CC BY
4для маршрутных транспортных средств, трамвайные пути, дошкольные и образовательные учреждения и пр.); исключить возможность движения ТС по трамвайным путям и выделенным полосам движения общественного транспорта блокированием процессора или подачи топлива; останавливать автомобиль при преследовании нарушителя путем передачи сигнала «нулевая скорость» с автомобиля полиции.
Способ апробирован с использованием полицейского радара «Сокол-М» и показал возможность реализации.
Библиографический список 1. Krause, B., von Altrock, C., Pozybill, M.:
Intelligent Highway by Fuzzy Logic: Congestion Detection and Traffic Control on Multi-Lane Roads with Variable Road Signs. Proceedings of EUFIT96, Aachen, Germany, 1996
2. P. Pongpaibool, P. Tangamchit and K. Noodwong, "Evaluation of Road Traffic Congestion Using Fuzzy Techniques," Proceeding of IEEE TENCON 2007, Taipei, Taiwan, October 2007.
3. Agilent Intelligent Traffic Video Detection Workstation Data Sheet. http://cp.literature. agilent. com/litweb/pdf/5990-4034EN.pdf
4. Traffic Detector Handbook: Third Edition Volume I (http://www.tfhrc.gov/its/pubs/06108/ 02a.htm)
УДК 626.01
О.П. Гаврилина, канд. техн. наук, доцент, А.С. Штучкина, ассистент
Рязанский агротехнологический университет имени П.А. Костычева
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОДОУЧЕТА ЛОКАЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОДОПОДАЧИ
Первостепенным мероприятием при совершенствовании эксплуатации, комплексной автоматизации оросительных систем является автоматизация водоучета.
В настоящее время на оросительных системах применяются прямые и косвенные измерения расхода и количества (объема) воды.
Еще совсем недавно считалось, что использование прямых измерений в практической гидрометрии является неэффективным, требует больших затрат, поскольку прямые измерения на оросительных системах основывались все больше на массовых, объемных и объемно-гидравлических методах [1].
Сегодня с появлением систем автоматического регулирования гидравлических параметров потока автоматизация водоучета стала реальностью,
позволяющей широко использовать методы прямых измерений расхода (стока) воды [2].
Пункты водоучета оснащаются специальными устройствами - водомерами-автоматами или водомерами-стабилизаторами выходного параметра (уровня, расхода и др.), позволяющими обеспечить однозначную зависимость расхода отвода от измеряемого параметра.
Особая роль в осуществлении широкого использования прямых методов водоучета на оросительных системах отводится локальным системам стабилизации водоподачи [3]. Системы автоматического регулирования, а это в основном стабилизаторы расхода воды, обеспечивают стабилизацию выходного параметра независимо от величины возмущающего воздействия (в определенных пределах).
© Гаврилина О. П., Штучкина А. С., 2014 88
Технические науки
Опыт создания и использования средств стабилизации водоподачи показал, что при колебаниях напоров перед стабилизирующим устройством в заданных пределах (индивидуальных для каждой конструкции) данные устройства являются водомерами, обеспечивая расход отвода =const. При этом у некоторых стабилизаторов уставка остается неизменной, т.е. положение стабилизатора жестко закрепляется на стойках неподвижно в устоях сооружения на определенной высоте над отверстием, а у других конструкций уставка регулируется каким-то конструктивным параметром (открытием и др.) [4]. В последнем случае расход отвода является функцией только этого параметра:
Q=f(p) (1)
Рассмотрим теоретические основы водоучета средствами стабилизации водоподачи.
В основе функционирования систем стабилизации расходов воды лежат известные зависимости гидравлики: истечения из отверстий и истечения через водослив.
В случае, когда имеет место истечение из отверстия, должно обеспечиваться условие:
Q=jiwV2gH, (2)
где Q - отводимый расход воды, м/с3; j - коэффициент расхода системы стабилизации;
ы - площадь работающего отверстия, м2 ; H - напор над отверстием, м. Для случая неизменной в процессе функционирования площади формула (2) может быть представлена в виде:
Q= |C=const, (3)
где С - постоянная величина, индивидуальная для каждого стабилизирующего устройства: C= jiV2gH. (4)
Из (4) следует, что для обеспечения Q =const при заданной коэффициент расхода j должен изменяться обратно пропорционально величине VH.
Уставка таких систем стабилизации регулируется величиной площади работающего отверстия: Q=f(w). (5)
Таким образом, для учета воды системами стабилизации необходимо измерить площадь работающего отверстия и вычислить расход отвода по зависимости:
Q=Cw. (6)
В конструкциях, где также имеет место истечение из отверстий, но в процессе функционирования поддерживается постоянным напор H над отверстием, коэффициент расхода должен изменяться в функции площади ы работающего отверстия. В системах такого типа чаще всего конструктивно обеспечивается ы= const, а, следовательно, и | = const. В этих системах стабилизации изменить величину отводимого расхода воды Q можно, изменив конструктивным путем заданный поддерживаемый напор H над отверстием.
Поэтому для учета воды такой системой стаби-
лизации необходимо измерить напор над отверстием и вычислить расход отвода по формуле: Q=C1VH, (7)
где C1, - постоянная величина, C1=^wV2g. Существует класс систем стабилизации, где истечение происходит из малых отверстий (a/H<0,1; а- высота отверстия). В этом случае коэффициент расхода отверстия можно считать неизменным, и для стабилизации расхода отвода должно соблюдаться условие:
wVH=const. (8)
Из (8) следует, что при работе системы площадь отверстия изменяется в функции напора: ы=сН"и, (9)
где с - постоянная величина. Уставка этих систем стабилизации регулируется величиной площади отверстия ы либо величиной заданного напора Hp над отводом.
Водоучет такими системами осуществляется путем измерения одного из этих параметров (ы или Hp) при заданной постоянной величине K= wVH и вычислением расхода отвода по формуле:
Q=C2K , (10)
где C2 - водомерная константа, индивидуальная для каждой конструкции, C2= |W2g.
Зависимости (6), (7) и (10) указывают на то, что при изменении напора (H <H<H , H , H
г г- \ mm max min max
- минимально и максимально допустимые напоры над отверстием, при которых обеспечивается стабилизация водоподачи) и площади работающего отверстия (ы <ы<ы , ы , ы - минимально и
r v min max min ma
максимально допустимые площади отверстия) система стабилизации водоподачи, где имеет место истечения из отверстия, может считаться водомером.
В локальных системах стабилизации водопод-ачи, где имеет место истечение через водослив, формула истечения:
Q=mbV2gH3/2=const, (11)
где m - коэффициент расхода системы стабилизации;
b - ширина водослива; H - напор на водосливе.
При неизменной в работе ширине водослива b формула (11) примет вид:
Q=bC3=const , (12)
где C3 - постоянная величина, C3= mV2gH3/2. Поэтому для постоянства расхода отвода при заданной ширине b должно обеспечиваться условие m=f(1/H3/2)
Уставка при этом может регулироваться изменением ширины водослива:
Q=f(b) (13)
Учет воды в этих системах стабилизации осуществляется путем замера ширины водослива и дальнейшим расчетом по формуле:
Q=C3b (14)
Однако в практике проектирования и эксплуа-
тации такие системы не нашли применения ввиду сложности обеспечения условия т=^1/\Н3).
Значительно проще обеспечить поддержание постоянства напора на водосливе (подвижном или неподвижном).
В системах стабилизации с истечением через водослив, где поддерживается постоянным в работе напор Н на водосливе, коэффициент расхода т должен изменяться т=^1/Ь). В таких системах чаще всего конструктивно создается неизменной длина водослива Ь. Коэффициент расхода т водослива при постоянных Н и Ь также неизменен. Регулировать уставку такой системы стабилизации водоподачи можно изменением заданной величины напора Нр на водосливе или изменением длины самого водослива Ь.
В первом из этих случаев для обеспечения во-доучета достаточно измерить Нр или заранее задать напор воды на водосливе и рассчитать расход истечения по формуле:
Q=C4 Нр3/2 , (15)
где С4 - постоянная величина, равная С4=тЬ\2д.
При регулировании уставки длиной водослива Ь для водоучета измеряется или задается Ь, и расход отвода рассчитывается по формуле:
Q=C5b, (16)
где С5 - постоянная величина, равная 05=т^2дН3/2 .
Во многих системах стабилизации водоподачи имеет место истечение из-под затвора, которое следует рассматривать как частный случай истечения из отверстий. Здесь действует известная формула гидравлики для свободного истечения из-под щита:
(17)
Q = дЬаЛ/2,Е(Н — sa) = const
- ' = <': ■
с6
где Ь - ширина затвора в свету; а - открытие затвора; е - коэффициент сжатия потока; Н - напор над стабилизатором.
Формула (17) может быть записана в виде: Q=C6ab=const, (18)
где С6 - водомерная константа. Следовательно:
(19)
Водомерная константа С6 обычно определяется для каждого стабилизатора расхода индивидуально по формуле:
(20)
где Hmin - минимальное наполнение перед стабилизатором; amax - максимальное открытие стабилизатора.
Величины u, H , е, a задаются на стадии
min' ' max m m
проектирования системы стабилизации в соответствии с методикой инженерного расчета.
Зная величину водомерной константы стабилизатора, можно легко определить отводимый расход Q предварительно замерив открытие а по формуле:
Q=C6ba. (21)
На этом принципе функционирует большая группа стабилизаторов-водомеров типа "коробчатый щит", которые получили широкое применение на оросительных системах [5].
Анализируя водомерные свойства систем стабилизации водоподачи, следует помнить, что последние являются водомерами при изменении величины возмущающего воздействия (например, напора H) в строго определенных пределах. При напорах в верхнем бьефе больше максимального H и меньше минимального H конструкции не
max min rJ ~
могут считаться стабилизаторами и теряют свои водомерные свойства. Площади отводящих отверстий ы и длины водосливов b также должны изменяться в определенных пределах, индивидуальных для каждой конструкции.
Проведенный анализ теоретических основ во-доучета системами стабилизации водоподачи обосновывает целесообразность их использования в качестве водомеров на гидромелиоративных системах, что позволит повысить эксплуатационные показатели последних, обеспечить экономию энергетических, трудовых и материальных ресурсов, совместив функции стабилизации водопода-чи и водоучета на оросительных системах.
Библиографический список
1. Бочкарев Я.В. Основы автоматики и автоматизации гидромелиоративных систем / Я.В. Бочкарев, П.И. Коваленко, А.И. Сергеев. - М.: Колос, 1993. - 267 с.
2. Гаврилина О.П. Технология водоподачи из каналов и водоемов с обоснованием параметров и режимов работы стабилизатора расхода воды: диссертация канд.техн.наук: 05.20.01 / Гаврилина О.П. - Рязань, 2009. - 190 с.
3. Пат. 2187833 Российская Федерация, (19) RU (11) 2187833 (13) С1(51)7 G 05 D 9/02. Стабилизатор расхода воды./ Бочкарев Я.В., Гаврилина О.П.; заявитель и патентообладатель Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Костычева. - 2000130345/09 заявл. 04.12.2000; опубл.20.08.2002, Бюл. № 23 - 4 с.
4. Солодовников В.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования: Учеб.пособие /В.В.Солодовников, В.Н.Плотников, А.В.Яковлев. - М.: Машиностроение, 1985. - 536 с.
5. Маковский Э.Э. Гидравлические стабилизаторы расходов воды в системах автоматизации водораспределения //Традиции и новации в культуре университетского образования: Сб.тр. Международной науч.конф. /Э.Э.Маковский, О.В.Атаманова. - КТУ. - 1998. Часть 2. - С. 166170.
