Устройство для измерения параметров водного потока

(51) 01 23/22 (2006.01) 01 23/28 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ модульных платформ в портативном пыле-влагозащищающем корпусе с приемо-передающей антенной и автономным источником электрического тока, и включает модуль с ультразвуковыми излучателями для измерения расстояний акустическим методом, программно-управляющий микроконтроллерный модуль с математическим фильтром и встроенным счетчиком-таймером для управления модулем определения расстояний и коммуникации/-модуля в целях автономного функционирования совместно и на основе с внешними автоматизированными системами оперативного контроля и управления водными потоками оросительной сети обеспечивает расширение арсенала технических средств и возможности автоматизации процессов на оросительных системах.(72) Балгабаев Нурлан Нурмаханович Карлыханов Оразхан Карлыханович Стульнев Валерий Иванович Стульнев Георгий Валерьевич Тажиева Турсынай Чайхсламовна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт водного хозяйства Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан(56) Свидетельство на полезную модель РФ 9524,1999(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОДНОГО ПОТОКА(57) Техническое решение для измерения параметров водного потока выполнено из готовых Техническое решение относится к области измерений с применением акустического метода и предназначено для дистанционного непрерывного контроля уровня и расхода воды в потоках оросительных каналов, может найти широкое применение в процессах распределения водных ресурсов. Известно большое количество разнообразнейших конструкций с применением акустического метода для измерения уровня жидкости в открытых и закрытых резервуарах. Недостатками известных устройств являются требования условий их эксплуатации, прерывность измерений, определение расхода воды в потоке требует специальных расчетов, что может существенным образом ограничивать оперативность управления водными потоками и область применения таких устройств, к тому же эксплуатация устройств возможна с наличием обслуживающего персонала. Из предшествующего уровня техники известно устройство для измерения уровня жидких сред,содержащее измерительную трубу (звуковод),акустический излучатель зондирующего сигнала,установленный на верхнем торце звуковода,приемник зондирующего и отраженного акустических сигналов, установленный ниже излучателя на внешней поверхности звуковода и связанный с его полостью через трансформатор связи, микропроцессорную схему измерения функционально связанного с изменяемым уровнем временного интервала, цифровой индикатор уровня.сред (Свидетельство на ПМ РФ 9524 МПК 01 23/28). Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности,наличие объема дополнительного оборудования и его стоимость, присутствие эксплуатирующего устройство персонала, устройство не является технологичным в производстве и эксплуатации. Разработка и создание технологичных устройств для измерения параметров водных потоков на оросительных сетях, имеющих приемлемые к условиям эксплуатации оптимальные функциональные возможности и стоимость,предусматривающие связь с внешними автоматизированными системами в технологических процессах оросительных систем,остается актуальной. Задача технического решения заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, их функциональных возможностей,повышении технологичности в изготовлении,приемлемой стоимости и удобства использования в процессах эксплуатации на оросительных сетях. Технический результат достигается тем, что устройство для измерения параметров водного потока выполнено из готовых модульных платформ в портативном пыле-влаго-защищающем корпусе с приемо-передающей антенной и автономным источником электрического тока, и включает модуль с ультразвуковыми излучателями для измерения расстояний акустическим методом,программно-управляющий микроконтроллерный 2 модуль с математическим фильтром и встроенным счетчиком-таймером для управления модулем определения расстояний и коммуникации/-модуля в целях автономного функционирования совместно и на основе с внешними автоматизированными системами оперативного контроля и управления водными потоками оросительной сети. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение арсенала технических средств для возможностей автоматизации оросительных систем,устройство становится портативным, облегчается его изготовление и уменьшается стоимость,улучшается технологичность эксплуатации за счет расширения функциональных возможностей устройства, в том числе передачей данных в сети сотовой связи для удаленного измерения параметров водного потока и возможностей оперативного управления водными ресурсами. Сущность технического решения поясняет чертеж. Устройство для измерения параметров водного потока (фиг.1) содержит пыле-влаго-защищающий корпус 1, излучатель 2 и приемник 3 ультразвуковых сигналов 4, отражаемых от водной поверхности 5, приемо-передающую антенну 6,автономный источник электрического тока 7,модуль определения расстояний 8, программноуправляющий микроконтроллерный модуль 9,приемо-передающий /-модуль 10, сеть сотовой связи 11, внешние автоматизированные системы оперативного контроля и учета параметров водного потока,например,персональный компьютер 12 пользователя. Работает устройство следующим образом. С установкой устройства в пыле-влаго-защищающем корпусе 1 и источника электрического тока 7, для измерения параметров водного потока участка оросительного канала на отметкеот отметки 0 дна канала ультразвуковой модуль измерения расстояний 8 формирует прямоугольный электрический импульс, длительность которого прямо пропорциональна расстоянию ультразвуковой излучатель 2, водная поверхность 5,ультразвуковой приемник 3. Одновременно с началом импульса запускается внутренний счетчик управляющего микроконтроллера 9. Период следования импульсов определяется программой микроконтроллера. Программно-управляющий микроконтроллер встроенным счетчиком-таймером определяет временной интервал импульса,функционально связанный с параметрами водного потока, в частности уровнем воды в потоке оросительного канала, которые имеют следующую зависимость 1000(1(/2106(1) где- уровень воды в потоке (мм)- абсолютная отметка дна канала по месту установки устройства (м) 1- абсолютная отметка места установки устройства (м) Т - длительность прямоугольного электрического импульса (мкс)- скорость ультразвукового импульса в воздухе(333 м/с). В зависимости от уровней воды в потоке устанавливается зависимость, которая имеет следующий вид, или у ах 2-х-с(м 3/с) х - уровень воды в канале ас коэффициенты,характеризующие оросительный канал. Определение коэффициентов , , с производится по результатам контрольных гидрологических измерений или графика (таблицы) пропускной способности участка оросительного канала. Алгоритм математических расчетов определяет программа микроконтроллера для отдельных участков каналов оросительной системы. Цифровые данные хранятся в памяти микроконтроллера и поступают в сеть сотовой связи по запросу с персонального компьютера пользователя. Устройство может использоваться автономно, в составе автоматизированных систем контроля, учета и оперативного управления водными потоками оросительной сети,оно технологично в изготовлении, надежно в эксплуатации, имеет широкий сектор использования и возможности оптимизации к условиям эксплуатации. Испытание предлагаемого устройства проведено в реальных условиях, которые подтвердили технологичность и удобство эксплуатации, возможность работы с современными системами сбора данных. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для измерения параметров водного потока, отличающееся тем, что оно выполнено из готовых модульных платформ в портативном пыле-влаго-защищающем корпусе с приемо-передающей антенной и автономным источником электрического тока, включает модуль с ультразвуковыми излучателями для измерения расстояний акустическим методом, программноуправляющий микроконтроллерный модуль с математическим фильтром и встроенным счетчиком-таймером для управления модулем определения расстояний и коммуникации/-модуля для передачи данных в сеть сотовой связи в целях автономного функционирования совместно и на основе с внешними автоматизированными системами для дистанционного непрерывного контроля уровня и расхода воды в потоках каналов оросительной сети. 2. Устройство для измерения параметров водного потока по п.1, отличающееся тем, что в качестве системы оперативного контроля водного потока используется персональный компьютер пользователя. 3. Устройство для измерения параметров водного потока по п.1, отличающееся тем, что в качестве системы оперативного контроля водного потока используется мобильный телефон сотовой связи пользователя.