國產(chǎn)多普勒聲學(xué)流量計(jì)的原理及其安裝方式
自然河道水利防洪關(guān)系人民安危和社會(huì)穩(wěn)定，而流量監(jiān)測是防汛抗洪的重要組成部分。而中小河流防洪水文監(jiān)測能夠?qū)崟r(shí)了解河流水量，對防汛抗洪有重要意義。同時(shí)其涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候的功能，也使國家更加重視合理開發(fā)利用水資源，因此及時(shí)、準(zhǔn)確、地反映中小河流水量現(xiàn)狀顯得尤為重要。
本案例為某省水文局為監(jiān)測省內(nèi)主要的中小型河流流量情況，使用固定式安裝方式在若干個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測河段地區(qū)的水文局安裝了AMT-LSX-1多普勒超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)在線流量監(jiān)測，監(jiān)測汛期流量變化情況，掌握河道基本信息數(shù)據(jù)，為防洪排澇提供依據(jù)。
多普勒超聲波流量計(jì)是測量自然水域的流速和流量儀表，既不需要跟電磁流速流量計(jì)一樣截開管道安裝管段式傳感器，也不需要使用截流裝置，更不要安裝固定的堰槽來控制水流從固定出口流淌。只需要固定在水流方向，當(dāng)水流量大于2cm即可開始測量水流速、流量、水位一體化檢測。
多普勒超聲波流量計(jì)原理：多普勒超聲波流量計(jì)是采用速度面積法測流，內(nèi)部包含一個(gè)水位計(jì)和流速傳感器，使用的時(shí)候預(yù)先將渠道的類型和參數(shù)輸入控制器，控制器能夠利用水位自己換算出過流面積，通過過流面積X流速就能計(jì)算出水量。
多普勒超聲波流量計(jì)
產(chǎn)品特點(diǎn)：
寬量程：0.02-5m/s(流速)
分辨率可達(dá)1mm/s（流速）
高響應(yīng)時(shí)間，打破以往需要長時(shí)間才能得到流速流量的，測量結(jié)果時(shí)時(shí)刷新。
速度面積法流量測量，適合滿管及非滿管，可自由設(shè)定斷面水位關(guān)系。
內(nèi)部自帶高精度溫度傳感器可用于水溫測量和聲速補(bǔ)償。
流體力學(xué)外殼設(shè)計(jì)，對水體流態(tài)影響小，不影響測量精度。
防腐蝕外殼設(shè)計(jì)，能夠在惡劣環(huán)境下長期工作。
可提供瞬時(shí)流量值和累積流量值。
無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不存在泥沙堵塞或水草、雜物纏繞等問題，適用于泥沙懸浮物含量高，水草等漂浮物多的河流中測量。
測量線性，出廠已校準(zhǔn)長期使用也無需校準(zhǔn)。
配有數(shù)據(jù)接收軟件，可讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和累計(jì)數(shù)據(jù)。
技術(shù)參數(shù)：
流速：
測量范圍：0.02-5m/s
精度：1.0%±1cm/s
分辨率：1mm/s
水深：
測量范圍：0m-5m（更高可設(shè)置）
精度：±1cm
分辨率：1mm
溫度：
測量范圍：-10℃-60℃
精度：±0.5℃，
分辨率：0.1℃
流量：
測量范圍：0.001m3/h-999999999 m3/h（根據(jù)斷面可以增加）
精度：±2-3%（根據(jù)斷面流態(tài)有所不同）
分辨率：0.0001 m3/s
電源：直流10V-24V
工作電流：12V 小于0.1A
輸出信號：RS485（Modbus-RTU）
防護(hù)等級：IP68
工作溫度：0℃-60℃（不結(jié)冰）
存儲溫度：-10℃-70℃
設(shè)備材質(zhì)：灰色PVC
AMT-LSX-1多普勒超聲波流量計(jì)安裝示意圖
多普勒流量計(jì)安裝方式
本案例中的AMT-LSX-1多普勒超聲波流量計(jì)進(jìn)行24小時(shí)在線實(shí)時(shí)測量，安裝于自然河道水文站流量有代表性的平穩(wěn)地點(diǎn)，除終得到流量數(shù)據(jù)外，還可同時(shí)得到流速和水位數(shù)據(jù)，便于客戶了解河道水量情況和內(nèi)部流態(tài)，一直保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，為客戶監(jiān)測河道流量情況提供了幫助。
常規(guī)的幾種測流形式：
1.流速面積法
通過各種流速傳感器將渠道的平均流速V測量出來，然后通過水位和渠道的形態(tài)換算出過流面積S，利用平均流速乘以過流面積即可計(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，流速公式法是通過測量水面的坡度，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應(yīng)關(guān)系，測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。
本文主要是針對說明這4種方法中精度的是流速面積法：
因?yàn)樗侵苯訙y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)行流速測量，內(nèi)部集成水位計(jì)測量水位并換算過流面積。
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)，通過測定流體中運(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)斷面的流速流量測量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測量。
以下是安裝示意圖：
現(xiàn)場案例：
產(chǎn)品特點(diǎn)
符合《SL651-2014 水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，特殊場合可根據(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)置大容量存儲空間，支持USB本地?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能。
支持遠(yuǎn)程升級，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)和無線網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)場可通過手機(jī)無線連接設(shè)備，調(diào)試人員只需通過web即可對設(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32位通信處理器和工業(yè)級無線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，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。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、大壩的遠(yuǎn)程測控領(lǐng)域
3.云平臺
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、每日報(bào)表、歷史圖形
現(xiàn)場實(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)場照片、視頻監(jiān)測
安裝案例
采集數(shù)據(jù)我們在渠道中主要用多普勒超聲波流量計(jì)他是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過測定流體中運(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)斷面的流速流量測量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測量。
流量計(jì)通過RS485接入到遙測終端機(jī)上，控制器采用太陽能供電，RTU通過GPRS可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至相應(yīng)的服務(wù)器，當(dāng)客戶沒有服務(wù)器時(shí)可以采用花生殼或雙DTU對傳，數(shù)據(jù)直接接入PC。遙測終端機(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)場案例：
灌區(qū)智能化監(jiān)測與管理系統(tǒng)集信息采集、業(yè)務(wù)管理為一體。通過建立灌區(qū)水位、流量、水質(zhì)等水情監(jiān)測系統(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、量測水管理、水費(fèi)計(jì)收、配水調(diào)水等方面的管理問題，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)。