廣東省惠州河道流量、水位監(jiān)測方案

項(xiàng)目概況：
本項(xiàng)目建設(shè)主要內(nèi)容由在線監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、河道水位和流量監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，供電設(shè)備待定。在線監(jiān)測系統(tǒng)在四條河道增加流量監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場水位、流量監(jiān)測，獲取流量數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將流量監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至指定服務(wù)器；監(jiān)測系統(tǒng)用于存儲(chǔ)處理經(jīng)在線系統(tǒng)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)匯集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；予以軟件綜合管理監(jiān)測系統(tǒng)呈現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。
主要建設(shè)內(nèi)容：
對(duì)廣東省惠州四條河道安裝：超聲波多普勒流量計(jì)測量出四條河道的水位、流速、流量、溫度。RTU或DTU遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，通過電腦或手機(jī)登錄查看數(shù)據(jù)；現(xiàn)場如果沒有供電電源，需安裝太陽能供電配套設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立供電；因現(xiàn)場工況復(fù)雜部分點(diǎn)位會(huì)涉及少量的土建施工。
設(shè)備清單：
設(shè)備名稱 品牌 數(shù)量（套） 參數(shù)
超聲波多普勒流量計(jì) 福州大禹電子科技有限公司 4 1、流速測量范圍：0.03m/s～5.00m/s；
2、流速測量分辨率：1mm/s；
3、流速測量精度：測量流速的±1% ；
4、水深測量：0.02m～10.00m；分辨率：2mm 精度：±0.2%；
5、溫度范圍：0～60oC；分辨率：0.1oC；
6、流量范圍：10升/秒～99999999立方米/小時(shí)；
7、供電：電池供電，12VDC；
8、輸出信號(hào)(電池供電)：RS485；RS485輸出信號(hào)內(nèi)容：流速、瞬時(shí)流量、累積流量、水位、溫度。
傳輸終端RTU或DTU 福州大禹電子科技有限公司 4 待定
數(shù)據(jù)傳輸卡 移動(dòng)或電信 4 4G 物聯(lián)網(wǎng)卡數(shù)據(jù)卡（含兩年流量費(fèi)）
立桿及太陽能供電 4 65AH蓄電池，80W太陽能液晶面板，太陽能智能控制器，3米立桿，地籠
儀表防水箱 4 尺寸待定
傳感器支架 4 需根據(jù)不同現(xiàn)場情況定制支架
注：其余輔材根據(jù)現(xiàn)場施工需求量自行采購

超聲波多普勒流量計(jì) ：
工作原理及實(shí)用場景：
使用流速面積法測量流量：通過超聲波多普勒原理測量出流速，通過壓力傳感器測量出水位，通過水位和河道各部分尺寸計(jì)算出過水面積，最后是流速和面積做積分算出最后的瞬時(shí)流量。
超聲波多普勒流速儀是在管道、渠道或者河流內(nèi)測量水的流速的設(shè)備，主要應(yīng)用于以下范圍：
·洪澇災(zāi)害監(jiān)測 ·污水排放 ·天然的河溪
·市政給排水 ·水量流失/滲入監(jiān)測 ·灌溉流程監(jiān)測
·河口和潮汐的研究 ·漁業(yè)/水利 ·海岸侵蝕研究
·暗渠流程監(jiān)測 ·道路排水監(jiān)測 ·運(yùn)河流程研究
·江河流程監(jiān)測
技術(shù)參數(shù) ：
結(jié)構(gòu)：分體式；
測量種類：流速、水深、(水溫測量是選配功能)
用途：在線式測量
流速測量范圍(水位要高于傳感器頂部：20cm)：
正流速是+0.03m/s～+5.00m/s；
負(fù)流速是-5.00m/s～-0.03m/s(選配項(xiàng))；
流速測量分辨率：1mm/s；
流速測量精度：測量流速的±2～4% ；
水深測量范圍：0.02～3.00m，0.02～10.00m(訂貨前要確認(rèn)最大水深)；
水深測量分辨率：1mm
水深測量精度：0.5%；
溫度范圍：0～60oC；分辨率：0.1oC；
流量范圍：無流量測量功能
工作電壓：常規(guī)12～13VDC，最低工作電壓是10.3VDC，最高是14.0VDC。
超聲波多普勒流速儀傳感器常規(guī)工作供電是12～13VDC，供電電流100mA。
連續(xù)最大工作功耗：12V×100ma=12V×0.1A=1.2W。
輸出信號(hào)：RS485 MODBUS協(xié)議；
無線傳輸(選配件)：GPRS和NB-IOT二合一的RTU無線傳輸器
傳感器配套電纜長度：10米；
被測水道類型：管道，渠道，天然的溪流、河流；
液體酸堿度要求：PH值在6～8之間。
液體溫度要求：0～60℃,非凝固
液體壓力要求：自然環(huán)境狀態(tài)下，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
液體其他要求：含沙量＜20g/L

提示：水處于凝固、半凝固、膠體狀態(tài)下無法測量流速，默認(rèn)最大水深不能超過10米，如果要超過10米需要訂貨前明確告訴廠家。
注：客戶自己有一個(gè)有固定IP地址的服務(wù)器，或者是租用阿里云服務(wù)器。
也可以選擇NB-IOT的無線通訊方式，需要訂貨前說明。

四條河道現(xiàn)場環(huán)境如下：
根據(jù)現(xiàn)場工況及業(yè)主提供的信息和要求，對(duì)四條河道進(jìn)行初步的選點(diǎn)及安裝施工建議如下：
1號(hào)河道

業(yè)主提供的信息：全年最低水位0.16m，截流堰下游寬3.86m，截流堰上游寬7.39m。
綜上所述安裝位置可選在截流堰往上游15m處。
2號(hào)河道

業(yè)主提供的信息：渠道存在拐角，寬度11.87m，類似矩形的地方寬8.3m,全年最低水位大概0.4m。
綜上所述安裝位置可選在拐角往直道30m左右的矩形渠道處。
3號(hào)河道

業(yè)主提供的信息：橋?qū)挻蟾?m。
綜上所述安裝位置可選在橋洞下游出口處，但需另做土建部分安裝，絕對(duì)不能破壞橋基主體。

4號(hào)河道

業(yè)主提供的信息：現(xiàn)場有木頭護(hù)欄，類似矩形的地方不能安裝，旁邊還有個(gè) 排水口。
綜上所述安裝位置可選在排水口往上游50-80m的天然河道處，但需另做土建，安裝穩(wěn)固。

注：選擇水流平穩(wěn)處測量，水流不平穩(wěn)的地方，多數(shù)情況下是紊流，紊流條件下測量到的流速是跳動(dòng)的，不穩(wěn)定，誤差會(huì)很大。確定最低水位，最低水位要比傳感器頂部高5厘米。傳感器應(yīng)盡量安裝于靠近渠底，如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有石頭需要清理，或者情況允許可以抬高安裝位置，避免被沉積物與水草覆蓋探頭或者被石頭沖擊探頭。探頭距渠底的理想高度為100mm—250mm，具體要根據(jù)渠道的最低水位確定。
河道流量計(jì)測量有幾個(gè)難點(diǎn)：
①截面積如何測量準(zhǔn)，這個(gè)需要人工測量多個(gè)點(diǎn)的水深輸入到變送器內(nèi)，如果測量不準(zhǔn)，或者測量點(diǎn)太少，就會(huì)影響截面積的準(zhǔn)確度。這樣的話可以增加測量點(diǎn)來提高流量監(jiān)測的精度。
②河道從左到右的流速是不一樣的，從上到下的流速也是不一樣的，如果想提高測量準(zhǔn)確度，最好使用ADCP(就是可以把水分成一層一層來測量流速的傳感器)。

產(chǎn)品圖片及顯示部分：

主機(jī)和流速儀傳感器兩部分組成

傳感器實(shí)物圖（含安裝配件）

多普勒流速儀結(jié)構(gòu)尺寸圖

顯示界面1：水位、瞬時(shí)流量、累加水量

顯示界面2：水位、流速、截面積、水溫

注: 變送器不能直接放在露天太陽直射，不能淋雨或被水淹，需要儀表箱保護(hù)。變送器要遠(yuǎn)離220VAC、380VAC的動(dòng)力電源線，還有電動(dòng)機(jī)和變頻器。距離220VAC的電纜線距離要有50厘米以上，距離380VAC的動(dòng)力電源線要有150厘米以上。
距離功率15KW以內(nèi)的電動(dòng)機(jī)要有5米以上距離，距離功率15KW～30KW變頻器要有10米以上距離，距離功率31KW～60KW變頻器要有15米以上距離。給變送器供電的電路，都必須加浪涌保護(hù)器。無論是太陽能供電還是220VAC供電，避免雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)電流或者感應(yīng)電壓損壞變送器。同時(shí)要把浪涌保護(hù)器用16平方以上的單芯電纜可靠接地。

安裝注意事項(xiàng)（圖）：
超聲波多普勒流速儀傳感器有一個(gè)不銹鋼的安裝底座，底座上的四個(gè)孔是用于跟地面固定，側(cè)面的開口用于抱箍固定傳感器用。

流速儀跟安裝底座連接俯視圖

傳感器要正對(duì)著水流方向，左右偏差不能超過±3°。

傳感器要正對(duì)著水流過來的方向

傳感器跟水面要平行，上下角度偏差不超過±4°。

傳感器水平安裝要求（四邊平行）
渠道安裝及支架示意圖：

安裝在有淤泥的河道里面的方式

河提安裝

梯形渠道

安裝場景：
河道內(nèi)安裝條件和位置
對(duì)于較寬的河道，比如：自然河流、大型水庫的泄洪渠、大壩下的船舶航道、水電站的泄洪道，從兩個(gè)岸邊到中間的流速相差很大，如果要測量流量就更加復(fù)雜了，因?yàn)椴煌恢昧魉俨灰粯?，流量也不一樣?br /> 在這種情況下，需要提高精度除了要滿足渠道內(nèi)安裝的條件外，一般需要多個(gè)點(diǎn)采集流速數(shù)據(jù)。最少需要3個(gè)傳感器，在河岸兩邊和中間各裝一個(gè)。
比如把一個(gè)30米的河道平均分為10等分。

對(duì)河道進(jìn)行等寬劃分
在河道的兩岸和中間各裝一個(gè)傳感器，然后全部接到在同一個(gè)主機(jī)上。

安裝3個(gè)傳感器的示意圖
為了提高測量精度，可以采用安裝5個(gè)傳感器來實(shí)現(xiàn)。

安裝5個(gè)傳感器的示意圖
要確定現(xiàn)場測量點(diǎn)是否適合安裝，有不少自然的河流，用支架安裝很難，為了安裝傳感器，甚至要?jiǎng)佑猛谕翙C(jī)來做堤壩阻擋水流，形成方便施工的場地，這種情況下，就要考慮使用非接觸式的河道流量計(jì)來測量了。
下面現(xiàn)場就是典型案例，四周沒有可以安裝支架的地方，最后動(dòng)用大型機(jī)械做水中的圍擋來幫助施工。

審核編輯 黃昊宇