一种流量监测方法、装置、设备及可读存储介质

摘要

本发明公开了一种流量监测方法、装置、设备及可读存储介质，其中流量监测方法包括：获取监测装置内的水位；判断水位是否达到监测装置的高度；当水位达到监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；将各速度传感器测量的流速输入到第一流量公式中得到监测装置中过水断面的过流流量。本发明通过对监测装置内水位的判断得到适合的流量公式，可以使得计算得到的过水断面的过流流量更加精确。

权利要求

1.一种流量监测方法，应用于设有多个速度传感器的监测装置中，其特征在于，包括：获取所述监测装置内的水位；

判断所述水位是否达到所述监测装置的高度；

当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；

将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量；

其中，所述第一流量公式为：

在所述第一流量公式中，B为过水断面的宽度；H为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；hn+1为第n个速度传感器与所述测量装置顶部的距离，其中第n个速度传感器与所述测量装置的顶部距离最近；vi为第i个速度传感器测量的流速，其中1≤i≤n，n取正整数； a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。

2.根据权利要求1所述的流量监测方法，其特征在于，还包括：当所述水位未达到所述监测装置的高度时，根据所述水位与所述监测装置中各速度传感器的安装位置，确定所述监测装置中被淹没的速度传感器；

当存在被淹没的速度传感器时，获取被淹没的速度传感器测量的流速及预设的第二流量公式；

根据被淹没的速度传感器的数量匹配得到所述第二流量公式中的修正系数和综合修正系数；

将所述被淹没的速度传感器测量的流速、所述修正系数及所述综合修正系数输入到所述第二流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量；

其中，所述第二流量公式为：

在所述第二流量公式中，B为过水断面的宽度；hI为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；hn+1为第n个速度传感器与所述测量装置顶部的距离，其中第n个速度传感器与所述测量装置的顶部距离最近；ΔL为第m个速度传感器与第m+1个速度传感器的距离，其中，1≤m≤n-1；a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。

3.根据权利要求2的流量监测方法，其特征在于，还包括：

当不存在被淹没的速度传感器时，获取预设的第三流量公式；

利用所述第三流量公式计算所述监测装置中过水断面的过流流量；

所述第三流量公式为：

在所述第三流量公式中， ，h为过水断面的高度，P为渠底到箱体底部内壁面的距离，g为重量加速度，b为过水断面的宽度， 为渠底到水面的距离。

4.根据权利要求1所述的流量监测方法，其特征在于，所述第一流量公式中修正系数a、c及综合修正系数 的确定方法包括：获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系；

将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速；

利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c；

将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的 ；

对不同工况下不同声道的角对应的a、c、 求平均值，得到所述第一流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数 。

5.根据权利要求2所述的流量监测方法，其特征在于，所述第二流量公式中修正系数a、c及综合修正系数 的确定方法包括：获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系；

将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速；

利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c；

将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的 ；

对不同工况下不同声道的角对应的a、c、 求平均值，得到所述第二流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数 。

6.一种流量监测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述监测装置内的水位；

判断模块，用于判断所述水位是否达到所述监测装置的高度；

第一处理模块，用于当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；

第二处理模块，用于将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量；

其中，所述第一流量公式为：

在所述第一流量公式中，B为过水断面的宽度；H为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；hn+1为第n个速度传感器与所述测量装置顶部的距离，其中第n个速度传感器与所述测量装置的顶部距离最近；vi为第i个速度传感器测量的流速，其中1≤i≤n，n取正整数； a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。

7.一种流量监测设备，其特征在于，包括：

水位采集器、速度采集器、存储器和处理器，所述水位采集器、所述速度采集器、所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-5中任一项所述的流量监测方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-5中任一项所述的流量监测方法。

说明书

一种流量监测方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及水文监测技术领域，具体涉及一种流量监测方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

[0002] 目前市面上的量水设备有容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、质量流量计、涡街流量计、转轮式量水计、分流旋翼式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计、矩形箱涵量水计、微功耗电子水位流量计。其中，超声波流量计适用于液体、气体和多相混合物，根据测量类型不同分为被动型和主动型，被动型主要是指听音法，依靠流体流动产生的噪音计算流体速度，被动型主要分为传播速度时差法、多普勒法、波束偏移法。超声波测流探头的布置方式多种多样，对于不同量水设备探头安装布置的位置也不尽相同，根据超声波声道数不同分为单声道、双声道和多声道。根据声道安装方式不同可分为双声道为平行布置和对称交叉布置，如Z型法、V型法、X型法、N型法。但是由于技术与理论研究等原因，现有的量水设备测量精度较差。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种流量监测方法、装置、设备及可读存储介质，以解决现有技术中流量监测测量精度差的问题。

[0004] 根据第一方面，本发明实施例提供了一种流量监测方法，应用于设有多个速度传感器的监测装置中，包括以下步骤：

[0005] 获取所述监测装置内的水位；

[0006] 判断所述水位是否达到所述监测装置的高度；

[0007] 当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；

[0008] 将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0009] 本发明实施例提供的流量监测方法，获取监测装置内的水位，判断水位是否达到监测装置的高度，当达到时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；将各速度传感器测量的流速输入到第一流量公式中得到监测装置中过水断面的过流流量，本发明通过对监测装置内水位的判断得到适合的流量公式，进而可以使得计算得到的过水断面的过流流量更加精确。

[0010] 结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，流量监测方法还包括以下步骤：

[0011] 当所述水位未达到所述监测装置的高度时，利用所述水位与所述监测装置中各速度传感器的安装位置，确定所述监测装置中被淹没的速度传感器；

[0012] 当存在被淹没的速度传感器时，获取被淹没的速度传感器测量的流速及预设的第二流量公式；

[0013] 根据被淹没的速度传感器的数量匹配得到所述第二流量公式中的修正系数和综合修正系数；

[0014] 将所述被淹没的速度传感器测量的流速、所述修正系数及所述综合修正系数输入到所述第二流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0015] 结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，流量监测方法还包括以下步骤：

[0016] 当不存在被淹没的速度传感器时，获取预设的第三流量公式；

[0017] 利用所述第三流量公式计算所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0018] 结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述第一流量公式为：

[0019]

[0020] 在所述第一流量公式中，B为过水断面的宽度；H为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；hn+1为第n个速度传感器与所述测量装置顶部的距离，其中第n个速度传感器与所述测量装置的顶部距离最近；vi为第i个速度传感器测量的流速，其中1≤i≤n，n取正整数；a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。

[0021] 结合第一方面第一实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述第二流量公式为：

[0022]

[0023] 在所述第二流量公式中，B为过水断面的宽度；hI为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；ΔL为第m个速度传感器与第m+1个速度传感器的距离，其中，1≤m≤n-1；a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。

[0024] 结合第一方面第二实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述第三流量公式为：

[0025]

[0026] 在所述第三流量公式中，C＝0.602+0.083h/p，h为过水断面的高度，P为渠底到箱体底部内壁面的距离，g为重量加速度，b为过水断面的宽度，hε为渠底到水面的距离。

[0027] 结合第一方面第三实施方式和第四实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述第一流量公式和第二流量公式中修正系数a、c及综合修正系数 的确定方法包括：

[0028] 获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系；

[0029] 将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速；

[0030] 利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c；

[0031] 将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的

[0032] 对不同工况下不同声道的角对应的a、c、 求平均值，得到所述第一流量公式和所述第二流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数

[0033] 根据第二方面，本发明实施例提供了一种流量监测装置，包括：

[0034] 获取模块，用于获取所述监测装置内的水位；

[0035] 判断模块，用于判断所述水位是否达到所述监测装置的高度；

[0036] 第一处理模块，用于当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；

[0037] 第二处理模块，用于将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0038] 根据第三方面，本发明实施例提供了一种流量监测设备，包括：水位采集器、速度采集器、存储器和处理器，所述水位采集器、所述速度采集器、所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的流量监测方法。

[0039] 根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的流量监测方法。

附图说明

[0040] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

[0041] 图1为本发明实施例1中流量监测方法的流程示意图；

[0042] 图2为本发明实施例2中流量监测方法的流程示意图；

[0043] 图3为本发明实施例3中流量监测装置的结构示意图；

[0044] 图4为本发明实施例4中超声波声道的布置示意图；

[0045] 图5为现有技术的计算模型示意图；

[0046] 图6为本发明实施例4中速度传感器的安装位置示意图；

[0047] 图7为本发明实施例5中流量监测设备的结构示意图。

具体实施方式

[0048] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0049] 实施例1

[0050] 本发明实施例1提供了一种流量监测方法，应用于设有多个速度传感器的监测装置中，图1为本发明实施例1中流量监测方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例1的流量监测方法包括以下步骤：

[0051] S101：获取所述监测装置内的水位。作为一个具体的实施方式，所述监测装置可以为类似长方体的结构，过水断面为矩形，宽度为B，高度为H。示例的，可以在监测装置中设电子水尺，通过电子水尺获取所述监测装置内的水位。

[0052] S102：判断所述水位是否达到所述监测装置的高度。

[0053] S103：当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速。

[0054] 具体的，所述第一流量公式为：

[0055]

[0056] 在第一流量公式中，B为过水断面的宽度；H为过水断面的高度；n为所述测量装置内的声道数，等于所述测量装置内安装的速度传感器的数量；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；hn+1为第n个速度传感器与所述测量装置顶部的距离，其中第n个速度传感器与所述测量装置的顶部距离最近；vi为第i个速度传感器测量的流速，其中1≤i≤n，n取正整数；a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。通过本发明实施例1的第一流量公式可以精确的计算过水断面的过流流量。

[0057] 作为一个具体的实施方式，在本发明实施例1中，第一流量公式中的修正系数a、c及综合修正系数 的确定方法可以采用如下技术方案：

[0058] 获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系；

[0059] 将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速；

[0060] 利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c；

[0061] 将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的

[0062] 对不同工况下不同声道的角对应的a、c、求平均值，得到所述第一流量公式和所述第二流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数

[0063] 具体的，所述流速公式为：

[0064]

[0065] 在所述流速公式中， 为进口平均流速，为已知量。

[0066] 作为一个具体的实施方式，n条声道线把过水断面划分为(n+1)个不完全相等的区域，其中，第2个区域至第n个区域的高度相等，第1个区域的高度及第n+1个区域的高度小于第2个区域的高度。由于闸门在变开度的情况下箱体内部靠近闸门出水口与靠近箱体顶部速度分布较为复杂，利用不均匀布置的方案，在一定程度上对两端进行了加密，可以更好的捕捉到流速信息，可以更好的保证测量的稳定性。其中，分别位于监测装置的两个内壁上的两个速度传感器构成一条声道线，构成的声道线平行于监测装置的底面。

[0067] S104：将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0068] 本发明实施例1提供的流量监测方法，获取监测装置内的水位，判断水位是否达到监测装置的高度，当达到时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速；将各速度传感器测量的流速输入到第一流量公式中得到监测装置中过水断面的过流流量，本发明通过对监测装置内水位的判断得到适合的流量公式，进而可以使得计算得到的过水断面的过流流量更加精确。

[0069] 实施例2

[0070] 本发明实施例2提供了一种流量监测方法，应用于设有多个速度传感器的监测装置中，图2为本发明实施例2中流量监测方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例2的流量监测方法包括以下步骤：

[0071] S201：获取所述监测装置内的水位。

[0072] S202：判断所述水位是否达到所述监测装置的高度。

[0073] S203：当所述水位未达到所述监测装置的高度时，根据所述水位与所述监测装置中各速度传感器的安装位置，确定所述监测装置中被淹没的速度传感器。当存在被淹没的速度传感器时，转至S204；当不存在被淹没的速度传感器时，转至S207。

[0074] S204：当存在被淹没的速度传感器时，获取被淹没的速度传感器测量的流速及预设的第二流量公式，转至S205。

[0075] 具体的，所述第二流量公式为：

[0076]

[0077] 在第二流量公式中，B为过水断面的宽度；hI为过水断面的高度，等于所述测量装置内的水位；n为所述测量装置内的声道数，等于所述测量装置内安装的速度传感器的数量；h1为第1个速度传感器与所述测量装置底部的距离，其中第1个速度传感器与所述测量装置的底部距离最近；ΔL为第m个速度传感器与第m+1个速度传感器的距离，其中，1≤m≤n-1；a为v1的修正系数；c为vn的修正系数； 为流速的综合修正系数。通过本发明实施例2的第一流量公式可以精确的计算过水断面的过流流量。

[0078] 在非满管条件下，箱体内部存在空气，由于空气填满了箱体内部顶面与水面的空间，对箱体内部流态有一定的影响，利用本发明实施例2进行计算可以得到较为准确的流量。

[0079] 作为一个具体的实施方式，在本发明实施例2中，第一流量公式中的修正系数a、c及综合修正系数 的确定方法可以采用如下技术方案：

[0080] 获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系；

[0081] 将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速；

[0082] 利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c；

[0083] 将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的

[0084] 对不同工况下不同声道的角对应的a、c、 求平均值，得到所述第一流量公式和所述第二流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数

[0085] 具体的，所述流速公式为：

[0086]

[0087] 在所述流速公式中， 为进口平均流速，为已知量。

[0088] S205：根据被淹没的速度传感器的数量匹配得到所述第二流量公式中的修正系数和综合修正系数，转至S206。

[0089] 其中，第二流量公式中的修正系数指的是v1的修正系数a；vn的修正系数c；第二流量公式中的综合修正系数指的是流速的综合修正系数

[0090] S206：将所述被淹没的速度传感器测量的流速、所述修正系数及所述综合修正系数输入到所述第二流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0091] S207：当不存在被淹没的速度传感器时，获取预设的第三流量公式，转至S208。

[0092] 具体的，所述第三流量公式为：

[0093]

[0094] 在所述第三流量公式中，C＝0.602+0.083h/p，h为过水断面的高度，P为水面上方的压力，g为重量加速度，b为过水断面的宽度，hε为渠底到水面的距离。

[0095] S208：利用所述第三流量公式计算所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0096] 本发明实施例2提供的流量监测方法，通过对监测装置内水位、及淹没的速度传感器的数量的判断可以得到适合的流量公式，从而可以使得计算得到的过水断面的过流流量更加精确。

[0097] 实施例3

[0098] 本发明实施例3提供了一种流量监测装置，图3为本发明实施例3中流量监测装置的结构示意图，如图3所示，本发明实施例3的流量监测装置包括：获取模块30、判断模块32、第一处理模块34及第二处理模块36。

[0099] 其中，获取模块30，用于获取所述监测装置内的水位。

[0100] 判断模块32，用于判断所述水位是否达到所述监测装置的高度。

[0101] 第一处理模块34，用于当所述水位达到所述监测装置的高度时，获取预设的第一流量公式及各速度传感器测量的流速。

[0102] 第二处理模块36，用于将各速度传感器测量的流速输入到所述第一流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0103] 进一步的，在本发明实施例3的流量监测装置中，第一处理模块34，还用于当所述水位未达到所述监测装置的高度时，利用所述水位与所述监测装置中各速度传感器的安装位置，确定所述监测装置中被淹没的速度传感器；当存在被淹没的速度传感器时，获取被淹没的速度传感器测量的流速及预设的第二流量公式；根据被淹没的速度传感器的数量匹配得到所述第二流量公式中的修正系数和综合修正系数。

[0104] 第二处理模块36，还用于根据被淹没的速度传感器的数量匹配得到所述第二流量公式中的修正系数和综合修正系数；将所述被淹没的速度传感器测量的流速、所述修正系数及所述综合修正系数输入到所述第二流量公式中得到所述监测装置中过水断面的过流流量。

[0105] 实施例4

[0106] 为了更加详细的说明本发明的流量监测方法，给出一个更加详细的实施例。

[0107] 1、测速速度计算

[0108] 图4为本发明实施例4中超声波声道的布置示意图。其中图4(a)为俯视图，图4(b)为中横剖图，图4(c)为速度分布图。声波在流体中传播，顺流方向由于水流方向上的分量叠加，声波传播速度会增大，逆流方向由于水流速度的分量影响水流速度则减小，同一传播距离由于速度的改变就有不同的传播时间，利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速，称之传播速度差法，而各通道水流线平均流速V可由下面计算模型求出。

[0109] 假设A-B声波顺流方向传播的时间为t1，B-A声波逆流传播的时间为t2，则有：

[0110] 逆流传播的时间为：

[0111]

[0112] 顺流传播的时间为：

[0113]

[0114] 另外假设：

[0115] ΔT＝t2-t1                          (1-3)

[0116]

[0117] 有(1-1)(1-2)(1-3)(1-4)可得：

[0118]

[0119] 把公式中与速度相关的5个量变为4个，并且不需要把声速考虑到计算中，尽可能的降低温度、声速对其测量结果产生的误差。渠道不同水层的水流速度不同，随着液位的改变而改变，故把上述方程的表达式写为：

[0120]

[0121] 在式(1-6)中，Li—声波传播的通道的长度，θ—声路角，i为声道数。由于超声波探头实际上测出的流速为通道上线的线平均流速，一般工程上需要测量过水断面的平均流速，故需要对其进行修正，假设修正系数为K有：

[0122] Vi＝KVS                            (1-7)

[0123] Vi—不同声道上的线平均流速，VS—断面平均流速。

[0124] 2、第一流量公式推导过程

[0125] I、假设过水断面为矩形，宽度为B，高度为H，利用n条声道，把过水断面分成n+1等分，断面平均流速为 现有技术一般会进行如下处理，图5为现有技术的计算模型示意图。

[0126] 定义：

[0127] γ＝Y/H                               (1-8)

[0128]

[0129]

[0130]

[0131] 令则可以
把流量计算公式写为：

[0132]

[0133] II.假设n条声道线把过水断面划分为(n+1)个不完全相等的区域，速度传感器在中心段等距布置，中间的安装距离与中心距首尾安装距离不同，具体的，h2＝h3……＝hn，h1＜h2，hn+1＜h2，图6为本发明实施例4中速度传感器的安装位置示意图。

[0134] 在本发明实施例4中，根据1-8至1-13通过变形得到流量与断面平均流速计算公式为：

[0135]

[0136] 将1-14变形得到1-15。

[0137]

[0138] 由1-15结合 得到1-16。

[0139]

[0140] 定义：

[0141]

[0142]

[0143]

[0144] 根据1-16结合1-17、1-18、1-19进行推导依次可得1-20、1-21、1-22、1-24。

[0145]

[0146]

[0147]

[0148]

[0149] 其中B、H、h1、hn+1为已知参数，v1、vi通过速度传感器测量得到，a、c为数值实验计算值，为综合速度修正系数。

[0150] 具体的，在上述公式1-23中a、c、为所求量，为了确定第一流量公式中的修正系数a、c及综合修正系数 采用如下的方式：

[0151] 获取同一工况下不同声道角各速度传感器的流速，通过拟合得到流速与速度传感器安装位置的函数关系。示例的，在表1中给出了5#和6#两种工况的设置条件，即边界条件，在表2中给出了同一工况下不同声道角的设置方式，同时在表2中给出了拟合得到的流速与速度传感器安装位置的函数关系，函数关系为三次函数或对数函数，在表2中的e表示常数，f、g、h表示系数。

[0152] 表1计算参数表

[0153] 工况 闸门开度 上游水深(m) 下游水深(m) 声道角(°) 进口平均流速(m/s) 出口(Pa)5# 0.2 0.85 0.11 48 0.264 自由出流
6# 0.4 0.92 0.54 48 0.539 自由出流

[0154] 表2 a、c、k值计算表

[0155]

[0156]

[0157] 将所述第1个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第1个速度传感器的流速，将所述第n个速度传感器的安装位置带入所述函数关系中得到第n个速度传感器的流速。

[0158] 利用所述第1个速度传感器的流速与进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的a；利用所述第n个速度传感器的流速与所述进口平均流速的比值，得到该工况下不同声道角对应的c。其中，进口平均流速为已知量。

[0159] 将该工况下不同声道角对应的a及c输入到预设的流速公式中得到该工况下不同声道角对应的

[0160] 对不同工况下不同声道的角对应的a、c、 求平均值，得到所述第一流量公式和所述第二流量公式中的修正系数a、c、及综合修正系数

[0161] 具体的，定义：

[0162] aj-为第j次工况下不同声道角对应的a值，cj-为第j次工况下不同声道角对应的c值，kj-为第j次工况不同声道角对应的k值，通过SPSS曲线回归发现相关系数全部都为可以接受的范围之内。

[0163] 3、满管时的流量监测

[0164] 在本发明实施例4中，当监测装置内的水位达到监测装置的高度时称为满管。通过上述计算可得：a＝1.1504，c＝1.116， 表中的e表示常数，回归函数模型在开度为0.2、0.4、0.6时，声道上线速度随声道安装位置呈现对数变化，开度为0.8与1.0时呈二次函数变化，此时将a＝1.1504，c＝1.116， 以及箱体几何结构参数全部代入(1-24)并化简可以得到：

[0165] 进一步的，断面平均流速计算公式为：

[0166]

[0167] 4、非满管时的流量监测

[0168] 在本发明实施例4中，当监测装置内的水位未达到监测装置的高度时称为非满管。首先对淹没的声道数进行判断(即淹没速度传感器个数)，设在非满管的条件下，此时电子水尺测得到箱体内部的水位为hI，通过比较hI与(h1+nΔL)选择不同声道情况下的流量计算公式，其中ΔL＝90mm。

[0169] 在非满管时，第二流量计算公式为：

[0170]

[0171]

[0172] 公式中B为箱体净宽，h1-速度传感器安装的初始位置，hI水深，ΔL-速度传感器安装中心距，其他的字母与满管中含义相同。闸门全开的情况下，假设设备方型箱体内部水位为0.11m、0.20m、0.29m、0.38m、0.47m、0.56m、0.65m、0.74m，各水深淹没的声道个数依次为1、2、3、4、5、6、7、8。上层为空气，下层为水。在非满管时，a、c、 的确定方法与非满管时相同，不同点仅在于边界条件的设置不用。在非满管时，边界条件设置为上层边界条件为压力进口，来流方向为压力进口，出口边界条件为压力出口，箱底与两侧都为固定壁面边界，通过CFD软件进行计算，采用VOF与标准K-ε模型相结合进行水气两相流计算得到a、c、 具体结果如下：

[0173] 当h1≤hI

[0174] 当h1+ΔL≤hI

[0175] 当h1+2ΔL≤hI

[0176] 当h1+3ΔL≤hI

[0177] 当h1+4ΔL≤hI

[0178] 当，h1+5ΔL≤hI

[0179] 当h1+6ΔL≤hI

[0180] 当h1+7ΔL≤hI

[0181] 此外，当0≤hI

[0182] 其中，g为重量加速度，C＝0.602+0.083h/p，b为过水断面的宽度(在该实施例中b＝0.762m)，h为过水断面的高度，在该实施例中h＝G0+0.04，其中G0为箱体底部到箱体水面的距离，P为渠底到箱体底部内壁面的距离，在本设施例中P＝0.04m。

[0183] 即流量计算公式为：

[0184]

[0185] 5、与旋浆测流仪器流量对比分析

[0186] 为了验证本发明第一流量公式和第二流量公式的精确性，将根据第一流量公式/第二流量公式计算的实验值与通过旋浆测流仪器得到的模拟值进行对比，对比结果如表3所述。

[0187] 通过表3可以看出利用该计算模型计算所得到的流量与率定过的旋桨测流仪进行对比标定可以看出，两者误差在10％以内，说明该计算方法较为准确。

[0188] 表3所用计算模型计算流量验证

[0189]

[0190] 实施例5

[0191] 本发明实施例还提供了一种流量监测设备，如图7所示，该流量监测设备可以包括水位采集器70、速度采集器71、处理器72和存储器73，其中处理器72和存储器73可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

[0192] 处理器72可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器72还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

[0193] 存储器73作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的流量监测方法对应的程序指令/模块(例如，图3所述的第一获取模块30、判断模块32、第二获取模块34及第一计算模块3)。处理器72通过运行存储在存储器73中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的流量监测方法。

[0194] 存储器73可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器72所创建的数据等。此外，存储器73可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器73可选包括相对于处理器72远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器72。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

[0195] 所述一个或者多个模块存储在所述存储器73中，当被所述处理器72执行时，执行如图1-2所示实施例中的流量监测方法。

[0196] 上述流量监测设备具体细节可以对应参阅图1至图2所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

[0197] 本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

[0198] 虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。