[发明专利]一种明渠用智能计量表及其计量方法

权利要求书

1.一种明渠用智能计量表，其特征在于，包括外壳以及安装在外壳内的电路板，在所述外壳的外部安装有与电路板电性连接的天线，在所述的电路板上集成有中央数据处理器、GSM模块、变压器、电源模块、流速端口、水闸端口和水位端口，所述的流速端口用于连接测水深以及流速的明渠流量计，所述的水位端口用于连接测流量的明渠流量仪，所述的水闸端口接入控制终端，所述的中央数据处理器与流速端口、水闸端口以及水位端口之间均通过RS232转485模块连接；该中央数据处理器还连接GSM模块，在GSM模块的卡槽内安装物联网卡后，GSM模块将中央数据处理器中的信息发送到服务器；所述的中央数据处理器还通过RS232转USB模块与USB调试口相连；电源模块通过变压器为GSM模块和中央数据处理器供电。

2.根据权利要求1所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，所述的水位端口用于读取水位值，所述的流速端口读取流速值，所述的水位值和流速值均通过RS232转485模块将数值传递到中央数据处理器，该中央数据处理器基于明渠流量计和明渠流量仪计算出水面宽度、过水面积、流速系数、流量和水量后，再次通过RS232转485模块将与在服务器记录的断面位置以及时间、流速、水深、流量和水量，以标准MODBUS通讯协议传到水闸端口，在水闸端口读取数据后，再通过中央数据处理器将数据通过GSM模块传递到服务器上；其中，水面宽度B，过水面积A，流速系数K，其中单台设备流速系数K，多台设备流速系数Kn，n取1、2、3、4、5，流速V，水深h，流量Q和水量W。

3.根据权利要求2所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，对于断面为梯形时，梯形流量计算方法为：

水面宽B＝b+hm1+hm2,

过水面积

当设备为单台时，单台设备的流量Q＝v〃k〃A，其中，b为渠底宽、h为水深、m1为左坡比、m2为右坡比；

当设备为三台时，流量算法为：

当设备为五台时，流量算法为：

当水面宽度在十米以下时，安装一台设备；当水面宽度在十米到十五米时，安装三台设备，当水面宽度在十五米以上安装五台设备，当只有一台设备时，此时单台设备为明渠流量计；当安装三台设备时，此时三台设备为：中间安装一台明渠流量计，两侧各安装一台明渠流量仪；当有五台设备时，此时中间安装一台明渠流量计，两侧各安装两台台雷达明渠流量仪；对于流速而言，先算出每台设备的平均流速，再计算所有设备的平均流速；

梯弧形断面的流量计算：

当水深大于弧高时先根据水深和断面参数算出中间矩形面积，再算左右两侧扇形面积，相加即过水面积，平均流速与流量算法同梯形断面：

弧高T＝r-rcosβ

水深与弧高之差：Δh＝h+rcosβ-r

水面宽：B＝2rsinβ+2mΔh+b

过水面积：

弧高T、弧半径r、弧所对应圆心角β、水深与弧高之差△h；

单台设备的流量Q＝v〃k〃A；

当水深小于弧高时先算出渠水淹没的圆弧对应的圆心角，再算次圆心角对应的扇形面积，最后与中间矩形面积相加即过水面积，渠水淹没的圆弧对应的圆心角

水面宽：B＝2rsinβ′+b

过水面积：

单台设备的流量：Q＝v〃k〃A，平均流速与流量算法同梯形流量算法；

当设备为三台时，流量算法为：

当设备为五台时，流量算法为：

4.根据权利要求3所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，对于断面为梯形或梯弧形时，

水量计算公式为：

….

其中：W-水量，T为时间，Q为流量。

5.根据权利要求1所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，所述的中央数据处理器的型号为STM32F103 RCT6。

6.根据权利要求1所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，所述的GSM模块为MC20模块。

7.根据权利要求1所述的一种明渠用智能计量表，其特征在于，所述的电源模块为12V直流电源。