[发明专利]一种流量测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，尤其涉及一种可适用于河流或者明渠的流量测量装置及方法。

背景技术

河流水位、流量测量的目的可以分为防洪预警和水资源调配二项，前者着重于掌握河流水位的变化，以警戒水位作为防洪预警的管制手段，而流量测量的正确性则有助于防洪设施的规划设计；后者着重于获取的长期河流流量数据，以建立水资源开发调配管理的基本信息，而水位、流量等数据测量的准确性则有助于水库、发电站等取水设施的规划设计。

一般而言，河流流量的测量方法可以分为间接测量法和直接测量法。间接测量法主要是利用量水结构物如堰、闸门或固定渠道等，依据已知水位-流量的率定关系，并通过水位的测量来获得流量。直接测量法主要是利用量水仪器来测量河流流速与水深，然后计算平均流速与断面通水面积，并通过二者的乘积获取流量值。

由于间接测量法需要借助特殊的量水结构，其测量的准确度依赖于稳定的河流断面和水流状态，在不规则的河流断面或者不稳定的水流状态下，测量的准确性无法保证，故而，在现有技术中通常采用直接测量法以测量河流流量。

直接测量法属于断面积流速测量法系，其首先要通过测量仪器直接测量河流表面流速或水中垂向上多点流速，再经由公式或水深计算平均流速，然后再乘以通水面积即可获得河流的流量值；其通常包括三个步骤：1)分段测量河流水深与流速，2)计算各分段通水面积与各分段平均流速之乘积，3)总合各分段流量值。

目前，直接测量法常用的测量仪器为微波多普勒雷达流量计，其可以自动、连续且实时地测量河流流量，但是，其雷达波的扫描角度是固定的，也就是说，其只能针对某一个测量点进行测量，测量结果也只能表示一个小范围的数据，对于河面宽广的河流而言，就需要安装多台微波多普勒雷达仪器以监测整条河流断面上不同位置的流速和水位来联合计算河流断面的流量，使得河流流量的测量成本大幅提高。

因此，如何提供一种流量测量装置，具有较大的测量范围，使得采用较少数量的流量测量装置即可监测整条河流的流量，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量测量装置及方法，其中，该流量测量装置的测量范围较大，使用较少数量的流量测量装置即可监测整条河流的流量，可降低河流流量的测量成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种流量测量装置，包括射频收发机、发射模块和接收模块，所述发射模块、所述接收模块均与所述射频收发机信号连接，且所述发射模块发出的雷达波的扫描角度可调。

本发明所提供流量测量装置，其发射模块所发出的雷达波的扫描角度可调，使得单台流量测量装置的测量范围大幅增加，如此，只需采用较少数量的流量测量装置，即可监测整条河流的流量，可大幅降低河流流量的监测成本。

可选地，还包括移相器，所述移相器设于所述发射模块、所述射频收发机之间，并与所述发射模块、所述射频收发机信号连接，所述移相器能够调整所述雷达波的扫描角度。

可选地，所述发射模块包括若干天线单元，各所述天线单元均与所述射频收发机信号连接；所述移相器包括若干移相单元，各所述移相单元一一对应地设于所述天线单元与所述射频收发机之间，所述移相单元能够改变相应所述天线单元的相位，以调整所述雷达波的扫描角度。

可选地，还包括控制器，所述控制器与所述射频收发机、各所述移相单元均信号连接，所述控制器能够控制所述移相单元改变相应所述天线单元的相位。

可选地，还包括输入输出接口，所述输入输出接口与所述控制器信号连接，用于与外接设备相连。

本发明还提供一种流量测量方法，适用于上述的流量测量装置，包括如下步骤：步骤S1，获取待测河流的河流断面水文数据，并依据该河流断面水文数据将所述待测河流沿宽度方向分割为若干分段，各所述分段中均存在一个测量点；步骤S2，调整所述雷达波的扫描角度，使得所述雷达波能够扫描各所述测量点，并测量各所述测量点的表面流速、水位；步骤S3，依据各所述测量点的表面流速、河流断面水文数据计算各所述分段的平均流速，并依据该平均流速、水位计算各所述分段的流量；步骤S4，整合各所述分段的流量，以获得所述待测河流的流量。

由于上述的流量测量装置已经具备如上的技术效果，那么，基于该流量测量装置的流量测量方法亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

可选地，所述流量测量装置还包括控制器，所述控制器与射频收发机信号连接，所述步骤S1具体由所述控制器执行。