我国虽然水资源总量丰富,但由于水资源的空间分布不均匀,导致在地域上存在较大差异,整体表现为南多北少,东多西少。我国是一个农业大国,农业用水占全国总用水量的73.4%,面临着农业用水短缺的问题。同时我国对水资源粗放低效的利用,又加剧了农业水资源的短缺,因此水资源的短缺已经逐渐开始制约我国农业的快速发展。农业用水主要体现在农田灌溉方面,我国不完善的量水制度和落后的灌溉方式,导致农业用水利用率低,造成了水资源的极大浪费,因此对水资源的有效管理利用迫在眉睫。我国灌溉用水的方式主要是明渠渠道输水,对渠道用水的合理有效的利用能够提高农田灌溉用水利用率,且为实行“计划用水、按方收费”打下了基础。因此,如何实现对灌区用水的精准测量、实时监控以及科学有效的管理是今后我国灌区的发展方向,也是推动我国水利行业自动化、信息化发展的重要举措。基于我国灌区现状,研发出一套测流精准、携带方便、性能稳定、自动化程度高且价格低廉的明渠自动测流装置势在必行。根据现有灌区明渠渠道,设计出了一种便携式超声波自动测流系统及其测流方法,具体来讲,是一种依据谢才公式,利用超声波传感器和单片机电子系统自动测量明渠流量的装置。本装置包括超声波探头、支撑杆、测量杆、垫板、单片机以及供电装置。该装置采用两个超声波传感器安装到渠道上方,接通电源就可以实现流量的自动化监测。根据以上设计思路,本文完成了以下研究内容:(1)依据谢才公式和明渠均匀流的特性,利用现有的信息技术、传感器技术、计算机技术及灌区量水技术,完成了明渠便携式超声波测流系统的总体方案设计;(2)根据总体方案设计,制作出一套便携式超声波测流机械装置;(3)根据该系统所要实现的灌区明渠测流及数据无线传输的功能,设计并完成了系统的硬件电路,包括主控模块、液晶显示电路、信号采集电路、电源电路、无线传输模块等;(4)根据硬件电路不同模块要实现的功能以及客户端和服务器端各自的特性,选择了相应的程序语言和开发平台,设计并完成了测流系统的软件程序的编写;(5)对所设计的明渠便携式超声波测流系统进行硬件调试、软件调试及软硬件联合调试,实现了本系统测流功能;(6)在实验室的U型渠道及实际灌区渠道上进行了大量的实验,验证所设计的测流系统的准确性及实用性。通过大量实验证明,本测流系统测流精度高,能实现流量的实时监测和数据的无线传输,且本装置结构简单,耗电量低,便于携带,安装成本低,可以广泛应用于灌区明渠渠道流量自动监测。