北京波恩儀器中儀美通陣列式雷達流速儀河道流量測量解決方案

北京波恩儀器公司陣列式雷達流速儀河道流量測量解決方案
一、 方案概述

1.1方案背景

流量資料具有極為重要的作用，涉及防洪安全、水文水利計算、水資源評價等各個方面，因此河流流量測量是水文工作的重要內容。每年需要耗費大量的人力物力去完成測驗任務。為了減輕流量測驗工作量，長期以來，水文工作者都在尋找減少流量測驗次數的方法。

常用的方法有：采用纜道測流或者走航測驗等技術測流；研發給予水力學、水文學模型的水位推算流量的方法以實現水位推算流量方法；利用旋槳式流速儀對斷面多個點進行測流。

傳統的測流方法多以單次測流或者人工測流為主。測流的歷時時間長，測流的精度不高，且需要耗費水文工作人員大量的時間。

現提出一種陣列式雷達流速儀，可以使用在寬河道的流量監測，其安裝簡便，可以替代人工測流。

1.2方案體概述：

由于水流在不同位置的流速變化較大，故在不同的位置均布多臺流速儀，放置一臺雷達水位計，供電采用市政供電或者太陽能供電，利用遙測終端機對數據進行匯。

雷達流速儀：用于非接觸測量水表面的流速。

雷達水位計：用于測量橋下河道的水位。

遙測終端機：讀取5臺雷達流速儀和1臺水位的數據并且將這些數據進行匯按照速度面積法計算過整個過流斷面的面積。

1.3雷達流速儀的測量原理：

雷達流速儀流速測量基于多普勒效應，探頭斜向下發出一束雷達波，雷達波在照射到水體表面反射，由于多普勒效應，發出去和雷達波和接收到的雷達波會產生多普勒頻移Δf， 多普勒頻移Δf正比于流速。通過測量多普勒頻移Δf即可測量出流體的流速。

1.4速度面積法原理：

利用雷達流速儀測量流速V，利用雷達水位計測量水位H，預先在控制器設置的斷面參數，控制器可以利用水位自動換算出過流面積S，流體的流量公式為：

Q= V×S

其中V- - - -流速 S- - - -過流面積Q- - -瞬時流量。

由于采用了速度面積法測流，其可以適用于任何形態的斷面。

1.5雷達流速儀的安裝示意圖：

雷達流速儀用于河流和渠道的非接觸式表面流速測量。流速儀安裝在河流、渠道等水體上方（安裝高度大于0. 5m），沿水面夾角約45 - 6 0度方向向水面發射雷達信號，反射回來的信號會被傳感器接收，并通過分析計算轉換為表面平均流速。

二、 施工方案示意圖：

將流速儀探頭均布在橋的上方，用支架固定牢靠，調節流速儀的安裝角度，45-60°為適合的角度；雷達水位計放置在橋梁中間并用支架固定，多臺流速儀和水位計通過4芯電纜穿管走線至站房內，并連接至站房內的遙測終端機，遙測終端機將數據匯上傳。（備注：橋可以用纜道代替）

三、主要設備參數

雷達流速儀：

有效距離：0-40m

測量范圍：0.1-15m/s

測量精度：±0.01m/s

分辨率：0.001m/s

供電范圍：9-24V

功耗：＜1W

工作溫度：-10℃-60℃

存儲溫度：-20℃-60℃

相關濕度：95%RH

通信接口：RS485

防護等級：IP66

天線頻率：24GHz

波束角：12X25°

雷達水位計

測量范圍：0-20m

分辨率：1mm

測量精度：±3mm

輸出接口：RS485

工作溫度：-10℃-60℃

存儲溫度：-20℃-70℃

遙測終端機

支持流速、水位換算流量

配套上位機軟件可設置渠道、管道類型參數等

支持GPRS/GSM流量數據遠程傳輸功能

支持同時向多個站點發送報文

支持多種工作模式（包括自報模式、查詢、應答式、兼容式等）

內置大容量存儲空間、支持USB本地數據導出功能

支持遠程升級、配置、維護

工作溫度：-10-60℃

配套上位機軟件

四、軟件平臺和功能

遙測終端機每5分鐘（可根據情況設定）采集底層傳感器的數據，并將其發送至相應的服務器，通過數據查看平臺可以實現實時數據的查看、歷史報表、歷史圖形、導出excle等。