CN111830280A - 一种流速流量监测方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流速流量监测方法、系统、计算机设备及存储介质，可以实时监测预定渠道内的水文信息，并对所述水文信息计算处理，然后得到水文数据；接着对所述水文数据进行处理解析，得到对应的流速流量数据，并将所述流速流量数据存储起来；同时将所述流速流量数据上传至云端供用户查询；以此让船舶上的工作人员可以实时查询到各渠道中的流速流量，从而使船舶人员根据水情变化提前采取应对措施，以此保证船舶的航行安全；且通过简单而又经济的监测计量手段，实现远程实时监测的目的，进而实现良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及河流流域测量领域，具体涉及一种流速流量监测方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
流域的水情变化主要表现为水位的升降、流速的快慢、流量的增减、泥沙的多少以及河水的水温和冰情变化等，其变化规律对航道安全具有重要意义，各种水情的变化都有可能影响到航行的安全。因此，很有必要对航道流域的流速流量进行监测，以此保证实时观察流域的水情变化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种流速流量监测方法、系统、计算机设备及存储介质，以达到实时监测航道上的流速流量，并以此保证航行安全的目的。
本发明采用的技术方案为：一种流速流量监测方法，包括以下步骤：
监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
进一步地，所述水文数据包括水位、水温、流速及流量；所述监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据，包括：
向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；
根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
进一步地，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速之后，还包括：
根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
进一步地，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速，包括：
所述流速的计算公式为:Fd＝2F*(V/C)；其中，Fd为声学多普勒频移数据；F为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。
进一步地，所述对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储，包括：
对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
显示所述所述流速流量数据。
进一步地，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：
将所述流速流量数据发送给后台服务器；
后台服务器存储所述流速流量数据以供查询。
一种流速流量监测系统，包括：
监测模块，用于监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
数据处理模块，用于对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
数据查询模块，用于将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
进一步地，所述监测模块包括：
信号发射单元，用于向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
信号接收单元，用于接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
第一处理单元，用于根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据。
第二处理单元，用于根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
进一步地，所述监测模块还包括第三处理单元，用于根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明的有益效果为：本发明实时监测预定渠道内的水文信息，并对所述水文信息计算处理，然后得到水文数据；接着对所述水文数据进行处理解析，得到对应的流速流量数据，并将所述流速流量数据存储起来；同时将所述流速流量数据上传至云端供用户查询；以此让船舶上的工作人员可以实时查询到各渠道中的流速流量，从而使船舶人员根据水情变化提前采取应对措施，以此保证船舶的航行安全；且通过简单而又经济的监测计量手段，实现远程实时监测的目的，进而实现良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的流速流量监测方法的流程示意图；
图2为图1中步骤100的流程示意图；
图3为本发明提供的流速流量监测系统的结构框图；
图4为图3中监测模块的结构框图；
图5为本发明实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种流速流量监测方法，包括以下步骤：
步骤100、监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
步骤200、对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
步骤300、将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
具体来说，本发明可以实时监测预定渠道内的水文信息，并对所述水文信息计算处理，然后得到水文数据；接着，对所述水文数据进行处理解析，得到对应的流速流量数据，并将所述流速流量数据存储起来；同时将所述流速流量数据上传给云端供用户查询；以此让船舶上的工作人员可以实时查询到各渠道中的流速流量，从而使船舶人员根据水情变化提前采取应对措施，以此保证船舶的航行安全；且通过简单而又经济的监测计量手段，实现远程实时监测的目的，进而实现良好的社会效益和经济效益。
进一步地，如图2所示，所述监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据，包括：
步骤101、向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
步骤102、接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
步骤103、根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；
步骤104、根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
具体来说，所述水文数据包括水位、水温、流速及流量；本申请中的监测模块可采用多普勒超声波流量计，通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移，即可得到流体的速度，结合内置压力式水位计，利用速度面积法，即可测量液体的流量。
其中，本申请设置有四个换能器，每个换能器既是发射器又是接收器，换能器发射某一固定频率的声波，然后接收被水体中颗粒物反射回来的声波。假定颗粒物的运动速度与水体流速相同，当颗粒物的运动方向是朝向换能器时，换能器接收到的回波频率比发射频率高；当颗粒物的运动方向是背离换能器时，换能器接收到的回波频率比发射频率低。这种颗粒物的运动引起频率的改变称为声学多普勒频移。
公式表示如下:Fd＝2F(V/C)
式中Fd为声学多普勒频移；F为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度，也是渠道水域对应的流速；C为声波在水中的传播速度。
在现有技术中，多普勒超声波流量计的安装方式分为两种，一种是安装在固定平台上(如河底或固定平台)，进行定点垂线流速分层测量，另一种是安装在移动平台上(如调查船上)，进行走航流速剖面测量。本申请中采用固定平台方式安装，即本申请的声波发现与颗粒物没有夹角，颗粒物沿声束方向的移动速度即为流速。
多普勒超声波流量计的换能器安装于具有固定断面的渠道或管道顺直段下游，顺直段长度最好是水力半径的15-20倍(顺直段越长测量精度越高)，且这一距离范围内不得有过流阻挡物(如水闸、堰等)，以保证换能器探头前端水流流态的均匀稳定；其中，多普勒超声波流量计安装时需要将换能器安装在渠道或管道底部。对于有淤积的应用场合可以将设备用支架抬高，预留一部分淤积高度，防止设备淤积导致测量偏差。
在对河流断面流速进行实时监测时，需要同时采集水温、水位等水文信息。且对水质、测流断面均有一定的要求。
如：当水中漂浮物过多而又使用多普勒超声波流量计时，杂草或塑料袋等有可能覆盖在换能器上而使之工作失效，这时需在仪器工作不正常时及时清除换能器上的覆盖物。条件允许时可在上游设置拦污栅，但拦污栅距仪器距离不小于5倍水力半径，以免水草等淤积于拦污栅前会造成流态不稳，这时拦污栅前的杂物需定期清除。
当水质达到二级饮用水时，选择有气泡处(如跌水或闸门下游一定距离处)进行测量。当有气泡处的流态不稳定不符合测流流态要求且不能采取有效的辅助稳流措施(如设置整流栅或稳流盖板)时，这时只能选择流态平稳段进行测量，并采用如下特殊手段：
(1)测流断面上游要求有10倍渠道宽度的顺直段，下游有5倍渠道宽度的顺直段，且断面形状规则稳定，以保证安装位置的水流流态均匀稳定。
(2)如果安装位置流态较差或顺直段较短，一种办法是在上游设置整流栅或稳流盖板)来稳定流态，此时应注意当水中杂草过多时会堵塞整流栅而起到相反的作用，解决的办法是在杂草堵塞整流栅时及时清除或在上游增设拦污栅。
在进行断面流量测验过程中，实际测验的区域为断面的中层区域，这个区域称为实测区；左右岸边和实测断面的上层和底层四个边缘区域内多普勒超声波流量计不能提供测验数据或有效测验数据，统称为非实测区。
进一步地，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速之后，还包括：
步骤105、根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
具体来说，在流量进行计算时，需要根据实时采集的流速、水位及渠道水域的截面积数据来计算断面流量。其中，计算流量时，需要根据对应类型的渠道输入对应的数据，比如：
方形管道：需要输入渠道边长。
矩形管道：需要输入渠道的宽度和高度。
梯形管道：需要输入渠道的上底边长度、下底边长度、梯形渠道的高度。
圆形管道：需要输入直径。
椭圆形管道：需要输入长半径和短半径。
河道：需要输入河道总宽度，河道底宽，河道中心高，传感器个数。这样，根据上面计算得到的流速、再结合水位及渠道水域的截面积数据，便可得到渠道水域对应的流量。
进一步地，所述对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储，包括：
对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
显示所述所述流速流量数据。
具体来说，通过遥测终端机采水文数据，然后对水文数据进行解析处理，以此得到对应的流速流量数据，接着将流速流量数据发送给后台服务器来进行存储。
进一步地，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：
将所述流速流量数据发送给后台服务器；
后台服务器存储所述流速流量数据以供查询。
具体来说，将所述流速流量数据发送给后台服务器，然后台服务器接收到所述流速流量数据，并将流速流量数据处理成显示数据，最后将显示数据展示在后台服务器中，以此供客户查询；其中，用户可以通过WEB或者手机浏览器浏览各个站点的数据信息。
本发明可以实时监测预定渠道内的水文信息，并对所述水文信息计算处理，然后得到水文数据；接着，对所述水文数据进行处理解析，得到对应的流速流量数据，并将所述流速流量数据存储起来；同时将所述流速流量数据上传给云端供用户查询；以此让船舶上的工作人员可以实时查询到各渠道中的流速流量，从而使船舶人员根据水情变化提前采取应对措施，以此保证船舶的航行安全；且通过简单而又经济的监测计量手段，实现远程实时监测的目的，进而实现良好的社会效益和经济效益。
应该理解的是，虽然图1-2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图3所示，本发明还提供了一种流速流量监测系统，包括：
监测模块1，用于监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
数据处理模块2，用于对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
数据查询模块3，用于将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
进一步地，如图4所示，所述监测模块包括：
信号发射单元11，用于向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
信号接收单元12，用于接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
第一处理单元13，用于根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据。
第二处理单元14，用于根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
进一步地，所述监测模块还包括第三处理单元，用于根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
关于流速流量监测系统的具体限定可以参见上文中对于流速流量监测方法的限定，在此不再赘述。上述流速流量监测系统的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储水文数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种流速流量监测方法。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
在一个实施例中，所述水文数据包括水位、水温、流速及流量；所述监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据，包括：向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；接收颗粒物对应反射回来的反射声波；根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
在一个实施例中，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速之后，还包括：根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
在一个实施例中，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速，包括：所述流速的计算公式为:Fd＝2F*(V/C)；其中，Fd为声学多普勒频移数据；F为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。
在一个实施例中，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；显示所述所述流速流量数据。
在一个实施例中，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：将所述流速流量数据发送给后台服务器；后台服务器存储所述流速流量数据以供查询。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
在一个实施例中，所述水文数据包括水位、水温、流速及流量；所述监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据，包括：向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；接收颗粒物对应反射回来的反射声波；根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
在一个实施例中，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速之后，还包括：根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
在一个实施例中，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速，包括：所述流速的计算公式为:Fd＝2F*(V/C)；其中，Fd为声学多普勒频移数据；F为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。
在一个实施例中，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；显示所述所述流速流量数据。
在一个实施例中，所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：将所述流速流量数据发送给后台服务器；后台服务器存储所述流速流量数据以供查询。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种流速流量监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水文数据包括水位、水温、流速及流量；所述监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据，包括：
向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据；
根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速之后，还包括：
根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速，包括：
所述流速的计算公式为:Fd＝2F*(V/C)；其中，Fd为声学多普勒频移数据；F为发射波频率；V为颗粒物沿声束方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询，包括：
将所述流速流量数据发送给后台服务器；
后台服务器存储所述流速流量数据以供查询。
6.一种流速流量监测系统，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测预定渠道内的水文信息，对所述水文信息进行计算处理得到对应的水文数据；
数据处理模块，用于对所述水文数据进行解析处理，得到对应的流速流量数据并存储；
数据查询模块，用于将所述流速流量数据发送给后台服务器以供查询。
7.根据权利要求1所述的流速流量监测系统，其特征在于，所述监测模块包括：
信号发射单元，用于向预定渠道的水域中的颗粒物发射声波；
信号接收单元，用于接收颗粒物对应反射回来的反射声波；
第一处理单元，用于根据所述声波与反射声波得到颗粒物对应的声学多普勒频移数据。
第二处理单元，用于根据所述声学多普勒频移数据计算得到渠道水域对应的流速。
8.根据权利要求7所述的流速流量监测系统，其特征在于，所述监测模块还包括：
第三处理单元，用于根据所述流速、水位及渠道水域的截面积数据计算得到渠道水域对应的流量。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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2020
- 2020-07-23 CN CN202010716867.2A patent/CN111830280A/zh active Pending
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