灌渠量水的多普勒超聲波流量計(jì)應(yīng)用

需求背景

“灌區(qū)量水”是節(jié)約灌溉用水、提高灌溉質(zhì)量和灌溉效率的有力措施，是實(shí)行計(jì)劃用水和準(zhǔn)確引水、輸水和配水的重要手段。

灌區(qū)量水雖然不是直接的節(jié)水措施，但它是灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水合理分配、采取節(jié)水措施的前提性工作。農(nóng)業(yè)灌區(qū)量水工作的推廣勢(shì)在必行。

建設(shè)內(nèi)容

通過(guò)軟、硬件產(chǎn)品的集成和信息采集、傳輸、處理、發(fā)布等多項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用，構(gòu)建一套面向農(nóng)業(yè)灌區(qū)取用水量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警及信息發(fā)布系統(tǒng)。

建設(shè)目標(biāo)

形象、直觀地為管理部門提供灌渠實(shí)時(shí)流量查詢、報(bào)表管理等服務(wù)，確保管理人員迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握灌渠的流量、雨量信息，為農(nóng)田水利管理工作提供有效支撐，提升農(nóng)田水利信息化水平。

常規(guī)的幾種測(cè)流形式：

1.流速面積法

通過(guò)各種流速傳感器將渠道的平均流速V測(cè)量出來(lái)，然后通過(guò)水位和渠道的形態(tài)換算出過(guò)流面積S，利用平均流速乘以過(guò)流面積即可計(jì)算出相應(yīng)的流量。

2.平均流速公式法

求明渠水流的平均流速的公式有很多，其中典型公式有謝才公式和曼寧公式，流速公式法是通過(guò)測(cè)量水面的坡度，預(yù)估粗糙程度，結(jié)合水流截面的形態(tài)，利用謝才公式和曼寧公式計(jì)算出平均流速，再計(jì)算出流量的。

3.水位流量曲線法

利用水位流量曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量水位就可以求出流量。初次使用時(shí)需使用其他設(shè)備對(duì)水位流量進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.量水堰槽法

量水堰槽法是利用修建固定的堰槽，利用水位直接換算出流量的，常用的堰槽有三角堰、矩形堰、梯形堰、巴歇爾槽等。

本文主要是針對(duì)說(shuō)明這4種方法中精度的是流速面積法：

因?yàn)樗侵苯訙y(cè)量水流速度的，其他的3種方法均是采用水力學(xué)公式利用水位換算出的流量。流速面積法典型的代表產(chǎn)品是多普勒超聲波流量計(jì)，其利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行流速測(cè)量，內(nèi)部集成水位計(jì)測(cè)量水位并換算過(guò)流面積。

多普勒超聲波流量計(jì)是是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過(guò)測(cè)定流體中運(yùn)動(dòng)粒子散射聲波的多普勒頻移，即可得到流體的速度，結(jié)合內(nèi)置壓力式水位計(jì)，利用速度面積法，即可測(cè)量液體的流量。適合于明渠、河道及難以建造標(biāo)準(zhǔn)斷面的流速流量測(cè)量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測(cè)量。

以下是安裝示意圖：

現(xiàn)場(chǎng)案例：

產(chǎn)品特點(diǎn)

符合《SL651-2014 水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，特殊場(chǎng)合可根據(jù)客戶要求進(jìn)行協(xié)議定制。

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)式、查詢/應(yīng)答式、兼容式等），限度降低功耗。

內(nèi)嵌GPRS/CDMA模塊，實(shí)現(xiàn)采集、控制、無(wú)線傳輸于一體。

支持水位計(jì)，雨量計(jì)，工業(yè)攝像頭，流量計(jì)、水質(zhì)傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等接口。

超低待機(jī)功耗：1mA@12V。

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)。

可自由設(shè)置傳感器采集周期。

可同時(shí)支持有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)手機(jī)無(wú)線連接設(shè)備，調(diào)試人員只需通過(guò)web即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置和狀態(tài)查看。

支持短信數(shù)據(jù)上傳，數(shù)據(jù)預(yù)警功能，可根據(jù)用戶需求設(shè)置短信內(nèi)容。

采用高性能的工業(yè)級(jí)32位通信處理器和工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，寬溫設(shè)計(jì)，耐高低溫，耐強(qiáng)電磁干擾。適用于各種惡劣的現(xiàn)場(chǎng)。采用完備的系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制和防掉線機(jī)制，保證終端永遠(yuǎn)在線。

產(chǎn)品應(yīng)用

可廣泛應(yīng)用于各種水利信息化建設(shè)領(lǐng)域，如水文、水資源、水環(huán)境、水污染、山洪災(zāi)害、水庫(kù)、大壩的遠(yuǎn)程測(cè)控領(lǐng)域

3.云平臺(tái)

灌區(qū)信息化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能：

各站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量數(shù)據(jù)、累積數(shù)據(jù)

站點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)預(yù)覽、每日?qǐng)?bào)表、歷史圖形

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻

預(yù)警記錄

流量、水位異常，自動(dòng)報(bào)警

支持?jǐn)U展現(xiàn)場(chǎng)照片、視頻監(jiān)測(cè)

安裝案例

采集數(shù)據(jù)我們?cè)谇乐兄饕枚嗥绽粘暡髁坑?jì)他是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過(guò)測(cè)定流體中運(yùn)動(dòng)粒子散射聲波的多普勒頻移，即可得到流體的速度，結(jié)合內(nèi)置壓力式水位計(jì)，利用速度面積法，即可測(cè)量液體的流量。適合于明渠、河道及難以建造標(biāo)準(zhǔn)斷面的流速流量測(cè)量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測(cè)量。

流量計(jì)通過(guò)RS485接入到遙測(cè)終端機(jī)上，控制器采用太陽(yáng)能供電，RTU通過(guò)GPRS可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至相應(yīng)的服務(wù)器，當(dāng)客戶沒(méi)有服務(wù)器時(shí)可以采用花生殼或雙DTU對(duì)傳，數(shù)據(jù)直接接入PC。遙測(cè)終端機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn)水文通信規(guī)約或者JSON格式數(shù)據(jù)包。

現(xiàn)場(chǎng)案例：

灌區(qū)智能化監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)集信息采集、業(yè)務(wù)管理為一體。通過(guò)建立灌區(qū)水位、流量、水質(zhì)等水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，解決了灌區(qū)工作人員在信息采集、量測(cè)水管理、水費(fèi)計(jì)收、配水調(diào)水等方面的管理問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的合理配置、優(yōu)化調(diào)度、利用的目標(biāo)。