黑龍灘楊柳引水渠流量監(jiān)測(cè)儀器選型及安裝實(shí)施方案

1、黑龍灘楊柳引水渠流量監(jiān)測(cè)儀器選型及安裝實(shí)施方案北京金水中科科技有限公司一、 基本概況 黑龍灘楊柳引水渠全長(zhǎng)3.6公里，設(shè)計(jì)流量35.0立方米/秒，邊坡左岸0.72，右岸.055，底寬9米，渠頂寬16.3米，最大流速約1.0米/秒，通水時(shí)間為每年300天左右，每年徑流約30000萬(wàn)。 過(guò)去流量計(jì)量一直沿用水位法，即通過(guò)測(cè)量水位來(lái)?yè)Q算流量，其水位與流量呈現(xiàn)固定的關(guān)系曲線；但在下游修建電站后，出現(xiàn)了雍水現(xiàn)象，水位流量關(guān)系不再成立，流量計(jì)量方法需改用流速面積法，計(jì)量設(shè)備也得重新選擇安裝。二、測(cè)流技術(shù)方案1. 流量計(jì)選型 渠道流量計(jì)量方法主要有水位法與流速面積法：水位法是通過(guò)測(cè)量量水建筑物的上游（或上、

2、下游）水位并經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)曲線換算成流量來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量的。因此水位法流量計(jì)需要修建量水建筑物，且精度不高，當(dāng)渠道沿程水頭差較小時(shí)，量水建筑物會(huì)產(chǎn)生水頭損失而影響渠道過(guò)水；另一方面當(dāng)量水建筑物下游附近建有閘門等擋水建筑物時(shí)會(huì)在量水建筑物處形成淹沒(méi)出流，此時(shí)測(cè)量精度會(huì)大幅下降。 流速面積法則不需修建量水建筑物，通過(guò)測(cè)量過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（實(shí)際上過(guò)水?dāng)嗝婷娣e是通過(guò)測(cè)量的水位來(lái)?yè)Q算求得的）與斷面流速來(lái)求得流量，并且精度高，且不受下游頂托水的影響。 流速面積法主要有可選設(shè)備有四種： 固定式ADCP法 多普勒超聲波法（縱向發(fā)射） 超聲波時(shí)差法由于本次監(jiān)測(cè)渠道水流的水質(zhì)含有較多雜質(zhì)，因此不適合選用超聲波時(shí)差法；考慮

3、水位變化很大，不宜使用固定式ADCP法（此種方式的精度受水位變化影響很大）；因此選用多普勒超聲波法（縱向發(fā)射），此法產(chǎn)品國(guó)內(nèi)只有北京金水中科科技有限公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的HOH-L-01型多普勒超聲波明渠流量計(jì)一種，其在技術(shù)性能與國(guó)外同類產(chǎn)品一樣的情況下，極具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。設(shè)備結(jié)構(gòu)如下圖： 2輸數(shù)據(jù)傳通訊方案有四種大類可選：a.有線方式:電纜、光纜b.無(wú)線超短波電臺(tái):230Mc.無(wú)線寬帶通訊:CANPYd.公網(wǎng)通訊：GPRS、GSM 考慮造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用，選擇公網(wǎng)通訊，考慮流量數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)上傳且上傳時(shí)間間隔較短，故本方案中采用公網(wǎng)的GPRS數(shù)據(jù)通訊3.電源 由于測(cè)流現(xiàn)場(chǎng)均為野外，無(wú)明用電可用，因此通訊設(shè)備

4、的供電采用大蓄電池或太陽(yáng)能電源方式，考慮蓄電池需一個(gè)月維護(hù)一次，由于測(cè)點(diǎn)多而分散，維護(hù)工作量很大，所以采用太陽(yáng)能電源方式?，F(xiàn)場(chǎng)由于沒(méi)有建筑物可用，考慮防盜需求，需要在測(cè)點(diǎn)旁豎立電桿以便架設(shè)太陽(yáng)能板及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。4.監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件安裝于管理站專用服務(wù)器上，并將依照國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程實(shí)時(shí)水雨情庫(kù)表結(jié)構(gòu)制訂的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)水情實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)提供基于WEB方式的瀏覽、查詢及統(tǒng)計(jì)等功能，具體如下：a.數(shù)據(jù)采集功能：b.用水戶管理: d.權(quán)限管理:e.統(tǒng)計(jì)分析功能以報(bào)表形式顯示各用水戶的用水流量及累積用水量、各用水戶用水量的對(duì)比分析統(tǒng)計(jì)各用水戶的水費(fèi)統(tǒng)計(jì)分析以及相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表等 一個(gè)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備配

5、置方案如下表：序號(hào)名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1超聲波明渠流量計(jì)HOH-L-01套1包括流速水位傳感器與二次儀表,標(biāo)準(zhǔn)通訊線10米2數(shù)據(jù)電纜線4芯,0.5mm2(帶通氣孔)根1最長(zhǎng)200米3安裝底座 臺(tái)14GPRS通訊儀 只15電源套1DC12V太陽(yáng)能供電系統(tǒng)或AC220V電源6避雷器套1電源防雷 7保護(hù)箱只1放置二次儀表及通訊儀等8附屬土建設(shè)施處1安裝底座及布置信號(hào)線9監(jiān)控管理軟件套110其他三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 其中：流量計(jì)由水位流速傳感器與終端機(jī)（二次儀表）組成； 監(jiān)控管理軟件安裝于服務(wù)器上，BS結(jié)構(gòu)，管理者可在任何地點(diǎn)上網(wǎng)登錄查詢及操控； 服務(wù)器與固定IP最好租用電信運(yùn)營(yíng)商的。四、設(shè)備安裝方

6、案 1安裝位置 要求渠道有足夠的順直段，且滿足前10后5的要求（即安裝位置上游順直段長(zhǎng)度是渠寬的10倍，下游順直段長(zhǎng)度是渠寬的5倍）?，F(xiàn)場(chǎng)在原測(cè)量斷面位置下游約60米處靠近民房附近的位置基本滿足要求，因此設(shè)備安裝在該位置，如下圖：探頭在橫斷面上的安裝位置如下圖：探頭盡量安裝于渠道的底部，在有淤積的情況下可適當(dāng)抬高安裝位置1020厘米。 2安裝方式有固定安裝與便攜式安裝兩種方式1）固定安裝：探頭直接固定于渠道底部，電纜線從渠道底部沿渠壁引出。優(yōu)點(diǎn)是安裝質(zhì)量高、不易掛草等；缺點(diǎn)是安裝與維修時(shí)均需停水作業(yè)。2）便攜式安裝 ：水下探頭及電纜線安裝于可拆卸支架上，再將支架安置與渠道內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)與安裝均

7、很方便且不需停水作業(yè)；缺點(diǎn)是支架本身可能容易掛草等?？紤]現(xiàn)場(chǎng)不宜經(jīng)常停水及探頭容易掛草及維護(hù)方便等因素，且這次為實(shí)驗(yàn)性安裝，因此采用便攜式安裝方式。便攜式安裝采用鍍鋅管支架，探頭安裝固定于支架上，電纜線從鍍鋅管內(nèi)部引出到水面以上，具體如下：鍍鋅管沿渠壁延伸到渠底，再水平延長(zhǎng)1米，然后向上游伸出約30公分，在其上焊接一鋼板用以固定流量計(jì)的水下探頭，通信電纜線沿鍍鋅管內(nèi)部引出水面；鍍鋅管由其水上部分的固定橫翼通過(guò)螺栓固定于渠壁上。 3施工安排 施工分兩步進(jìn)行：預(yù)先制作安裝支架與現(xiàn)場(chǎng)安裝。安裝支架需提前按現(xiàn)場(chǎng)尺寸定做，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需停水作業(yè)，大約需1天時(shí)間。施工現(xiàn)場(chǎng)需提供220V電源（施工電鉆用電），

8、當(dāng)上位機(jī)安裝位置沒(méi)有保護(hù)管理房時(shí)，需在渠堤上修建簡(jiǎn)易保護(hù)建筑物或保護(hù)箱。施工日期：5月23制作支架，5月25現(xiàn)場(chǎng)安裝。五、設(shè)備性能及監(jiān)控軟件簡(jiǎn)介1、HOH-L-01多普勒超聲波明渠流量計(jì) 儀器結(jié)構(gòu)如下圖，其中探頭安裝于渠道底部或側(cè)壁，終端機(jī)置于控制箱與通訊設(shè)備相連。儀器結(jié)構(gòu)圖 技術(shù)參數(shù)：·流速：        ·量程： 21mm/s到10000mm/s        ·準(zhǔn)確度：測(cè)量流速的±1%  

9、       ·分辨率：1mm/s·溫度：·量程： 0到60         ·分辨率：0.2    ·水位： ·量程： 0到5m ·分辨率：1 mm·準(zhǔn)確度：測(cè)量水位的±0.5% ·電源：內(nèi)部電池6V DC ，外接6VDC28V DC·接口：  標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS485·數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量：

10、每10分鐘采集一條記錄，可以存儲(chǔ)超過(guò)6個(gè)月的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)即便在掉電的情況下，也可以長(zhǎng)期不丟失·運(yùn)行溫度：0到60水溫  ·尺寸： （50×50×30）mm（探頭）（150×120×50）mm（終端機(jī)）10m（通信電纜標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，可加長(zhǎng)到200 m）2、HOH-DATA GPRS通訊模塊WR-2000-G GPRS DTU/RTU(透?jìng)髂K）系統(tǒng)提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。主要針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融、證券等部門的應(yīng)用，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。G

11、PRS DTU適合前端用戶設(shè)備/前端采集設(shè)備或智能數(shù)據(jù)設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如RS232,RS485/422等，借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心端的數(shù)據(jù)通信。內(nèi)嵌完整的TCP/IP協(xié)議棧，采用GPRS無(wú)線模塊。該款產(chǎn)品穩(wěn)定可靠、功能強(qiáng)大，具有完善的心跳防斷線機(jī)制、掉線實(shí)時(shí)復(fù)位、模塊死機(jī)實(shí)時(shí)管腳復(fù)位機(jī)制。數(shù)據(jù)傳輸終端工作特點(diǎn)：² 透明數(shù)據(jù)傳輸，直接提供TTL、RS232或RS/485接口（通過(guò)軟件/硬件進(jìn)行設(shè)置），為用戶的設(shè)備提供透明傳輸通道。支持全透明及幀格式數(shù)據(jù)傳輸,支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP 協(xié)議棧。² 無(wú)需后臺(tái)計(jì)算機(jī)支

12、持，普通GPRS Modem通常需要附著在PC機(jī)上虛擬撥號(hào)上網(wǎng)，利用PC機(jī)的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換， GPRS DTU內(nèi)置GPRS Modem及高性能嵌入式MCU，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理，無(wú)需后臺(tái)計(jì)算機(jī)支持。² 多種傳輸方式，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)、點(diǎn)多點(diǎn)、中心多點(diǎn)、多點(diǎn)中心的對(duì)等數(shù)據(jù)傳輸方式。² 永遠(yuǎn)在線，開(kāi)機(jī)就能夠自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，自由實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上行、下行傳輸，同時(shí)可以自設(shè)?；顣r(shí)間，利用軟件自動(dòng)維護(hù)鏈路狀態(tài)。² 按流量計(jì)費(fèi)，GPRS DTU一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來(lái)收取費(fèi)用，沒(méi)有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)，不收費(fèi)用。DTU的技術(shù)指標(biāo)： 采用工業(yè)級(jí)GPRS

13、模塊，性能穩(wěn)定，工作溫度范圍廣； 使用低功耗高性能嵌入式的CPU 做處理器，16位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)； 采用multi-tasking工作方式并行處理，實(shí)時(shí)性好； 接口速率、目錄服務(wù)器IP、服務(wù)器端口、終端序列號(hào)、管理員密碼、?；顣r(shí)間等均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)串口/按照協(xié)議遠(yuǎn)程進(jìn)行設(shè)置； AT指令預(yù)設(shè)/按照協(xié)議遠(yuǎn)程設(shè)置，設(shè)置簡(jiǎn)單、方便； 通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積廣，終端實(shí)時(shí)在線； 基于TCP/IP協(xié)議，便于網(wǎng)絡(luò)化管理； 傳輸速率高，數(shù)據(jù)量大，成本低； 支持在線編程，便于軟件升級(jí)3、監(jiān)控及管理軟件 軟件采用WAB結(jié)構(gòu)，對(duì)不同的用戶設(shè)置不同的使用權(quán)限，具體功能有： 1、實(shí)時(shí)水情以報(bào)表形式顯示各測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前水位及各測(cè)點(diǎn)的歷史水位變化過(guò)程 2、水位、流量變化過(guò)程 各測(cè)點(diǎn)的每十分鐘的水位、流速、流量顯示 3、流量統(tǒng)計(jì)查詢: 各測(cè)點(diǎn)的日用水量統(tǒng)計(jì)報(bào)表（每小時(shí)平均流量及過(guò)水量）；各測(cè)點(diǎn)的月用水量統(tǒng)計(jì)報(bào)表（每日用水量）；各測(cè)點(diǎn)的任選時(shí)間段用水量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 4、測(cè)站管