阅读说明：本技术 一种高精度小流量渗流量自动测量方法 (High-precision small-flow seepage automatic measurement method ) 是由 *** 葛从兵 王士军 张国栋 谷艳昌 陈剑 王宏 黄海兵 严吉皞 吴云星 庞琼 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种高精度小流量渗流量自动测量方法,对小流量渗流量实现自动化测量,通过切换控制阀装置,实现测量的自动切换；通过翻斗体来计量水量,翻斗体的翻转转换成电脉冲,实现自动采集；通过提高精度测量方法例如对脉冲信号的测量采取中断方式,实现对小流量的准确测量,通过自动测量方式,可以实现定时测量、连续测量和根据指令测量。(The invention discloses a high-precision small-flow seepage automatic measurement method, which realizes automatic measurement of small-flow seepage, and realizes automatic switching of measurement by switching a control valve device; the water quantity is measured through the bucket tipping body, and the tipping of the bucket tipping body is converted into electric pulses to realize automatic acquisition; the accurate measurement of the small flow is realized by improving the precision measurement method, for example, adopting an interruption mode for the measurement of the pulse signal, and the timing measurement, the continuous measurement and the measurement according to the instruction can be realized by an automatic measurement mode.)

一种高精度小流量渗流量自动测量方法

技术领域

本发明涉及一种大坝渗流监测领域，具体涉及高精度小流量渗流量自动测量方法。

背景技术

渗流量监测是大坝渗流监测的一个重要内容，一般来说，当渗流量为1L/s～300L/s时，可以通过三角堰或矩形堰的方式实行自动监测，但是当渗流量小于1L/s时，根据规范要求，一般采用容积法进行测量，容积法一般只能通过人工的方法进行测量。人工测量，测量精度低，耗时费力，测量不及时，测量频度低，不能及时发现渗流量的异常变化。因此，必须及时准确测量渗流量变化，是大坝监测的一项重要内容，将小流量渗流量监测实现自动化，是对大坝安全自动化监测的完善与补充，是十分必要的。

渗流量小，容易被管理人员忽视，很少进行人工测量或者根本不进行测量，而渗流量的细微变化反应了库水位、大坝坝体渗流等因素的关联状况，通过长期监测，可以获得这方面信息的相关性，能够从更精细化的角度深入感知大坝坝体渗流的变化规律，为大坝安全管理与调度提供依据和重要的补充。

目前主要是通过人工的方式进行测量小流量量水堰的流量，具体方式是：测量人员到渗漏水点，用量筒收集本测量点的全部渗漏水，并记录收集时间，当收集的时间到，停止收集，测量已收集到的渗漏水量，计算渗流量。

这种方式，必须测量人员到现场，利用量筒收集渗漏水，一般是一周或一个月才能进行一次，每次只持续几分钟至一个小时左右，其它时间段是监控的空白，无法获得这个时间段的测量数据。另外人工测量劳动强度大，测量精度受人的因素影响，测量精度低，测量不及时。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种可以高精度、全天候进行自动测量，时刻监控流量的变化的高精度小流量渗流量自动测量方法。

技术方案：本发明包括以下步骤：

S1、将流量测量装置设置在渗漏水点；所述流量测量装置包括渗漏水收集管装置、翻斗测量装置、信号传输装置、控制阀装置和处理器装置，所述渗漏水收集管装置包括收集端口、第一出水端口和第二出水端口，第二出水端口与翻斗测量装置连接，所述翻斗测量装置包括测量箱体，在测量箱体内设有进水漏斗、翻斗体、翻斗支撑柱、第一限位块和第二限位块，在测量箱体且对应第一限位块和第二限位块的位置分别设有第三出水端口和第四出水端口，翻斗支撑柱上设有干簧管装置，翻斗体上设有磁铁，所述控制阀装置包括第一控制阀、第二控制阀和电磁阀控制器，其中第一控制阀设在第一出水端口，第二控制阀设有第二出水端口，所述处理器装置分别与信号传输装置、控制阀装置和干簧管装置连接；所述处理器装置包括信号采集模块、数据处理模块和外部时钟模块，所述信号传输装置包括GPRS模块；

S2、确定测量参数：所述翻斗体翻转时，所述干簧管装置与磁铁产生一次吸合、断开状态后发出的脉冲信号，且发出一次脉冲信号代表翻斗体翻转一次产生一斗水量；

S2、当达到定时测量时间或收到测量命令时，通过控制处理器装置控制控制阀装置，使第一控制阀处于闭合状态，第二控制阀处于打开状态；

S3、翻斗体翻转到第N个脉冲信号时，即水流稳定后，开始计时测量，继续保持翻斗体翻转状态，当累计测量到第M个脉冲信号时，结束测量，同时控制处理器装置控制控制阀装置，使第二控制阀处于闭合状态，第一控制阀处于打开状态；

S4、计算流量：将上述测量时间设为T，单位为s，翻斗体的一斗水量设为Q，单位为L，计算公式为：其中q为流量，单位为L/s；

S5、将测量结束后的结果通过信号传输装置发送到监控站。

作为本发明的进一步改进，在S1中，所述进水漏斗位于翻斗体的上端，翻斗体与翻斗支撑柱转动连接，所述翻斗体包括两个斗室，所述两个斗室为两个对称的三角形立方体，所述第三出水端口和第四出水端口分别对应两个斗室的出水口位置，所述第一限位块和第二限位块分别设有两个斗室的出水口位置的底部。

作为本发明的进一步改进，在S1中，所述干簧管装置包括两个双干簧管、两个簧管板，所述磁铁的数量为两个且分别设在两个斗室的侧壁，两个簧管板分别设于翻斗支撑柱的两侧，双干簧管分别设于两个簧管板上，所述双干簧管包括两个错位设置的单簧管，双干簧管安装在翻斗体的斗室翻倒时磁铁运动划过的圆弧路径的中点。

作为本发明的进一步改进，在S3中，M-N≥10，M-N差值越大，精度越高，可以通过命令来改变参数M和N。

作为本发明的进一步改进，所述处理器装置包括信号采集模块、数据处理模块和外部时钟模块，所述信号传输装置包括GPRS模块。

作为本发明的进一步改进，在S3中，对脉冲信号的测量采取中断方式，所述处理器装置包括一个时钟源、一个n位定时器、一个m位定时器和一个数据处理单元；把该定时器中n位计数器溢出脉冲作为另一个m位定时器中计数器的工作时钟，同时，将要测量的脉冲信号同时接到两个定时器中的捕捉器输入端，使在脉冲信号的边沿触发下用两个捕捉器同时捕捉对应的时间值，即可得到一个频率F0工作时钟下的时间值和另一个频率F1＝F0/2n作为工作时钟的高位时间值。

有益效果：

(1)、本方法的核心是对小流量渗流量实现自动化测量；

(2)、通过切换控制阀装置，实现测量的自动切换；

(3)、通过翻斗体来计量水量，翻斗体的翻转转换成电脉冲，实现自动采集；

(4)、通过提高精度测量方法例如对脉冲信号的测量采取中断方式，实现对小流量的准确测量。

(5)、通过自动测量方式，可以实现定时测量、连续测量和根据指令测量。

附图说明

图1为本发明的翻斗测量装置的结构图。

图2为本发明的流量测量装置的控制模块的连接图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

技术方案：本发明包括以下步骤：

S1、将流量测量装置设置在渗漏水点；将流量测量装置设置在渗漏水点；所述流量测量装置包括渗漏水收集管装置1、翻斗测量装置2、信号传输装置3、控制阀装置4和处理器装置5，所述渗漏水收集管装置1包括收集端口、第一出水端口和第二出水端口，第二出水端口与翻斗测量装置2连接，所述翻斗测量装置2包括测量箱体，在测量箱体内设有进水漏斗6、翻斗体7、翻斗支撑柱8、第一限位块9和第二限位块10，在测量箱体且对应第一限位块9和第二限位块10的位置分别设有第三出水端口11和第四出水端口12，所述翻斗体7包括两个斗室，所述两个斗室为两个对称的三角形立方体，所述第三出水端口11和第四出水端口12分别对应两个斗室的出水口位置，所述第一限位块9和第二限位块10分别设有两个斗室的出水口位置的底部，翻斗支撑柱8上设有干簧管装置，翻斗体7上设有磁铁17，所述干簧管装置包括两个双干簧管13、两个簧管板14，所述磁铁的数量为两个且分别设在两个斗室的侧壁，两个簧管板14分别设于翻斗支撑柱8的两侧，双干簧管13分别设于两个簧管板14上，所述双干簧管13包括两个错位设置的单簧管，双干簧管13安装在翻斗体7的斗室翻倒时磁铁运动划过的圆弧路径的中点，所述控制阀装置4包括第一控制阀15、第二控制阀16和电磁阀控制器，其中第一控制阀15设在第一出水端口，第二控制阀16设有第二出水端口，所述处理器装置5分别与信号传输装置3、控制阀装置4和干簧管装置连接；所述处理器装置5包括信号采集模块、数据处理模块和外部时钟模块，所述信号传输装置3包括GPRS模块；

S2、确定测量参数：所述翻斗体翻转时，所述干簧管装置与磁铁产生一次吸合、断开状态后发出的脉冲信号，且发出一次脉冲信号代表翻斗体翻转一次产生一斗水量；

S2、当达到定时测量时间或收到测量命令时，通过控制处理器装置控制控制阀装置，使第一控制阀处于闭合状态，第二控制阀处于打开状态；

S3、翻斗体翻转到第N个脉冲信号时，即水流稳定后，开始计时测量，继续保持翻斗体翻转状态，当累计测量到第M个脉冲信号时，结束测量，同时控制处理器装置控制控制阀装置，使第二控制阀处于闭合状态，第一控制阀处于打开状态；其中M-N≥10；对脉冲信号的测量采取中断方式，所述处理器装置包括一个时钟源、一个n位定时器、一个m位定时器和一个数据处理单元；把该定时器中n位计数器溢出脉冲作为另一个m位定时器中计数器的工作时钟，同时，将要测量的脉冲信号同时接到两个定时器中的捕捉器输入端，使在脉冲信号的边沿触发下用两个捕捉器同时捕捉对应的时间值，即可得到一个频率F0工作时钟下的时间值和另一个频率F1＝F0/2n作为工作时钟的高位时间值；

S4、计算流量：将上述测量时间设为T，单位为s，翻斗体的一斗水量设为Q，单位为L，计算公式为：

其中q为流量，单位为L/s；

S5、将测量结束后的结果通过信号传输装置发送到监控站。

本发明的测量原理：渗漏水收集管收集渗漏点的全部渗漏水，当测量的时候，使第一控制阀处于闭合状态，第二控制阀处于打开状态，此处渗漏水流入进水漏斗，漏斗的出水口指向翻斗体的其中任一斗室。当没有渗漏水流入的时候，翻斗倒向左侧或倒向右侧，此时是稳定状态；当有渗漏水流入时，漏斗的水流向右侧斗室，当右侧的斗室收集到一定量渗漏水的时候，翻斗体失稳翻转，右侧的斗室下降，左侧的斗室上升，当右侧的斗室底部接触到第二限位块的时候，右侧的斗室渗漏水全部流出，翻斗体进入稳定状态，此时漏斗的水流入左侧的斗室，经过一定的时候，当左侧的斗室收集到一定量渗漏水的时候，翻斗体失稳翻转，左侧的斗室下降，右侧的斗室上升，当左侧的斗室接触到第一限位块的时候，左侧的斗室渗漏水全部流出，翻斗体再次进入稳定状态，如此循环往复。两支错位布置的单干簧管构成双干簧管的技术，解决了单干簧管易受环境磁干扰产生误动作的缺陷，提升了渗流量测量的可用性和可靠性。

有益效果：

(1)、本方法的核心是对小流量渗流量实现自动化测量；

(2)、通过切换控制阀装置，实现测量的自动切换；

(3)、通过翻斗体来计量水量，翻斗体的翻转转换成电脉冲，实现自动采集；同时将测量时间延长，例如M-N≥10，增加测量脉数，通过命令来改变参数M和N，提高精度。同时外部时钟模块可以提高数据处理模块的时钟精度。

(4)、通过提高精度测量方法例如对脉冲信号的测量采取中断方式，可以准确获得脉冲边沿，实现对小流量的准确测量。

(5)、通过自动测量方式，可以实现定时测量、连续测量和根据指令测量。

本测量方式可以高精度、全天候进行自动测量，时刻监控流量的变化，当流量突变的时候，可以发出警报，提醒管理人员及时查看处理，保证工程的安全。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。