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    應用案例

    污水排放口河道水質、水位、流量監測系統方案
    發布時間:2023-02-14 14:12:47| 瀏覽次數:



    水質、水位、流量參數自動采集,定時自報:按預先設置的定時間隔,通過GPRS/GSM通信信道向中心站發送當前的數據。

    概述

    1.1 建設內容

    本項目使用HZ-RLS系列雷達平板水位計,建立雷達波水位(流量)監測站,重點對渠道或者河道水位進行在線監測。

    1.2 建設依據

    1、《水文自動測報系統技術規范》SL61-2015;

    2、《水位觀測標準》GB/T50138-2010;

    3、《水文基礎設施建設及技術裝備標準》SL276-2002;

    4、河流流量測驗規范》GB50179-2015;

    5、水文纜道測驗規范SL443-2009;

    6、《水文資料整編規范》SL 247-2012 ;

    7、《水文設施工程施工規程》SL649-2014;

    8、《水文設施工程驗收規程》SL650-2014。

    在上述標準中,優先采用中華人民共和國標準及水利行業標準,若有國內標準缺項或不完善時,可選用相應的國際標準。標準和規范應按最新頒布的執行的。

    雷達水位計工作原理

    2.1 雷達測水位原理

    如圖2-1所示,雷達水位計通過測量電磁波的發射和接收時間差Δt,計算出雷達水位計與液面之間的距離H2=c*Δt/2,換算出水深值h=H1-H2(其中H1為河底或渠底至雷達水位計的高度)。

    2-1  雷達水位計測液位原理示意圖

     

    技術優勢如下:

    平面微帶陣列天線

    采用K波段平面微帶陣列天線,與傳統喇叭天線相比,具有體積小、重量輕等優點,方便與PCB板集成,產品一體化程度高,防水防塵性能可達到IP67以上;天線增益高,輻射能量集中,抗干擾能力強,有利于提高測量精度和可靠性;微帶天線陣列的波束角為10°×10°,可有效降低周圍非目標回波的干擾,如井壁、渠岸等,所測水位更準確。

    智能姿態感應及補償功能

    雷達水位計內置姿態感應傳感器,能輔助安裝調試并自動補償安裝誤差;另外,雷達水位計在測量過程中智能感知立桿晃動、橋面抖動引起的測量平臺不穩定情況,并自動進行優化補償。

    智能水位跟蹤識別算法

    a) 自學習,能夠分析安裝位置測點水位的歷史大數據;

    b) 自識別,能夠智能識別照射區域內水體有無;

    c) 自過濾,能夠智能濾除固定干擾物回波、多徑干擾的影響;

    d) 自適應,能夠保證水位監測數據穩定可靠。

    雷達水位(流量)監測站設計

    3.1 結構組成

    雷達波水位(流量)監測站結構組成如圖4-1所示。

     

    3-1  雷達波水位(流量)監測站組成示意圖

     

    主要由雷達水位(流量)計、RTU、無線通信模塊和太陽能供電系統等組成。

    3.2 主要功能

    1、基本功能

    1)采集、傳輸功能

    水位、流量自動采集,定時自報:按預先設置的定時間隔,通過GPRS/GSM通信信道向中心站發送當前的數據。

    2)備用通信功能

    對短時間內維護人員難以到達并修復故障的遙測站,尤其是系統內的重要站應具有備用通信功能。

    3)防護功能

    遙測站均需進行過電壓保護,以使設備在遭受雷擊時不易損毀。對無人看管的遙測站,應具有防破壞和防盜功能。

    2、報警監控功能

    1)水位越限報警

    當水位、流量等越過某一規定數值之后即進行報警。

    2)供電不足報警

    遙測站電源能力低于設定的門限值時即進行報警。

    3)設備事故報警

    某一設備出現事故立即自動報警。為及時引起工作人員注意,除屏幕顯示報警之外,尚可采用聲、光等方式報警。

    4)遙測站校正時鐘、開關機。

    3.3 設備清單

    主要設備清單如表3-1所示。

    3-1  主要設備清單(單站)

    序號

    設備名稱

    型號規格

    單位

    數量

    備注

    1

    雷達水位(流量計)


    1


    2

    無線遙測終端

    RTU


    1


    3

    通信模塊

    DTU


    1


    4

    太陽能供電系統

    40W

    1

    含太陽能充電控制器

    5

    蓄電池

    12V/100Ah

    1


    6

    安裝支架及基礎



    立桿不超過5m

    7

    安裝調試費




    8

    防雷接地



    10Ω

    9

    流量率定




    3.4 主要設備技術參數

    3.4.1 雷達流量計(HZ-RLS-26L-100

    測距范圍:45m

    測距精度:±3mm

    中心頻率:24.25GHz

    波束角:10°

    測距分辨率1mm

    功耗:工作電流<20mA@12V

    供電范圍:DC6~30V

    信號輸出:Modbus協議,RS485;可自定義協議

    防護等級:IP68 

    工作溫度:-40~+85

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    安裝要求

     

    為了得到穩定且精度高的水位值,雷達水位計盡量安裝在水面平緩穩定區域,采用立桿式或橋式安裝。橋式安裝即將雷達水位計安裝在橋梁邊壁或底部。安裝時,盡量使雷達水位計天線罩平面與水面處于平行狀態。正確安裝方式如圖4-1所示。

     

    通過水準泡可知道雷達水位計的角度,即確保水準泡的氣泡在如圖4-2箭頭所示圓圈內。在調試過程中,也可通過上位機實時顯示雷達水位計的安裝角度。

     

    4-1 正確安裝方式

     

    4-2 水準泡

     

     

     

     

    錯誤安裝方式如圖4-34-4所示:

     

    4-3 雷達水位計安裝靠近邊壁

     

    4-4 雷達水位計安裝傾斜

     

     

     

    根據天線的波束角信息,雷達發射波束的立體角度為10°,假若雷達水位計安裝高度為H,在水面上投射出直徑為D的圓形區域,有以下簡單的換算關系:D≈0.175H,如圖4-5所示。

     

    4-5 測量區域示意圖

    安裝高度對應波束照射區域的直徑見表4-1。

    4-1 安裝高度與照射區域的直徑

    安裝高度(單位:)

    照射區域的直徑(單位:)

    5

    0.88

    10

    1.75

    15

    2.63

    20

    3.5

    25

    4.38

    30

    5.25

    35

    6.13

    40

    7

    45

    7.88

     

     

     

     

    安裝實例

    下圖為天然河道的安裝現場,雷達水位計通過橫臂伸入河道中央,雷達水位計與水面基本保持垂直,橫臂長度足夠,雷達波不會打到岸邊。

     

    5-1 安裝現場示意圖

     


     
     
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