長江水利委員會長江科學院趙科鋒獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉長江水利委員會長江科學院申請的專利一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115824169B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310023876.7,技術領域涉及:G01C13/00;該發明授權一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法是由趙科鋒;曹慧群;林莉;羅平安;唐見;靖爭;翟文亮;李曉萌;曹小歡;梁夢思設計研發完成,并于2023-01-09向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法在說明書摘要公布了:一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法,包括:基于河道斷面水下及岸上實測地形數據進行地形自適應分段擬合,得到河道斷面地形多項式組;實時監測當前河道水位,結合河道地形多項式組確定河道水陸交界位置及水深,通過自動化控制裝置旋轉測速雷達定距測量河道表面流速;利用明渠表面流速與斷面平均流速關系式換算相應平均流速,進行自適應分段擬合,得到河道斷面平均流速多項式組;利用垂線將河道水面劃分若干段,分段計算垂線處河道水深及相鄰垂線間面積;利用河道斷面平均流速公式組,計算各段垂線中心線平均流速,通過各段面積與平均流速乘積累加計算河道斷面流量。本發明對復雜水情下進行岸基實時在線測量河道流量具有重要實用價值。
本發明授權一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法在權利要求書中公布了:1.一種河道流量岸基自動測量及精細化計算方法,其特征在于:包括如下步驟: 第一步,河道斷面地形自適應分段擬合:在河道斷面按一定距離進行河岸表面地形和河道水下地形測量,得到測點相對橫坐標及相對高程數據集,利用自適應分段搜索的方式,根據設定的步長將數據集分成若干組,進行分組擬合,確定各組多項式序號及參數,得到河道斷面地形多項式組; 第二步,河道斷面表面流速測量:測速雷達位于水位測量裝置下游,測速雷達按一定傾角朝向上游,根據測速雷達安裝位置、相對高程、當前水位及測量步長,確定測速雷達旋轉角度,結合自動化控制裝置,往返自動旋轉測速雷達,實現無人值守、實時測量河道斷面表面流速; 第三步,河道斷面平均流速自適應分段擬合:利用明渠表面流速與斷面平均流速關系公式將第二步測量的河道斷面表面流速換算成平均流速,以流速測點橫坐標及平均流速作為流速數據集,進行自適應分段擬合,得到河道斷面平均流速多項式組; 第四步,河道斷面分段面積:利用密集垂線對擬合河道斷面進行均勻或非均勻劃分,相鄰兩垂線近似形成直角梯形或直角三角形,根據當前水位和垂線橫坐標集,結合第一步得到的河道斷面地形多項式組,分段計算垂線處河道水深及相鄰垂線間面積; 第五步,河道斷面流量計算:根據相鄰兩垂線橫坐標,結合第三步所得河道斷面平均流速分段多項式組,計算相鄰垂線中心線平均流速;將第四步得到的相鄰垂線間面積乘以對應的垂線中心線平均流速,并進行累加,得到整個河道斷面流量; 所述的第二步包括以下步驟: 步驟2.1,河道斷面水陸邊界確定:根據水位計測得的水位相對高程,遍歷河道斷面地形數據集,錨定與當前水位相對高程差值最小的兩組坐標 ,根據分段多項式設定的步長,確定兩組坐標所在的多項式組,令多項式值等于當前水位值,求解得到橫坐標即為河道斷面水陸左右岸邊界; 步驟2.2,測速雷達位置確定:測速雷達與水位計安裝立柱相距較近,確保兩者橫坐標零點與相對高程零點相同,測速雷達橫坐標為,相對高程為,測速雷達立柱距水位計立柱為S,則測速雷達與待測河道斷面垂直距離為; 步驟2.3,河道斷面表面流速測量:測速雷達朝向來水方向,以角度表示測速雷達波偏向角,根據步驟2.1計算,水陸界面橫坐標為,測速雷達通過自動化控制裝置旋轉,間隔距離測量一次,共測量m次,,旋轉角度為,其中I為第I段,完成一個周期測量后,得到橫坐標與表面流速數據集,水位計重新測量當前水位以確定新的水陸邊界,測速雷達以新的角度測量河道表面流速,以此循環往復。
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