明渠及河道流速流量测量是水文和水利工程中的重要内容,通过流量监测系统实时采集明渠及河道水位、流速、流量等数据,对于水资源管理、防洪减灾、水利工程规划以及水环境保护等方面具有重要意义。
目前在测流实践中,通常有人工法测流、缆道测流、声学多普勒法测流和雷达波测流法。每种测流方法都有其特点和优劣势。对于需要长期实时在线监测、并要求土建施工及安装调试简单快捷、检修维护方便、测量不受水质泥沙等影响、人员操作维护安全、尤其要求在汛期高流速大水量情况下安全、可靠、实时测量的场景下,雷达波测流无疑是最常用和被普遍认可的测流方式。
雷达测流的基本原理是基于流速面积法。断面一定时间内的流量=平均流速*水流截面积。通过雷达流速传感器探头可以获取表面流速,根据雷达流量计内置的流速模型,通过预先设定的断面参数,将雷达测得的表面流速转化为断面平均流速;通过雷达水位传感器探头可以获取断面水位/水深,雷达流量计结合断面几何参数,自动算出断面面积,根据流速面积法公式,求得流量。
一般情况下当渠道或河道断面宽度不大于15米~20米时,在过水断面中心位置安装一台雷达流量计;当渠道或河道断面宽度较大时,应采用阵列式雷达波测流方式,即在渠道或河道的断面上的多条测流垂线上分别设置雷达流速仪(分机)和雷达流量计(主机)。
雷达波测流方案
华聚科仪RD-600系列雷达流量计采用平面微波技术,用多普勒雷达原理测量水流的表面流速,利用内置的微带雷达技术测量水位。依据流速-面积法,先测得水位换算出断面面积,再由表面流速结合断面参数换算出平均流速,通过建立圆形、矩形和梯形等明渠断面流速分布的经验公式,结合水力模型算法来求取流量,是一种非接触式的,在不改变渠道、河道、管道等边界条件下准确测量流量的测流仪器。
支持数字(RS485、RS232)或者模拟(4-20mA)的方式传输接口,具有功耗低、体积小巧、可靠性高、操作简单、维护方便等特点,测量过程不受温度、气压、泥沙、灰尘、河流污染物、水面漂浮物、空气等环境因素的影响。
此雷达流量计RD-600或一体式雷达流量计RD-600-R(内置RTU)一般采用立杆横臂抱箍安装或桥底安装:
云管理平台
以上任何一种流量监测方案或安装方式,都可通过内置的无线通讯单元(或外接RTU)将现场测量数据上传至华聚科仪云端平台,在管理平台可以查看设备测量实时数据和历史数据及设备工况信息,还可以看空高水位关系图、电压工况图、安装地点等,配合摄像头可以查看现场图片以及视频等信息。
手机APP调试监测软件
华聚科仪研发的手机APP掌中宝,通过连接设备蓝牙,可以直接设置设备的水渠参数信息,查看实时测量数据。如果设备自带RTU,可以通过APP设置IP和端口,在APP上可以随时随地查看设备上传的数据,方便客户随时实时的管理监控。
方案系统拓扑图
方案优势
1. 非接触测量免维护
接触式流量计测量设备由于现场工况复杂多变,在洪水期水中还可能会夹杂枯枝、碎石,所以接触式的测流设备十分容易损坏,后期维护工作量巨大。而雷达波测流设备方案采用非接触式测量,无需接触水体,不易损坏,可以实现免维护。
2. 全天候多维度监测
雷达流量计和雷达水位计功耗低,可采用太阳能供电系统,也可以采用锂电池供电,实现全天候在线监测。
3. 安装施工简单
雷达测流设备通过立杆或者桥梁安装,无需下水作业,施工简单,无论河流处于洪水期或者枯水期均可施工。
4. 工况适应性强
雷达测流设备对于测量水深没有要求,无论洪水期或枯水期均可稳定运行,适用于多种现场工况的测量。