调试试验证明:该流量测量系统具有测量精度高、可靠性强等特点,有着广阔的开发应用前景。另外,对论文进行了总结,同时指出了系统设计的不足和改进思路,为进一步研究打好基础。
栾石柱[5]2014年在《基于巴歇尔槽的早期溢流检测系统的研究》文中认为随着油气勘探开发领域的扩大，油气钻井复杂性和深度在不断增加，这对井控技术提出了更高的要求，而溢流检测技术作为井控技术的关键，其作用十分重要。及时准确地发现溢流，将为排除溢流、重建压力平衡赢得宝贵的时间，大大降低了二次井控的难度，有效保证了钻井作业的安全。近些年来，溢流检测技术取得了长足进步。目前国内外钻井作业主要采用的溢流检测技术包括：钻井液池（泥浆池）液面检测技术、流量差法、井筒环空液位检测技术、气侵检测技术、随钻溢流检测技术、多参数综合检测分析系统、综合录井检测技术等。本文详细分析了以上方法的适用条件、优点和不足及现场应用情况，针对目前钻井现场使用最广泛的泥浆池液面检测技术所存在的检测不及时、不精确的问题，及传统钻井液返出流量测量的局限性问题，提出了以流量差法为基础的基于巴歇尔槽的早期溢流检测系统。巴歇尔槽在测量农业用水、工业用水和上下水的流量测量方面应用广泛，本文首次提出基于巴歇尔槽测量返出钻井液明渠流流量。与泥浆池液面溢流检测法相比，本系统具有更高的检测可靠性；且因其在地面返出管线的前端安放并检测，所以其检测的实时性更好；同时，这种检测方式也解决了传统流量差法需满管等条件下测量返出量的局限性问题。论文的主要研究内容及研究成果如下：1.通过对现有溢流检测技术的详细调研，提出了基于巴歇尔槽的早期溢流检测系统的设计方案。系统基于流量差法实现，是以明渠流量计来检测钻井液返出明渠流量。2.阐述了系统选择巴歇尔槽作为其明渠流量辅助测量设备的原因；依托实验室钻井循环模拟装置，通过巴歇尔槽及其配套超声波流量计对其改造，完成了基于巴歇尔槽的溢流检测系统的硬件设计。3.通过室内实验及ANSYS有限元软件的数值模拟实验的分析，在综合考虑了钻井现场实际情况的基础上，完成了巴歇尔槽的型号及结构的优选；在充分考虑溢流检测的影响因素的前提下，结合室内实验及ANSYS数值模拟实验分析，建立了基于巴歇尔槽的流量差溢流检测模型；并以此为基础，借助VB、C#等程序开发环境编制了系统软件，最终完成了具有溢流结果检测及可靠报警功能的早期溢流检测系统。依托实验室装置开展了测试实验，结果表明本文设计的溢流检测系统的应用效果达到了预期目的，也为此类装置近一步现场应用奠定了基础。
赵娜[6]2008年在《非满管污水流量计的研究》文中提出烟气、废液、污水等的排放严重污染大气和水资源,严重威胁人类生存环境。环境保护已经成为我国经济持续发展的基本国策,在国家环境保护政策推动下,企业对环保工作越来越予以重视,环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制。废液、污水排放到江河湖泊,使水资源遭到破坏,本来已经很紧张的水资源更是雪上加霜,排放量控制管理已是刻不容缓的任务。废液、污水的流量测量亦是困难的测量,它有介质脏污,口径大,形状特殊,压头低,非满管流等等特点。传统流量计在使用时一般情况下要求为满管测量,用于非满管管道流量测量时,则会产生测量误差,使测量精确度降低。本文以非满管污水流量测量为研究对象,针对传统流量计测量非满管有误差的问题,提出了将流速传感器与液位传感器相结合的方法。文中对该非满管流量测量方法进行了理论计算,并根据实际需要分别选用磁致伸缩液位仪和电磁流量计。磁致伸缩液位仪是根据磁致伸缩原理制成,可将液位的测量转换为时间的测量,具有较高的测量精度。并且由于其非接触的工作原理,磨损小,寿命长,非常适用于污水这样有腐蚀性的介质测量。论文详细介绍了磁致伸缩液位仪的工作原理,并设计了磁致伸缩液位测量的硬件电路,编写液位测量、流速测量及流量计算的相关软件程序。通过反复实验验证,该测量方法可以较好的实现非满管流量测量,能有效地提高测量精确度。非满管污水流量的测量将在生产生活中有广泛的需求,该测量方法具有很强的实际应用意义,其发展前景十分广阔。
兀伟[7]2005年在《GSM短信息系统在明渠测流中的应用》文中提出本文结合“水利部948课题”,研究了U形渠道的测流问题。利用边界层理论研究了U形渠道直壁式量水槽流量的计算方法,提出了理论计算公式,通过试验,检验了理论公式的正确性,该理论公式为长喉道测流槽的理论计算奠定了基础。研究了U形渠道直壁式量水槽的喉道长度、渠道倾角、坡降对流量的影响,得出了渠道倾角和坡度对测量计算结果影响不大的结论,得出了较优的喉道长度计算公式。提出了U形渠道直壁式量水槽的标准设计。 本文研究了明渠自动化测流系统,探讨了GSM的短信息、短信息分类、短消息网络结构及传输过程、短消息发送和接收模式和用于发送和接收短信息的AT指令,提出基于GSM短信息灌区流量测量系统结构框架。重点研制出了流量测量仪器和传感器。此仪器能够适应在灌区无供电、无通讯、无人值守以及自然条件差的情况下使用。该系统的特点是可以实现水位的自动采集、自动传输、计量计费、统计报表以及用户结算等。通过调研,根据灌区实际提出了浮盘式水位传感器,并对其安装方法和调零方法进行了研究。通过试验对其灵敏度、精度进行了检验。结果表西安理工大学硕士学位论文明浮盘式水位传感器精度高、价格便宜、使用方便.与目前灌区所使用的其他传感器相比,其造价约为其他传感器的叁分之一,传感器分辨率可以达到1毫米,是精度较高的一种。对灌区流量测量仪(RTU)硬件进行了设计。本着“满足功能、降低成本、节约能耗”的原则,进行了硬件规划,确定了IZC的总线结构:根据结构的需要进行了器件的选型,包括CPU、存储器、A/D芯片、实时时钟、GSM芯片组和电源部分,给出了接口电路连接图。 进行了测流仪的软件设计和上位机软件设计.测流仪以单片机为处理器,采用C语言与汇编语言混合编程,根据使用频度,正常使用的采集、存储和发送部分采用按顺序结构化编程,不常使用的调试部分采用中断编程。上位机软件主程序通过C++ Builder来编写,主要是操作串口和数据库。串口是数据采集的通讯口,利用它来获取GSM网络上的数据,采用Microsoft提供的API函数来操作串口。数据库部分由Access来建立空表,然后由C++完成数据的录入、计算和查询等功能.关键词:明渠测流U形渠道边界层理论GSM短信息传感器测流仪 本研究得到了水利部“948”计划技术创新与转化项目(C几00302),关中灌区改造工程世行贷款项目(新技术推广类)(GllP·JHQOM一C:)的资助。
王慧聪[8]2015年在《压力式明渠流量在线自动检测系统》文中研究说明众所周知，我国是一个拥有十叁亿人口的大型发展中国家，我国的28000亿立方米的淡水资源平均到每位人身上，只达到了世界人均水平的25%，是世界上最缺乏淡水资源的国家之一，现在环境的污染以及不科学的用水都在造成水资源的高度浪费。而且农业生产在我国一直占有重要的地位，灌溉用水占了农业用水的很大比重，农田灌溉的不合理也是造成农业用水浪费的主要原因。由于明渠流量测量在农田灌溉中占有至关重要的作用，直接影响着农田灌溉的用水效率和灌区管理的能力，所以研究一种新型的明渠量水设备和方法是确保减少农田水资源浪费的重要手段。现阶段存在的各种测流设备和装置有的成本高，有的安装使用复杂，有的要求操作人员技术水平高等，使用都有局限性。所以根据分析我国量水现状，以及参阅大量文献后，本论文提出设计了一种压力式明渠流量在线自动检测系统。本装置点流速的测量是基于伯努利方程，结合左右移动的传动机构，实现点流速到线流速到面流速的测量，并且通过―流速面积法‖得到流量。本系统主要包括自主研制的测流装置、机械传动机构装置、单片机、步进电机、上位机五部分。本文详细的介绍了压力式明渠流量在线自动检测系统的整体结构设计、测流装置的设计、机械传动机构的设计、硬件电路的设计、软件的设计、以及试验和数据分析，主要完成了以下几项内容：（1）针对测流现状以及其他测流装置存在的问题，根据本系统的使用需求，设计研制了一种压力式测流装置，并组成了一个可以实时检测和监视的测流系统。（2）设计了该测流系统的机械机构，包括测流装置的外部结构和机械传动装置的结构。（3）设计了本测流系统的硬件电路部分，主要有：信息采集模块、传动模块、电源模块和显示模块，包括元器件的选择，电路的设计，PCB电路板的制作。（4）编写了本系统软件部分的程序，包括下位机和上位机软件，以及二者之间的通信软件。（5）对系统的硬件和软件分别进行了调试，完成调试后操作了试验，分析了试验数据，证明了此系统的可行性和准确性。（6）根据本设计的过程和心得提出了改进方案和未来展望。该测流系统操作简单，受外界条件干扰小且适用性强，成本低，减少了人力浪费，实现了测流的完全自动化，对明渠流量自动化检测行业提供了参考和使用价值。
王成李[9]2014年在《明渠流量测量方法及装置研究》文中研究表明明渠广泛运用于工业废水、城市污水、农业灌溉及公路排水系统中。目前，国内外对于明渠流量测量广泛采用流速面积法，但该方法测点多，测量时间长，严重影响了测量的效率。针对以上不足，本文研究了明渠断面的流速分布特征，提出了一种新型明渠流量测量方法，并设计了测量装置。为了研究明渠断面流速分布，首先通过Solidworks建立了叁维模型，采用CFD方法进行了数值模拟，设置不同的入口流速及壁面粗糙度，研究了壁面粗糙度对流速分布和水深的影响。然后根据计算结果分析了断面流速分布的特点，采用最小二乘法建立了断面流速分布模型，并通过实验验证了模型的可靠性。在建立明渠断面流速分布模型的基础上，提出K修正系数的明渠断面流量测量方法，设计了明渠流量测量装置。装置采用模块化的设计思路，实现了测量系统的硬件和软件设计。在硬件方面设计了PLC控制及其外围电路、特征点定位电路、流速测量电路及液位测量电路，用于断面流速、液位信号的处理；在软件方面设计了PLC控制软件程序，实现信号采样及数据传输；同时采用LabVIEW设计上位机软件，用于明渠断面流量的计算，并实现可视化的实时监控与数据共享。对设计的装置样机进行实验研究，与堰槽经验公式法及流速面积法测量的结果进行了对比，结果表明该明渠流量测量方法的测量误差优于其他两种方法，可作为明渠流量计的校准装置。最后，针对明渠流量测量不确定度评定的不足，将拟合的流速分布模型引入不确定度评定中，有效的解决了边壁流速盲区、测点和垂线数不足引入的不确定度分量，实现了测量装置的不确定度评定，结果表明该评定方法具有足够的准确性。
翟玲[10]2008年在《污水流量测量系统的设计》文中提出本文提出了一种以超声波技术、单片机技术和GPRS(General PacketRadio System)传输技术为核心的污水流量测量系统,在稳定性、扩展性、实用性以及功能、价格、精度等方面与传统的污水流量系统相比有着突出的优势。传统的污水流量测量系统很多是利用液位传感器和巴歇尔槽构建测量系统的方案,但其稳定性差,具有可靠性低、操作烦琐等缺点,已不能满足越来越苛刻的现场应用的要求。因此,进行污水流量测量方面的研究和开发有着十分重要的意义。本文在查阅大量相关文献,总结前人研究工作的基础上,根据实际情况,在能够满足现场应用需要的条件下,提出了一套以AT89C51单片机为核心的污水流量测量系统,通过超声波传感器采集液位和流速,将采集到的水位数据和流速数据经AT89C51处理器处理后传送到处理器的串口,通过其串口控制GPRS无线通讯模块接入Internet网络,并将数据传送到指定了地址(固定IP地址或域名)的监控中心主机,从而实现了对污水流量的远程无线监测和数据存储。论文完成了污水流量测量系统的软件、硬件设计。主要工作有:硬件方面:提出了一种超声波液位传感器和流速传感器的电路设计方案;设计了基于处理器AT89C51的硬件平台以及它与模数转换器TLC2543C、存储器EEPROM2864及SRAM6264、液晶显示模块、RS232和GPRS模块等的接口电路;软件方面:完成了液晶显示、串口通信等程序设计,进行数据处理程序的调试,并依照GPRS的基本原理,实现了TCP/IP通信,完成了在客户端的应用程序的开发,并给出了程序设计流程图。最后,对本文所做的工作进行了回顾和总结,指出了系统的有待完善的地方和进一步改进的方向。本文设计的污水流量测量系统实用方便、成本低廉,具有多样的应用场合与广阔的发展前景。
参考文献：
[1]. 河套灌区灌溉用水量的测量及管理系统的研究[D]. 马磊. 内蒙古科技大学. 2011
[2]. 明渠流量测量系统的研究与开发[D]. 曹涌. 合肥工业大学. 2002
[3]. 一种改进型明渠流量计系统低功耗的研究[D]. 王龙山. 太原理工大学. 2013
[4]. 明渠流量自动测量系统的研究与设计[D]. 苏星. 西北农林科技大学. 2009
[5]. 基于巴歇尔槽的早期溢流检测系统的研究[D]. 栾石柱. 东北石油大学. 2014
[6]. 非满管污水流量计的研究[D]. 赵娜. 北京化工大学. 2008
[7]. GSM短信息系统在明渠测流中的应用[D]. 兀伟. 西安理工大学. 2005
[8]. 压力式明渠流量在线自动检测系统[D]. 王慧聪. 太原理工大学. 2015
[9]. 明渠流量测量方法及装置研究[D]. 王成李. 中国计量学院. 2014
[10]. 污水流量测量系统的设计[D]. 翟玲. 太原理工大学. 2008