基于电容水位计的明渠流量实时监测系统研究

采用明渠均匀流理论通过实时检测渠道的过水深度实现对多种断面渠道流量的监测和计量,为此利用电容量随极板间介质变化的原理,设计了新型数字电容式水位传感器,测量结果不受温度和杂质的影响.电容信号检测使用高集成的电容数字转换器AD7746,提高了测量精度,并交由MSP430F149单片机进行处理.信号由单片机通过RS232总线传出,通过GSM网络进行无线传输,在监控中心,由RS232总线上传给上位机进行控制.由单片机和上位机均进行水位和流量的处理,数据分别在信号采集和监控处由LCD和上位机显示,实现水位流量的实时监测.     

基于毫米级数字水位计的明渠测流系统的研究

根据明渠均匀流理论,通过检测明渠渠道的过水深度可以实现对明渠渠道水位和流量的智能化监测,基于此设计了毫米级数字水位传感器,每2mm放一个触点,利用水的导电性,若触点接触到水,连接该触点的检测电路导通,水位信号由MSP430F19单片机进行处理并通过RS232总线上传给上位机进行控制。由单片机和上位机进行水位和流量的处理,数据分别在信号采集和监控处由LCD和上位机显示,实现水位流量监测的智能化。     

基于物联网的智能闸门控制系统

为提升灌区明渠调水利用率,文章设计了一种基于物联网的智能闸门控制系统,系统由智能闸门控制终端和Android远程控制软件组成。集成基于ARM开发的智能闸门终端,实现对闸门的现场控制和终端数据采集;开发Android远程控制软件,通过搭建的云服务器数据中心实现对明渠调水的远程控制,按需调水。实际应用表明,该系统实现了对智能闸门的智能控制和合理调水,能有效提高灌区明渠调水的利用率。     

位山灌区水情自动测报系统研究

该系统采用先进的硬件设备和有线无线混合组网方式,并采用了TC401感应式数字水位传感器,避免了黄河水含沙量高和部分季节结冰的影响;系统软件设计模块化,其中水位流量关系模块采用了自适应遗传算法,提高了计算速度与精度。实际运行表明该系统能够实时采集、分析、处理和存储水情数据,运行状况良好,测量精度满足实际要求,为灌区决策提供了科学的依据,提高了灌区管理技术和水资源利用率。并且分析了系统未来的发展趋势。     

灌区量测水方法与技术研究进展

精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术，系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展，归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度，阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明：配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利；优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度，推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法，但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低，随着超声波等技术日趋成熟，可用以复杂流态流量的测量工作；流速分布规律作为流速—面积法量水的基础，利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系，进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著，仅对特定工况可用，因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后，探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景，结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论，以期为进一步提高量测水精度、降低量测水...     

基于FLUENT的摆杆式明渠测流特性数值模拟

为更好地进行灌区输配水管理,提高灌区量水精度,对摆杆式明渠测流装置在D50型U形渠道中测流特性进行数值模拟研究。基于计算流体力学,通过FLUENT软件,采用VOF方法、Realizable k-ε湍流模型以及动网格技术对3种不同材质测流摆杆测流特性进行数值模拟,并利用后处理软件对模拟结果进行分析,发现模拟渠道水位随着流量的增大而增大,水流最大流速位于水面下方,符合明渠水力学基本原理;采用动网格技术对测流摆杆摆动特性进行模拟是可行的;利用测流公式算得流量与实际流量之间平均相对误差小于3%,可以满足明渠测流精度要求。     

轴孔测量中的一种数字滤波器的设计

对现有轴孔测量仪进行改造,采用数字信号处理技术设计FIR数字滤波器,对测量信号实行软件滤波,替代原有的硬件滤波电路。测试结果表明,该数字滤波器可以满足轴孔测量的要求。     

基于GPRS的灌区水位智能监测系统设计

为实现三江平原灌区地下水位数据的实时采集和监控,设计了基于无线传输的灌区水位监控系统。数据采集终端使用超声波水位传感器对地下水位进行实时监测,使用GPRS无线通讯技术实现水位数据的远距离传输;水位监控中心接收、处理、存储并实时显示水位数据,同时绘制出水位变化折线图。试验结果表明,系统测量误差介于0.1~0.5cm之间,能完成对灌区地下水位的实时监测,运行十分稳定,为当地政府部门合理开发灌区地下水资源提供了宝贵的科学依据。     

基于断面比能和大数据的明渠量水方法及其应用研究

根据明渠恒定渐变流形成条件和水力特性,以断面比能为理论依据,采用迭代法计算明渠流速、流量,构建了基于断面比能和大数据的新型明渠双水位量水方法。通过在冶河灌区实际应用,对采集的水深数据和实测的流量数据进行大数据计算,得出不同上下游水深对应的水力坡度和流量,提出糙率按水深和时段分区取值,并在此基础上绘制明渠恒定渐变流Q～H_s～ΔH关系曲线,分析实际工程中时段、边壁条件对糙率系数的影响,阐述明渠量水段应具备的条件。该方法理论依据充分,糙率取值较合理,流量精度较高,研究结果可为灌区量水技术方法创新和应用提供参考。     

农田灌区地下水位自动监测系统设计

为将农田灌区地下水位控制在最佳范围,避免严重超采,需要准确了解灌区地下水位的动态变化情况。为此,设计了地下水位自动监测系统,系统主要由灌溉机井水位监测终端、数据监测中心和传输网络组成。灌溉机井水位监测终端为客户端,利用水位传感器测量水压,并换算成水位高度,通过GPRS无线模块接入VPN网络,建立与监控中心服务器的TCP/IP网络连接,把采集到的数据整理后再上传至监控中心;数据监测中心接收、处理、分析和显示从各终端发来的数据,并将数据存入数据库ACCESS2003中。通过对灌区6口机井样本进行实验表明,该系统能够准确实时地监测地下水位的高度,精度达到0.01m,可为灌区合理管理供强有力的数据支持。     

基于ARM的自计式水位采集器

为了满足对灌区水情信息实时测报的需求,研究开发了一种基于ARM的自计式水位采集器。该采集器以LPC2132为核心,采用高精度的超声波水位传感器和单片机智能系统实现对水位信息的测量和流量的计算,再将数据进行处理整合之后,以SPI模式通过SD卡接口电路存储数据。该设计集水位采集、流量计算、数据的处理存储于一体,实现了对水位信息的自动实时采集记录,且工作稳定可靠、功耗低,更适用于电池供电、长时间无人看守的荒野河道和偏远水库等场合。     

塑材U形明渠工程技术设计与施工研究

农田水利明渠防渗工程是我国农业实施节水灌溉的重要基础设施,基于当前明渠工程技术和应用实践中存在的问题,提出了新的塑材U型明渠设计与施工技术,从渠式结构、水力设计、材料选用、生产工艺、施工技术、冻胀处理、技术经济等层面进行了研究分析,为新材料、工艺和新技术在灌区渠道防渗节水方面的应用提供了新方法;为促进我国农田水利渠道建设由落后传统的生产施工方式向集约式工厂化生产方式转变提供了新的途径.     

CSH-E型差压式明渠电子水表

湖北省灌区量水设备,按其构成形式大体为管孔、渠槽、堰闸三类。针对灌区支分斗渠量水设备使用面广量大,但在明渠使用存在杂物干扰大,野外防护难,使用成本高,不易推广的难点,湖北省水利厅研制出一种差压式(CSH—E型)明渠电子量水表。此种水表不依靠水流冲动叶轮传感转换,而由电脑跟踪水位。以     

基于物联网和云架构的渠灌闸门智能控制系统

为了实现农田明渠灌溉的精准化控制,设计了一种基于物联网和云架构的渠灌闸门远程智能控制系统,系统由一体化旋转式闸门、本地控制软件、远程终端访问系统和云端中间件组成。闸门采用旋转式阀芯结构设计,降低闸门启闭时的驱动能耗;基于ARM开发了嵌入式控制系统,实现水闸运行的本地控制和状态数据采集;集成了无线通讯模块和光伏电源系统,解决传统水闸野外安装布线繁琐和供电困难问题;通过在阿里云服务器建立数据中心,部署中间件,实现水闸远程数据传送与控制指令传达;建立了基于水位、流量双反馈的闸门开度云控模型,实现水闸群智能运行;根据旋转式闸门启闭阶段角速度变化规律,提出了水闸运行异常报警方法;开发了B/S版和APP版的远程终端访问系统,实现了灌区数据大屏、闸群远程控制和智能调度,适用于农田灌溉中小型渠道输水、配水的精准化控制。     

不同坡度下摆杆式测流仪量水特性的研究

灌区精准量水是实现水资源可持续发展的关键所在,针对明渠测流技术提出了一种基于摆杆摆动角度与渠道过水断面瞬时流量之间关系的明渠测流方法。为了研究不同坡度下摆杆式明渠测流装置的测流特性,利用摆杆式测流仪器在D50 U型渠道上进行测流试验,并结合量纲分析法对试验结果进行处理,研究表明:摆杆式明渠测流仪摆动角度θ与渠道过水断面瞬时流量Q之间关系为:Q=K(L sinθ)5/2,在坡度为1/500、1/1 000、1/2 000、1/5 000与1/10 000的D50 U型渠道中线性相关性良好,测量精度可以满足明渠测流要求。     

气介式自校正声波水位计精度研究

传统的气介式声波水位计多采用超声波来进行测量,虽然超声波水位计测量精度较高,但量程相对较小,现场安装比较麻烦,且测量结果易受环境变化的干扰,所以可靠性和安装的简便性不能很好地满足使用需求。为解决这些问题,设计了一种采用可闻声波来测量水位的气介式自标定声波水位计,该声波水位计采用sinc内插算法对回波信号进行处理,测量误差较小,且安装简单,受环境影响较小,可靠性较高,还可通过RS485总线或GPRS模块与遥测站进行通讯,实时上报水库水位。实验结果表明,该气介式自标定声波水位计可以满足小型水库水位监测的需求。     

灌区水环境信息遥测系统设计与开发应用

灌区水环境信息的遥测是数字灌区建设中基础数据获取的重要研究内容.为此,设计开发了灌区水环境信息遥测系统,分析了其组成结构及功能,对其关键技术进行应用研究,利用带有智能传感器的遥测仪获取测点的水位、水温、水质等水环境信息,通过GPRS模块实施数据无线传输.该系统实现了灌区水环境信息采集、传输、处理的自动化和无线化,提高了灌区数字化管理水平.     

超声波在渠道水位测量中的应用

介绍了气介式超声波测位仪在水位测量中的应用方法，并针对原型水位测量中的实际情形，着重讨论了温度、湿度对测量结果的影响和校正方法，以及信号的远距离传输和波动水面的数据采集和处理的有关方法。     

基于C51和汇编语言混合编程的明渠水位传感器

为研制低成本、精度高和稳定性强的明渠水位传感器,采用了超声波检测技术,以超声波换能器作为传感器件,以单片机作为主控器, 着重研究了C语言和汇编语言混合编程在超声波水位传感器设计时的应用,给出了硬件设计电路及单片机软件程序流程图,对液位计出现的测量误差进行了详细的分析,并提出了解决的方法.实验结果表明:C语言和汇编语言混合编程在超声波水位传感器设计精度高,稳定性好.     

HYDRUS-1D在土壤明渠排水洗盐模拟中的应用

土壤洗盐是盐碱地改良的重要手段,以大安灌区重度盐渍区为例,运用HYDRUS-1D模型对灌区土壤明渠排水洗盐过程中的水盐动态进行了研究,采用室内土柱灌水模拟洗碱过程的观测数据验证了模型的可行性。通过对大安灌区重度盐渍区3a的洗碱效果进行数值模拟,对泡碱洗盐过程中盐分运动规律进行了预测。结果表明,经过3a的明渠排水洗盐,大安灌区土壤表层40cm范围内含盐率降到了1%以下,其土壤含盐量已经降到了轻度盐化草甸土土壤含盐量的水平,可以进行水田种植;排水沟距应在100m左右为宜。