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超声波流量计在地表水明渠水量计量傍边的操纵

由来: 甘州区水工施工队 小说作家:陈 栋 否认起止日期:2019-05-19

 摘 要:阐述了超声波流量计在张掖市??甘州区西浚灌区续建配套与节水革新量测水举措措施扶植名目傍边的操纵,利 用超声波道理对地表水明渠水量停止分层测流,切确计量明渠的实时过水流量,完成灌区量水的长途实时监测,运 行环境杰出,具有推行代价。

 
1 工程概略 
       张掖市甘州区西浚灌区地处河西走廊中部的黑 河中游左岸,甘州区西端,距城区 37km。灌区东北以 黑河为界,东北与肃南县相连,东南和临泽县交界, 南北长约 60km,工具宽约 25km,总地盘面积 98.79万亩。灌区内绿洲与沙漠相间,阵势由东南向东南方 向倾斜,海拔 1453~1700m 之间,属祁连山前冲洪积 平原区。 灌区现有干、支渠 47 条,此中在大型灌区续建 配套与节水革新名目扶植中修建无喉段量水槽 8 处,其他均为规范断面测水。 
超声波明渠流量计现场
2 名目区地表水计量近况及存在的题目阐发
1)今朝灌区干、支渠量测水体例均接纳规范断面量水,操纵近况渠道的规范断面,设置水尺,接纳野生屡次读取数据的体例, 率定测流断面的水位流量干系,以此来丈量渠道水量,这类量水体例人力、 物力花费大、且丈量精度低。
 2)灌区干、支渠大都建于上世纪六、七十年月, 工程扶植规范偏低。颠末多年的运转,渠道冻账变形 严峻,水流不稳、丈量精度低、水量计量争议大,船脚 征收坚苦的环境严峻。 
3)现有的量测水体例主动化水平低,不能当令观察流量,且不合适以后经济社会成长的须要。 为此, 跟着工农业出产和糊口用水量的延续增添和水资本严峻缺乏的抵触, 灌区地表水明渠计量除野生共同外, 另有经由过程主动化量水装备停止实时收罗、传输和存储已势在必行。
 
2018 年,连系大型灌区续建配套与节水革新量 测水举措措施名目扶植,甘州区在西浚灌区扶植超声波明渠流量计量水19 处。 经由过程超声波明渠流量计的扶植使灌区局部渠道水量获得切确计量,量水获得了长途实时监测。 
 
3 名目区地表水计量计划比选 
今朝水利行业均接纳水位法测流。 此种测流方 式具有测流精度低,办理难度大的错误谬误。 我国大部 分灌区均接纳这类体例停止测流,而在节水型社会 和新时期的背景下,进步计量精度和下降办理难度 将是局势所趋。 最近几年来,跟着灌区信息化扶植历程 的加速,操纵超声波流量计丈量明渠渠道的过水流 量,完成灌区量水的长途实时监测,在愈来愈多的 处所获得操纵。 为此,本次设想量测水举措措施接纳超 声波法与流速仪法两种体例综合比拟。 流速仪法测流是国际外操纵很是根基的体例,也是很是普遍的测流体例。 也是评定和权衡各类测流新 体例精度的规范。 流速仪法测流基于速率面积法, 测流时必须在断面上布设测速垂线和测速点,以丈量断面面积和流速,测速体例普通接纳积点法。 用超声波来丈量明渠的流量本色上是丈量明 渠水流的流速。 当明渠水流流速向量与声波标的目的平行时,声波的波速将产生变更,即当声波向下流传 播时波速下降,声波向下流传布时波速增添。 
       在明渠中,必然高程的水流均匀流速是经由过程丈量两个换 能器之间传布的用时差来肯定的。经由过程两种体例的比拟可以或许看出:超声波明渠测流经由过程高精度时辰数字转换芯片对超声波传输时 间停止丈量,有用降服零点漂移、小流量丈量偏差 大等题目;综合操纵频差法和时差法,操纵实时声 速、温度弥补等手艺对流量停止弥补;人机接口画 面丰硕,撑持多种通讯体例;丈量精度高,体例简 单,操纵宁静,不影响渠道水流状态,可间接与计较 机连系, 完成水情数据的实时监测和实时传递,为 灌区水资本的优化设置装备摆设和古代化办理打下了根本。 
 
4 超声波明渠流量计操纵
超声波明渠流量计专为明渠方涵流量丈量而 设想。 该装备接纳进步前辈的超声波时差法停止分层测 量,切确计量方涵的实时过水流量,又可以或许以 30ma低功率停止一般运转。 明渠流量测水箱具有 GPRS无线传输功效同时也可以或许停止以太网局有线传输, 且不需外接电源,自带锂电池可以或许永劫候不中断工 作,处理了方涵田野丈量不精准,施工坚苦的实时 计量困难。 声波矩阵停止流量丈量,可以或许有用的避 免因水流流态的不不变、修建物不规范而引发的无 法精准丈量题目。 操纵实时声速、温度弥补等手艺对流量停止弥补;人机接口画面丰硕,撑持多种通 信体例;具有计量精度高、操纵简洁、运转不变等优 点。 撑持多声道丈量(默许八声道),有用进步了仪 表在庞杂流体状态中的丈量精确性和靠得住性;
 
综合接纳频差法和时差法丈量手艺,声速主动 弥补, 时辰分辩率到达 45 皮秒, 有用防止零点漂 移,进步了小流量丈量精度; 撑持 RS485 通讯,与长途数据办理体系集成更 加便利; 撑持 AC 220V、DC12V、市电、太阳能电源等 输出体例; 主机与探头范例多样化,可按照现场须要搭配 操纵,可以或许知足特别环境的装置与丈量; 人机界面丰硕,操纵操纵便利。 操纵场所:污水办理流入和排放渠、工矿企业 化工液体、废水排放渠道、水利工程和农业浇灌用渠道、泄洪闸门等场所流量丈量。施测点必须有挪动 3G、4G 旌旗灯号。
 
4.1 任务道理、8 通道丈量表示
超声波流量计经由过程上、下流传感器彼此发送及 领受 112kHZ-1Mhz 超声波, 当超声波束在液体中传布时,液体的活动将使传布时辰产生细小变更,并且其传布时辰的变更反比于液体的流速,如图 1 所示。
超声波流量计丈量道理超声波流量计丈量道理
声道超声波流量计经由过程 8 组传感器丈量渠道内 各层的现实流速,摹拟现实运转流速散布环境,处理 线速率 V 转换为面速率 V 的精确性以进步仪表整 体的计量精度。
 
4.2 传感器布局 
传感器分 8 个条理,丈量 8 条理的水流流速。 传感器布局表示:如图 2 所示。
传感器布局表示:
4.3 体系构成局部(如图 3 所示)
丈量体系构成局部
4.4 手艺参数
流速
       流速精度:1%; 流速规模:±5m/s;丈量线性度: 优于 0.5%, 反复性精度: 优于0.2%;时差丈量分辩率:20 皮秒。防护品级:IP67; 温度规模:-20℃~80℃; 测水精度:90%以上(0 一 10%);流量规模:0.1m3/s~2.0m3/s。很是大采样率 1 Hz,波束频次 :112kHz-1 MHz;通道数 :8 通道(同时丈量,非轮回丈量)
 
水位(压阻式液位计或超声波)
 
       接纳压阻式传感器;量程:0~3m; 精度:≤0.3%F·S; 分辩率:0.3%F·S; 线性度、反复性<0.03%FS; 温度丈量精度:±1.0℃; 温度弥补规模:-5℃ 至 +45℃; 任务温度:-25℃ 至 +70℃; 防护品级:ip68
 
声波矩阵节制器 
       能同时收罗多个实时流速;能实时收罗水位数据;按照水力学模子结算断面流量; 能显现水位、刹时流量、累计流量、水量值; 任务温度:-30℃~+70℃。 通讯模块 撑持三大营运商(2G/3G/4G)旌旗灯号,合适 ETSI、GSM 规范; 具有 RS-232/422/485 接口。 或 TTL 电平接口, 操纵便利、矫捷、靠得住。 数据终端永久在线; 具有牢固数据中间域名和 IP 地点,数据传输支 持单通道单中间或多通道多中间;可长途设置和修 改 IP 地点等设置装备摆设参数; 具有主备数传输通道,撑持大都据通道。
 
4.5 土建布局设想 
        为保障水流安稳, 须要对近况渠道停止改建, 本 次 设 计 改 建 现 状 渠 道 24m, 其 中 上 游 渐 变 段6.0m,矩形段渠道 10.0m,下流突变段 8.0m,突变段 设想为 C20 细粒砼砌石布局,矩形段为 C20 现浇砼重力式布局,顶宽 0.2m,外坡比 1:0.2。测水箱装置在 矩形段渠道下流 6.0m 处,在装置测水箱的地位向外 扩出 7.5cm,以便测水箱装置后与高低流渠道相平。 
         立杆、仪表箱装置:预埋地笼,浇筑混凝土,预 埋 DN50 收支线管到传感器,仪表箱立杆抱箍装置。
4.6 数据传输与软件
       经由过程构建报汛通讯网,把地区上非常分离的自 动收罗的水情信息,操纵通讯信道,主动、精确、实时地传输到灌区渠道监测平台,作为灌区信息化扶植的根本数据。
       按照现有通讯状态和可操纵的通讯资本,自 动超声波水位流量站中,操纵 GSM/GPRS 作为信息 传输信道,一切新建站装置地位均有公网旌旗灯号,操纵GSM-GPRS 作为数据传输体例,GSM-SMS 作为命 令和数据传输的备用体例,在 GSM-GPRS 功效呈现 毛病时,遥测终端主动切换到 GSM-SMS 体例,同时将水情数据发送到本地灌区信息化平台,并接管监 测预警中间长途设置。
 
5 结语
       该名目于 2018 年 12 月扶植完成,名目建成后 灌区地表水计量精度明显进步,用水办理完成了信 息化、主动化和智能化,超声波测流手艺必将成为 精确丈量明渠流量的一种新体例并以推行操纵。
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