一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置及校准方法与流程

1.本发明涉及流量计量设备技术领域，尤其涉及一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置及校准方法。


背景技术：

2.明渠堰槽流量计是一种渠道流量计量的设备，广泛用于跨流域调水、农业灌溉、中水排放等环节中明渠输水流量的计量，其工作原理是在明渠中设置标准堰槽，并按照规定位置测量水位，由于流过堰槽的流量与水位呈对应关系，可依据流量公式或者两者的经验关系式，由测出的实时水位换算为瞬时流量。巴歇尔槽流量计是目前应用最广泛、最成熟的明渠堰槽流量计，占95％以上比例。巴歇尔槽流量计主要分为巴歇尔槽和明渠流量计两个部分组成，巴歇尔槽可以具有多种规格，而明渠流量计装置在规定的位置，具备实时测量水位和换转为瞬时流量的功能，同时兼备累积流量、数据存储、实时传输等常规流量计功能。
3.综上所述，巴歇尔槽流量计流量计量的准确度主要受两个方面影响：巴歇尔槽尺寸加工的准确度和明渠流量计水位测量的准确性。根据尺寸的不同，巴歇尔槽加工材质差异很大，有pvc、铁板、不锈钢板、混泥土等。受加工水平、使用条件、环境温度等因素，使用中巴歇尔槽的实际尺寸与设计的尺寸往往有较大的出入，从而影响流量计量的准确性。同时，明渠流量计的安装位置、水面浮动幅度等深刻影响明渠流量计水位测量的准确度，进而也影响流量计量的准确性。
4.现有技术中，巴歇尔槽流量计在线校准的主要方法为人工尺寸法，即人工测量巴歇尔槽的尺寸和实时液位，这种方法存在以下问题：
5.1、危险系数大，人工测量必须靠近明渠，渠中水流量大且水流湍急，容易发生涉水危险；
6.2、测量巴歇尔槽的尺寸时只能测量未淹没位置的尺寸，对于水下尺寸无法测量，测量结果具有局限性；
7.3、人工测量引入人为随机误差大，影响测量准确度；
8.4、测量实时液位误差大，水面浮动幅度大，使用常规水位尺测量结果误差大。


技术实现要素：

9.鉴于此，本发明实施例提供一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置，主要目的是提供一种能够提高测量的精准度的巴歇尔槽流量计自动在线校准装置。
10.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
11.一方面，本发明实施例提供了一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置，该装置包括：
12.支撑部件，所述支撑部件包括第一架体、第二架体、第一支撑梁和第二支撑梁，所述第一架体和所述第二架体分别架设在巴歇尔槽的两侧，所述第一支撑梁的两端分别移动连接于所述第一架体和所述第二架体，所述第二支撑梁移动连接于所述第一支撑梁；
13.水位测量部件，所述水位测量部件设置在所述第二支撑梁的一端；
14.宽度测量部件，所述宽度测量部件设置在所述第二支撑梁的另一端，所述宽度测量部件包括测量杆、接触部件和第一驱动部件，所述测量杆转动连接于所述第二支撑梁，所述第一驱动部件连接于所述测量杆，所述接触部件的两端朝向巴歇尔槽的边缘方向延伸。
15.进一步的，所述接触部件包括支撑杆和接触器，所述接触器设置在所述支撑杆的两端。
16.进一步的，所述接触器包括压力传感器、伸缩弹簧和伸缩件，所述压力传感器设置在所述支撑杆内，所述伸缩弹簧的一端顶接于所述压力传感器，所述伸缩件的一端连接于所述伸缩弹簧，另一端朝向远离所述压力传感器的方向延伸。
17.进一步的，所述第一支撑梁设置第一齿条，所述第二支撑梁上设置第二驱动部件，所述第二驱动部件包括驱动电机和转动齿轮，所述第二驱动电机连接于所述转动齿轮，所述转动齿轮与所述第一齿条相互啮合。
18.进一步的，控制部件，所述控制部件连接于所述第二驱动部件和所述压力传感器。
19.进一步的，所述水位测量部件包括筒体、杆体、浮球和连通部件，所述筒体转动连接于所述第二支撑梁，所述杆体设置在所述筒体内部，所述浮球设置在所述杆体上，所述连通部件设置在所述筒体的下部，所述连通部件的两端具有进水口。
20.进一步的，所述水位测量部件还包括水平部件，所述水平部件设置在所述筒体的另一端。
21.进一步的，所述水位测量部件还包括导流部件，所述导流部件设置在所述连通部件的两侧。
22.进一步的，所述支撑部件还包括连接架，所述连接架的两端分别连接于所述第一架体和所述第二架体。
23.进一步的，所述支撑部件还包括移动轮，所述移动轮分别设置在所述第一架体和所述第二架体的底部。
24.另一方面，本发明实施例提供了一种巴歇尔槽流量计自动在线的校准方法，包括以下步骤：
25.将支撑部件架设在巴歇尔槽的上部；
26.通过宽度测量部件测量巴歇尔槽的不同位置的宽度并获得宽度数据；
27.通过水位测量部件测量巴歇尔槽的中间位置的水位并获得水位数据；
28.根据获得的宽度数据和水位数据计算出标准的瞬时流量值q
s
，被检明渠流量计流量示值误差为e＝(q
i
‑
q
s
)/q
s
×
100％；
29.控制系统输出校准原始记录并完成巴歇尔槽明渠流量计在线校准。
30.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
31.本发明实施例提供的技术方案中，支撑部件的作用是支撑水位测量部件和宽度测量部件，支撑部件包括第一架体、第二架体、第一支撑梁和第二支撑梁，第一架体和第二架体分别架设在巴歇尔槽的两侧，第一支撑梁的两端分别移动连接于第一架体和第二架体，第二支撑梁移动连接于第一支撑梁；水位测量部件的作用是对水位进行测量，水位测量部件设置在第二支撑梁的一端；宽度测量部件的作用是对巴歇尔槽的不同位置的宽度进行测量，宽度测量部件设置在第二支撑梁的另一端，宽度测量部件包括测量杆、接触部件和第一
驱动部件，测量杆转动连接于第二支撑梁，第一驱动部件连接于测量杆，接触部件的两端朝向巴歇尔槽的边缘方向延伸，相对于现有技术，人工测量巴歇尔槽的尺寸和实时液位，存在危险系数大，人工测量必须靠近明渠，渠中水流量大且水流湍急，容易发生涉水危险，同时，人工测量引入人为随机误差大，影响测量准确度；并且测量巴歇尔槽的尺寸时只能测量未淹没位置的尺寸，对于水下尺寸无法测量，测量结果具有局限性，测量实时液位误差大，水面浮动幅度大，使用常规水位尺测量结果误差大，本技术方案中，通过在巴歇尔槽的上部搭设支撑部件，第一支撑梁和第二支撑梁能够带动水位测量部件和宽度测量部件横向移动，调整水位测量部件和宽度测量部件测量的位置，再通过水位测量部件对巴歇尔槽的水位进行测量，宽度测量部件通过两个接触部件与巴歇尔槽的侧壁相接触，再通过测量杆的移动距离来精准测量巴歇尔槽不同位置的宽度，从而达到提高测量的精准度的技术效果。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供的一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置的结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的一种宽度测量部件的结构示意图；
34.图3为本发明实施例提供的一种水位测量部件的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的一种水位测量部件的俯视结构示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
37.一方面，如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置，该装置包括：
38.支撑部件，支撑部件包括第一架体11、第二架体12、第一支撑梁13和第二支撑梁14，第一架体11和第二架体12分别架设在巴歇尔槽的两侧，第一支撑梁13的两端分别移动连接于第一架体11和第二架体12，第二支撑梁14移动连接于第一支撑梁13；
39.水位测量部件2，水位测量部件2设置在第二支撑梁14的一端；
40.宽度测量部件，宽度测量部件设置在第二支撑梁14的另一端，宽度测量部件包括测量杆31、接触部件和第一驱动部件33，测量杆31转动连接于第二支撑梁14，第一驱动部件33连接于测量杆31，接触部件的两端朝向巴歇尔槽的边缘方向延伸。
41.本发明实施例提供的技术方案中，支撑部件的作用是支撑水位测量部件2和宽度测量部件，支撑部件包括第一架体11、第二架体12、第一支撑梁13和第二支撑梁14，第一架体11和第二架体12分别架设在巴歇尔槽的两侧，第一支撑梁13的两端分别移动连接于第一架体11和第二架体12，第二支撑梁14移动连接于第一支撑梁13；水位测量部件2的作用是对水位进行测量，水位测量部件2设置在第二支撑梁14的一端；宽度测量部件的作用是对巴歇尔槽的不同位置的宽度进行测量，宽度测量部件设置在第二支撑梁14的另一端，宽度测量部件包括测量杆31、接触部件和第一驱动部件33，测量杆31转动连接于第二支撑梁14，第一驱动部件33连接于测量杆31，接触部件的两端朝向巴歇尔槽的边缘方向延伸，相对于现有技术，人工测量巴歇尔槽的尺寸和实时液位，存在危险系数大，人工测量必须靠近明渠，渠中水流量大且水流湍急，容易发生涉水危险，同时，人工测量引入人为随机误差大，影响测
量准确度；并且测量巴歇尔槽的尺寸时只能测量未淹没位置的尺寸，对于水下尺寸无法测量，测量结果具有局限性，水面浮动幅度大，使用常规水位尺测量结果误差大，本技术方案中，通过在巴歇尔槽的上部搭设支撑部件，第一支撑梁13和第二支撑梁14能够带动水位测量部件2和宽度测量部件横向移动，调整水位测量部件2和宽度测量部件测量的位置，再通过水位测量部件2对巴歇尔槽的水位进行测量，宽度测量部件通过两个接触部件与巴歇尔槽的侧壁相接触，再通过测量杆31的移动距离来精准测量巴歇尔槽不同位置的宽度，从而达到提高测量的精准度的技术效果。
42.上述支撑部件的作用是支撑水位测量部件2和宽度测量部件，支撑部件包括第一架体11、第二架体12、第一支撑梁13和第二支撑梁14，第一架体11和第二架体12分别架设在巴歇尔槽的两侧，第一支撑梁13的两端分别移动连接于第一架体11和第二架体12，第二支撑梁14移动连接于第一支撑梁13，第一架体11和第二架体12能够对第一支撑梁13和第二支撑梁14进行支撑，第一架体11和第二架体12的底部设置移动轮16，移动轮16能够带动第一架体11和第二架体12进行移动，移动轮16采用万向轮，并且，在移动轮16上设置电机，电机能够带动移动轮16转动，同时可以通过控制系统对电机进行控制；水位测量部件2的作用是对水位进行测量，水位测量部件2设置在第二支撑梁14的一端，水位测量部件2包括筒体21、杆体22、浮球23和连通部件24，筒体21转动连接于第二支撑梁14，杆体22设置在筒体21内部，浮球23设置在杆体22上，连通部件24设置在筒体21的下部，连通部件24的两端具有进水口241，将水位测量部件2移动至设定位置后，筒体21绕其轴线转动，使筒体21向水下移动，直至连通部件24与巴歇尔槽的底部相互接触，水从连通部件24的进水口241进入到筒体21和杆体22之间，浮球23在水的作用下上浮，利用连通器的原理，使浮球23的位置与巴歇尔槽的水位相同，从而达到精准测量水位的技术效果，并且，水位于筒体21内，避免了水面上下波动幅度剧烈造成的影响，从而保证水位测量的准确性，筒体21的外部设置外螺纹，第二支撑梁14上设置内螺纹，使得筒体21与第二支撑梁14之间能够通过螺纹进行连接，并且，筒体21垂直设置，能够避免倾斜带来的水位测量误差；宽度测量部件的作用是对巴歇尔槽的不同位置的宽度进行测量，宽度测量部件设置在第二支撑梁14的另一端，宽度测量部件包括测量杆31、接触部件和第一驱动部件33，测量杆31转动连接于第二支撑梁14，第一驱动部件33连接于测量杆31，接触部件的两端朝向巴歇尔槽的边缘方向延伸，需要测量巴歇尔槽的宽度时，第一驱动部件33带动测量杆31绕其轴线转动，使测量杆31下降到设定位置，然后使第二支撑梁14朝向巴歇尔槽的边缘方向移动，使接触部件的一端与巴歇尔槽的侧面相互接触，此时，巴歇尔槽的宽度为起始位置，然后移动第二支撑梁14，直至接触部件的另一端与巴歇尔槽的边缘相互接触，第二支撑梁14移动的距离与接触部件的长度之和为巴歇尔槽的宽度，本技术方案中，通过在巴歇尔槽的上部搭设支撑部件，第一支撑梁13和第二支撑梁14能够带动水位测量部件2和宽度测量部件横向移动，调整水位测量部件2和宽度测量部件测量的位置，再通过水位测量部件2对巴歇尔槽的水位进行测量，宽度测量部件通过两个接触部件与巴歇尔槽的侧壁相接触，再通过测量杆31的移动距离来精准测量巴歇尔槽不同位置的宽度，从而达到提高测量的精准度的技术效果。
43.进一步的，接触部件包括支撑杆321和接触器322，接触器322设置在支撑杆321的两端。本实施例中，进一步限定了接触部件，接触器322设置在支撑杆321的两端，支撑杆321垂直连接于测量杆31，接触器322包括压力传感器3221、伸缩弹簧3222和伸缩件3223，压力
传感器3221设置在支撑杆321内，伸缩弹簧3222的一端顶接于压力传感器3221，伸缩件3223的一端连接于伸缩弹簧3222，另一端朝向远离压力传感器3221的方向延伸，压力传感器3221设置在支撑杆321内，伸缩弹簧3222设置在伸缩件3223和压力传感器3221之间，当伸缩件3223与巴歇尔槽相互接触后，伸缩弹簧3222压缩，并且对压力传感器3221进行挤压，压力传感器3221传递信号，第二支撑梁14停止移动，不仅能够提高测量的精确度，还能够防止支撑杆321直接与巴歇尔槽的侧壁相互接触导致损坏，从而达到保护接触部件的技术效果。
44.进一步的，第一支撑梁13设置第一齿条，第二支撑梁14上设置第二驱动部件131，第二驱动部件131包括驱动电机和转动齿轮，第二驱动电机连接于转动齿轮，转动齿轮与第一齿条相互啮合。本实施例中，进一步限定了第一支撑梁13和第二支撑梁14，在第一支撑梁13上设置第一齿条，第二支撑梁14上设置第二驱动部件131，使转动齿轮与第一齿条相互啮合，驱动电机带动转动齿轮转动，使得第二支撑梁14能够在第一支撑梁13上移动，从而达到方便第二支撑梁14移动的技术效果。
45.进一步的，控制部件4，控制部件4连接于第二驱动部件131和压力传感器3221。本实施例中，增加了控制部件4，控制部件4连接于第二驱动部件131和压力传感器3221，压力传感器3221接收到伸缩弹簧3222产生的压力后，压力传感器3221将信号传递至控制部件4，控制部件4控制第二驱动部件131停止工作，从而达到方便对第二支撑梁14的位置进行控制的技术效果。
46.进一步的，水位测量部件2还包括水平部件25，水平部件25设置在筒体21的另一端。本实施例中，进一步限定了水位测量部件2，在筒体21的另一端设置水平部件25，水平部件25能够实时显示筒体21是否处于纵向垂直状态，从而达到避免倾斜带来的水位测量误差的技术效果。
47.进一步的，水位测量部件2还包括导流部件26，导流部件26设置在连通部件24的两侧。本实施例中，进一步限定了水位测量部件2，导流部件26设置在连通部件24的两侧，由于连通部件24需要与巴歇尔槽的底部相互接触，水流的速度会影响连通部件24的位置，导致连通部件24出现偏离，从而使得连通部件24倾斜，因此，在连通部件24的两侧设置导流部件26，导流部件26能够使水流从导流部件26的两侧流动，减小水流对连通部件24的冲击力，从而达到防止连通部件24倾斜的技术效果。
48.进一步的，支撑部件还包括连接架15，连接架15的两端分别连接于第一架体11和第二架体12。本实施例中，进一步限定了支撑部件，在第一架体11和第二架体12的两端设置连接架15，连接架15能够对第一架体11和第二架体12进行支撑，能够辅助支撑第一支撑梁13，提高支撑部件的支撑性。
49.另一方面，本发明实施例提供了一种巴歇尔槽流量计自动在线的校准方法，包括以下步骤：
50.101、将支撑部件架设在巴歇尔槽的上部。
51.102、通过宽度测量部件测量巴歇尔槽的不同位置的宽度并获得宽度数据。
52.103、通过水位测量部件测量巴歇尔槽的中间位置的水位并获得水位数据。
53.104、根据获得的宽度数据和水位数据计算出标准的瞬时流量值q
s
，被检明渠流量计流量示值误差为e＝(q
i
‑
q
s
)/q
s
×
100％。
54.105、控制系统输出校准原始记录并完成巴歇尔槽明渠流量计在线校准。
55.步骤2包括以下步骤：
56.1021、根据巴歇尔槽后部的位置选择长度范围和高度范围内选择25％、50％、75％三个点，组成9个测量点。
57.1022、控制部件控制驱动部件使宽度测量部件前后移动以及上下移动，使宽度测量部件移动至其中一个初始位置的测量点s0。
58.1023、控制部件控制第二驱动部件，使第二支撑梁在巴歇尔槽的喉部范围内移动，宽度测量部件先移动至巴歇尔槽的一端并与巴歇尔槽的侧壁相互接触形成第一位置s1，宽度测量部件横向移动至巴歇尔槽的另一端并与巴歇尔槽另一端的侧壁相互接触形成第二位置s2，即测得其中一个测量点的巴歇尔槽的宽度数据。
59.1024、重复步骤2.3测量其余的8个测量点的宽度数据。
60.1025、根据9个测量点的宽度数据计算平均值d。
61.步骤3包括以下步骤：
62.1031、控制部件控制驱动部件使水位测量部件前后移动，使水位测量部件移动至巴歇尔槽的2/3位置，通过控制部件控制驱动部件使水位测量部件左右移动，使水位测量部件移动至巴歇尔槽的中心线位置。
63.1032、通过控制部件控制驱动部件使水位测量部件上下移动，使连通部件移动至巴歇尔槽的底部，并且观察水平部件确定筒体和杆体处于垂直位置。
64.1033、渠道中水通过连通部件进入筒体，浮球随水位上下移动，测得的水位值通过信号输出部件传输到控制系统上。
65.1034、等待水位稳定，在10min内记录10组实时水位值，同时读取被检明渠流量计的瞬时流量值。
66.1035、水位算术平均值作为最终的水位值h，被检明渠流量计瞬时流量值的算术平均值作为最终的瞬时流量值q
i
。
67.本发明实施例提供了一种巴歇尔槽流量计自动在线校准装置，一方面实现了校准过程的自动化，一方面提高了校准结果的准确度，避免人工测量引起的涉水危险；避免人工测量引入的随机误差；实现人工无法实现的水下部分的测量，提高喉部宽度测量的准确度；采用水位测量装置提高水位测量的准确度。
68.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。