[发明专利]一种非接触式的排水管道流体流量的测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水、泥浆等液体表面流速测量领域，尤其涉及一种非接触式的排水管道流体流量的测量系统及方法。

背景技术

目前我国排水系统的检测正处于起步阶段。排水管网包括雨水收集管网和污水管网，长期以来，现有方案绝大多数都没有在管道内进行流体的量化监测，目前仅有的几处管道内的流量测量还都采用接触式的测量方法，即，将测量传感器放入液体当中以便获得流体的速度和液面高度。这种接触式方法对设备的安装有很高的要求，安装必须深入到管道底部，必须要有相应资质的专业人员才能够操作，且排水管道内的安装操作具有一定的危险性。另外，若测量对象为污水管网中的流体流量，测量传感器在工作一段时间后，其表面往往会被淤泥覆盖，使得测量精度降低甚至是失效，操作人员不得不将设备取出清洗干净再重新安装到管道底部方可继续测量。

有鉴于此，如何设计一种测量排水管道的流体流量的解决方案，以有效改善或消除上述缺陷，是当前亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的基于接触式的测量传感器来测量排水管道的流体流量所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的、非接触式的排水管道流体流量的测量系统及方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种非接触式的排水管道流体流量的测量方法，包括以下步骤：

根据雷达发射波的频率以及雷达回波的频率，结合所述雷达发射波入射流体液面的角度，计算所述流体的表面流速；

根据超声波脉冲的发送时刻和接收时刻之间的时间间隔，计算所述流体的液面高度；

根据所述流体的表面流速和液面高度，计算所述排水管道内的流体的平均流速；

根据所述流体的液面高度和所述排水管道的管道半径，计算所述流体的通流面积；以及

根据所述平均流速以及所述通流面积，计算所述流体的瞬时流量。

在其中的一实施例，所述流体的表面流速v满足如下关系式：

v=c×fd2f×cosθ]]>

其中，c为雷达波在空气中的传播速度，f_d为雷达发射波f与雷达回波f′之间的多普勒频差，其中f_d＝|f-f′|，θ为雷达发射波f入射流体液面的角度。

在其中的一实施例，所述流体的液面高度满足如下关系式：L＝CT/2，其中L表示流体的液面与超声波液位计的距离值，C为超声波的速度，T为超声波液位计从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间间隔。

在其中的一实施例，所述超声波液位计安装于所述排水管道的顶部，所述流体的液面高度h等于所述超声波液位计的安装高度D与所述距离值L之差。

在其中的一实施例，所述流体的通流面积满足如下关系式：