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廣東省惠州河道流量、水位監測方案

超聲波爸爸 ? 來源:超聲波爸爸 ? 作者:超聲波爸爸 ? 2022-09-21 14:24 ? 次閱讀

項目概況:
本項目建設主要內容由在線監測系統、網絡傳輸系統、河道水位和流量監測系統構成,供電設備待定。在線監測系統在四條河道增加流量監測設備,進行現場水位、流量監測,獲取流量數據;通過網絡傳輸系統將流量監測數據傳輸至指定服務器;監測系統用于存儲處理經在線系統采集、網絡傳輸系統匯集的各項數據;予以軟件綜合管理監測系統呈現實時數據、歷史數據。
主要建設內容:
對廣東省惠州四條河道安裝:超聲波多普勒流量計測量出四條河道的水位、流速、流量、溫度。RTU或DTU遠程傳輸設備將數據傳輸至服務器,通過電腦手機登錄查看數據;現場如果沒有供電電源,需安裝太陽能供電配套設備進行獨立供電;因現場工況復雜部分點位會涉及少量的土建施工。
設備清單:
設備名稱 品牌 數量(套) 參數
超聲波多普勒流量計 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;
7、供電:電池供電,12VDC
8、輸出信號(電池供電):RS485RS485輸出信號內容:流速、瞬時流量、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
數據傳輸卡 移動或電信 4 4G 物聯網卡數據卡(含兩年流量費)
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 需根據不同現場情況定制支架
注:其余輔材根據現場施工需求量自行采購

超聲波多普勒流量計 :
工作原理及實用場景:
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算出過水面積,最后是流速和面積做積分算出最后的瞬時流量。
超聲波多普勒流速儀是在管道、渠道或者河流內測量水的流速的設備,主要應用于以下范圍:
·洪澇災害監測 ·污水排放 ·天然的河溪
·市政給排水 ·水量流失/滲入監測 ·灌溉流程監測
·河口和潮汐的研究 ·漁業/水利 ·海岸侵蝕研究
·暗渠流程監測 ·道路排水監測 ·運河流程研究
·江河流程監測
技術參數 :
結構: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;
負流速是-5.00m/s~-0.03m/s(選配項);
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工作供電是12~13VDC,供電電流100mA。
連續最大工作功耗:12V×100ma=12V×0.1A=1.2W。
輸出信號:RS485 MODBUS協議;
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:自然環境狀態下,1個標準大氣壓
液體其他要求:含沙量<20g/L

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

四條河道現場環境如下:
根據現場工況及業主提供的信息和要求,對四條河道進行初步的選點及安裝施工建議如下:
1號河道

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業主提供的信息: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號河道

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業主提供的信息: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號河道

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業主提供的信息:橋寬大概9m。
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,絕對不能破壞橋基主體。

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4號河道

業主提供的信息:現場有木頭護欄,類似矩形的地方不能安裝,旁邊還有個 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,安裝穩固。

注:選擇水流平穩處測量,水流不平穩的地方,多數情況下是紊流,紊流條件下測量到的流速是跳動的,不穩定,誤差會很大。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,具體要根據渠道的最低水位確定。
河道流量計測量有幾個難點:
①截面積如何測量準,這個需要人工測量多個點的水深輸入到變送器內,如果測量不準,或者測量點太少,就會影響截面積的準確度。這樣的話可以增加測量點來提高流量監測的精度。
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)。


產品圖片及顯示部分:

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主機和流速儀傳感器兩部分組成

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傳感器實物圖(含安裝配件)

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多普勒流速儀結構尺寸圖

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顯示界面1:水位、瞬時流量、累加水量

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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。變送器要遠離220VAC、380VAC的動力電源線,還有電動機和變頻器。距離220VAC的電纜線距離要有50厘米以上,距離380VAC的動力電源線要有150厘米以上。
距離功率15KW以內的電動機要有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,都必須加浪涌保護器。無論是太陽能供電還是220VAC供電,避免雷擊產生的感應電流或者感應電壓損壞變送器。同時要把浪涌保護器用16平方以上的單芯電纜可靠接地。

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

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流速儀跟安裝底座連接俯視圖

傳感器要正對著水流方向,左右偏差不能超過±3°。

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傳感器要正對著水流過來的方向

傳感器跟水面要平行,上下角度偏差不超過±4°。

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傳感器水平安裝要求(四邊平行)
渠道安裝及支架示意圖:

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安裝在有淤泥的河道里面的方式

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河提安裝

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梯形渠道

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安裝場景:
河道內安裝條件和位置
對于較寬的河道,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,從兩個岸邊到中間的流速相差很大,如果要測量流量就更加復雜了,因為不同位置流速不一樣,流量也不一樣。
在這種情況下,需要提高精度除了要滿足渠道內安裝的條件外,一般需要多個點采集流速數據。最少需要3個傳感器,在河岸兩邊和中間各裝一個。
比如把一個30米的河道平均分為10等分。

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對河道進行等寬劃分
在河道的兩岸和中間各裝一個傳感器,然后全部接到在同一個主機上。

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安裝3個傳感器的示意圖
為了提高測量精度,可以采用安裝5個傳感器來實現。

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安裝5個傳感器的示意圖
要確定現場測量點是否適合安裝,有不少自然的河流,用支架安裝很難,為了安裝傳感器,甚至要動用挖土機來做堤壩阻擋水流,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來測量了。
下面現場就是典型案例,四周沒有可以安裝支架的地方,最后動用大型機械做水中的圍擋來幫助施工。

審核編輯 黃昊宇

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