北京波恩儀器公司陣列式雷達(dá)流速儀河道流量測(cè)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(jì)算、水資源評(píng)價(jià)等各個(gè)方面，因此河流流量測(cè)量是水文工作的重要內(nèi)容。每年需要耗費(fèi)大量的人力物力去完成測(cè)驗(yàn)任務(wù)。為了減輕流量測(cè)驗(yàn)工作量，長(zhǎng)期以來(lái)，水文工作者都在尋找減少流量測(cè)驗(yàn)次數(shù)的方法。

常用的方法有：采用纜道測(cè)流或者走航測(cè)驗(yàn)等技術(shù)測(cè)流；研發(fā)給予水力學(xué)、水文學(xué)模型的水位推算流量的方法以實(shí)現(xiàn)水位推算流量方法；利用旋槳式流速儀對(duì)斷面多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)流。

傳統(tǒng)的測(cè)流方法多以單次測(cè)流或者人工測(cè)流為主。測(cè)流的歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)流的精度不高，且需要耗費(fèi)水文工作人員大量的時(shí)間。

現(xiàn)提出一種陣列式雷達(dá)流速儀，可以使用在寬河道的流量監(jiān)測(cè)，其安裝簡(jiǎn)便，可以替代人工測(cè)流。

1.2方案總體概述：

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(tái)流速儀，放置一臺(tái)雷達(dá)水位計(jì)，供電采用市政供電或者太陽(yáng)能供電，利用遙測(cè)終端機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

雷達(dá)流速儀：用于非接觸測(cè)量水表面的流速。

雷達(dá)水位計(jì)：用于測(cè)量橋下河道的水位。

遙測(cè)終端機(jī)：讀取5臺(tái)雷達(dá)流速儀和1臺(tái)水位的數(shù)據(jù)并且將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總按照速度面積法計(jì)算過(guò)整個(gè)過(guò)流斷面的面積。

1.3雷達(dá)流速儀的測(cè)量原理：

雷達(dá)流速儀流速測(cè)量基于多普勒效應(yīng)，探頭斜向下發(fā)出一束雷達(dá)波，雷達(dá)波在照射到水體表面反射，由于多普勒效應(yīng)，發(fā)出去和雷達(dá)波和接收到的雷達(dá)波會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移Δf， 多普勒頻移Δf正比于流速。通過(guò)測(cè)量多普勒頻移Δf即可測(cè)量出流體的流速。

1.4速度面積法原理：

利用雷達(dá)流速儀測(cè)量流速V，利用雷達(dá)水位計(jì)測(cè)量水位H，預(yù)先在控制器設(shè)置的斷面參數(shù)，控制器可以利用水位自動(dòng)換算出過(guò)流面積S，流體的流量公式為：

Q= V×S

其中V- - - -流速 S- - - -過(guò)流面積Q- - -瞬時(shí)流量。

由于采用了速度面積法測(cè)流，其可以適用于任何形態(tài)的斷面。

1.5雷達(dá)流速儀的安裝示意圖：

 

雷達(dá)流速儀用于河流和渠道的非接觸式表面流速測(cè)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(fā)射雷達(dá)信號(hào)，反射回來(lái)的信號(hào)會(huì)被傳感器接收，并通過(guò)分析計(jì)算轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)流速儀的安裝角度，45-60°為適合的角度；雷達(dá)水位計(jì)放置在橋梁中間并用支架固定，多臺(tái)流速儀和水位計(jì)通過(guò)4芯電纜穿管走線至站房?jī)?nèi)，并連接至站房?jī)?nèi)的遙測(cè)終端機(jī)，遙測(cè)終端機(jī)將數(shù)據(jù)匯總上傳。（備注：橋可以用纜道代替）

三、主要設(shè)備參數(shù)

雷達(dá)流速儀：
 

有效距離：0-40m

測(cè)量范圍：0.1-15m/s

測(cè)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(chǔ)溫度：-20℃-60℃

相關(guān)濕度：95%RH

通信接口：RS485

防護(hù)等級(jí)：IP66

天線頻率：24GHz

波束角：12X25°

雷達(dá)水位計(jì)

 

測(cè)量范圍：0-20m

分辨率：1mm

測(cè)量精度：±3mm

輸出接口：RS485

工作溫度：-10℃-60℃

存儲(chǔ)溫度：-20℃-70℃

遙測(cè)終端機(jī)

 

支持流速、水位換算流量

配套上位機(jī)軟件可設(shè)置渠道、管道類(lèi)型參數(shù)等

支持GPRS/GSM流量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能

支持同時(shí)向多個(gè)站點(diǎn)發(fā)送報(bào)文

支持多種工作模式（包括自報(bào)模式、查詢(xún)、應(yīng)答式、兼容式等）

內(nèi)置大容量存儲(chǔ)空間、支持USB本地?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能

支持遠(yuǎn)程升級(jí)、配置、維護(hù)

工作溫度：-10-60℃

配套上位機(jī)軟件
 

四、軟件平臺(tái)和功能

遙測(cè)終端機(jī)每5分鐘（可根據(jù)情況設(shè)定）采集底層傳感器的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至相應(yīng)的服務(wù)器，通過(guò)數(shù)據(jù)查看平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看、歷史報(bào)表、歷史圖形、導(dǎo)出excle等。