超声波明渠流量计排水监测系统应用
发布时间：2022-03-22 00:05:25
摘要 ： 提出了一种由帕歇尔槽和超声波液位计组成的
超声波明渠流量计。设计了一种集成超声波液位计 ， ，它将基于超声波传输和接收的测距模块、低功耗 MSP430系列单片机的控制模块和 RS485通信协议的通信模块结合起来，实现了明渠流量计在地下排水监测系统中的应用。
超声波 明渠 流量计 MSP430； RS485通信协议。
概述；在采煤过程中，矿井水由地下排水泵提升至预沉淀调节池 ， ，流入吸水井。实时监测矿井水进入抽水井的排水流量，可以了解井下工作状态，对煤矿安全生产具有重要意义。目前，地下排水流量是通过流量计手动测量的。流量计很难读取， 记不起累计流量， 更重要的是，地面管理人员无法及时获取信息。为此，研制了一种超声波明渠流量计。其FRP“测井”耐腐蚀，安装方便，电路简单可靠，故障率低， 整机测量精度高， 可适用于各种环境。
超声波明渠流量计的开发；明渠流量计由水测量仪表和液位传感器组成。安装在地下测量现场的 、 传感器通过电缆将测量数据传输到地面上位机。
工作原理；明渠流量测量方法主要有直接法和间接法。直接法很少使用，因为很难找到明渠中颗粒速度和平均流体速度之间的关系。间接法是在明渠中安装一台测水仪， 对被测流体形成约束阻力， 以便在仪器上游和下游的明渠横截面上形成与平均流速相关的液位差。如果能保证测水仪下游出口的液位保持不变， ，则测水仪的上游液位可以反映明渠横截面上的平均流速 ， ，从而达到明渠流量测量的目的。间接法**应用于明渠流量测量； 间接法中使用的测水仪器分为堰式和槽式， 堰式测水仪器*常用的有三角形堰和矩形堰。槽式测水仪*常用的是帕歇尔槽， 帕歇尔测量槽由上游收缩段、喉部段和下游扩散段 3组成。收缩段槽底向下游倾斜， 扩散段槽底的倾斜方向与喉槽底相反， 其结构如图所示。 1帕歇尔槽应牢固安装在通道上，并与通道侧壁和通道底部紧密连接。 无漏水。使所有水流通过帕歇尔槽的测量部分， 帕歇尔槽的测量部分是凹槽中的喉部。
仪表安装；明渠流量计安装在现场通道 ， 水测量仪表采用帕歇尔水箱 ， 测井中的液位由安装在测井顶部的超声波液位计测量 ， 液位计采用 9 V电池电源 ， 与上位机通信只需一根电缆 ， 避免了大量电源和通信电缆的损失 ， 和在线电源电压。
超声波液位计的设计；液位计由低电压、低功耗的单片机、超声波发射电路、超声波接收电路、串行接口电路、电池供电电路等组成。 图 2为系统框图。配备一体化超声波发射接收模块和远程通信模块。超声波发射和接收电路与单片机 相连， 单片机与串行接口相连。电池供电电路由其他电路供电。
结论；帕歇尔槽明渠流量计中的FRP测井装置耐腐蚀，易于安装 超声波位置计体积小， 密封性好，安装维护方便，电源的设计能满足煤矿设备的本质安全和防爆特性， 整个仪表电路简单可靠，故障率低 ， 测量精度高 ， 可应用于各种环境。在井下排水流量监测系统中，它能有效地监测排水流量， 为实时监测井下生产状态提供了可能。
实践证明，
超声波明渠流量计测量精度高， 运行安全可靠、稳定有效。然而，它也需要进一步改进通过逐步完善，将在煤矿安全生产管理中发挥更大的作用。
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