近几年来,随着经济的快速发展,我国正由农业大国向工业大国的转变,但我国依然是一个缺水的国家,尤其是农业用水量占全国用水量的70%以上,水资源的短缺已经成为制约我国农业发展的一个重要因素,传统的量水制度不健全,而且对用水缺乏有效的管理,这些都是造成水资源大量浪费的原因。因此,对灌区用水进行实时监测和科学有效的管理是灌区的发展方向,也是推动灌区自动化、信息化发展的重要措施。如何研发出自动化程度高、测流精确、价格低廉、性能稳定、携带方便的测流装置对明渠进行测流至关重要,也是我国实行最严格水资源管理制度的重要基础。
本文根据灌区量水的研究现状、发展趋势以及目前的实际应用情况,研究并设计了一种便携式明渠自动测流装置。该便携式自动测流装置根据流速面积法,采用自主研发的便携式流量传感器,测出多点水位、流速信号,并将其送入上位机进行处理,在上位机上可以输入渠道断面参数,最终在上位机以及二次仪表上直接显示出渠道的水位、流量值,让人们直观的了解到当前明渠的流量,达到自动测流的目的。本文主要工作包括以下内容:
(1)自主研发的压力式流量传感器
根据伯努利原理一流体的机械能守恒,即动能、重力势能、压力势能之和等于常数这一基本原理,选用10组共20个压力传感器,两两一组,处在同一水平高度,即保证了重力势能一样:一个正对水的冲力,测出水流的动力势能;另一个与水流方向垂直,测出这一点水流的静水压力势能。最后根据伯努利方程算出流速。根据这一思路设计了该流量传感器硬件电路,包括主控制电路、供电电路、信号采集电路、液晶显示电路、通信接口电路。传感器的软件设计则采用了C语言对其进行模块化编程,最终实现流量传感器的功能。本便携式流量传感器具有携带方便、测量精度高、功耗低、集成化程度高、自动采集水压信号、稳定可靠。
(2)上位机监控软件的设计
运用Visual Basic语言进行上位机软件的编制,实现上位机对水位、流量信号进行实时监控,以达到自动测流的目的。上位机监控软件具有以下功能:①适合不同断面类型的明渠渠道水位、流量监测,在上位机上输入断面渠道参数,选择不同类别的流量计算公式,最终实现流量的计算;②能同时显示水位深度与流量,并把这些数据保存起来,随时查看。
整个装置经...
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