軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)標準征求意見稿

1T/CIDA0000-202X軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)本標準規(guī)定了軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)的組成、技術(shù)要求、安裝調(diào)試、檢驗規(guī)則等。本標準適用于灌區(qū)測流行業(yè)的軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗與使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50179-2015河流流量測驗規(guī)范GB/T9359-2016水文儀器基本環(huán)境試驗條件及方法GB/T15966-2017水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件GB/T18185-2014水文儀器可靠性技術(shù)要求GB/T19705-2017水文儀器信號與接口GB/T21303-2017灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范SL61-2015水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范SL651-2014水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約SL/T427-2021水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1灌溉渠道系統(tǒng)irrigationcanalsystem由干渠、支渠、斗渠和農(nóng)渠及其附屬建筑物組成的固定灌溉渠道網(wǎng)絡(luò)。3.2流量discharge單位時間內(nèi)通過河流、渠道或管道某一過水斷面的水體體積。3.3渠道斷面自動測流車（儀）automaticmeasurementvehicle/instrumentforchannelsectionflow渠道斷面自動測流車（儀）是基于分段流速面積法獲取水體流速和水深后，依據(jù)《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》（GB/T21303—2017）得到渠道流量的測流設(shè)備，根據(jù)其大小可適用于干渠、支渠和斗渠。3.4測流房flowmeasurementhouse測流房是用于測流車的存放及設(shè)備電源管理的配套設(shè)施。3.5測橋flowmeasuringbridge2T/CIDA0000-202X測橋是用于渠道斷面自動測流車測量渠道流量的橋梁。4軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)4.1系統(tǒng)組成軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)是一種適用于大、中、小型灌區(qū)灌溉渠道系統(tǒng)的軌道式自動測流系統(tǒng)，由渠道斷面自動測流車（儀）、信息化管理平臺軟件、配套設(shè)施（測橋、測流房等）三個部分組成。4.2一般規(guī)定軌道式渠道斷面自動測流車性能、技術(shù)參數(shù)等符合本標準的規(guī)定。4.3適用場景軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于灌區(qū)、水文斷面、特殊場景等應(yīng)用場景：a)灌區(qū)：適用于規(guī)則硬化渠道，且水體流態(tài)穩(wěn)定，便于測流系統(tǒng)安裝使用的場景。b)水文斷面：軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)可滿足GB50179-2015要求得到渠道流量，適用于水文斷面測流。c)特殊場景：軌道式渠道斷面自動測流車可同時搭載旋槳流速儀和雷達流量計（或超聲多普勒流速儀等流速測量設(shè)備低流速深水位時采用旋槳流速儀測量，同時標定雷達流量計（或超聲多普勒流速儀等流速測量設(shè)備）。渠道大流速或低水位時采用雷達流量計（或超聲多普勒流速儀等流速測量設(shè)備）實現(xiàn)特殊場景流量測量。4.4軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)特點軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)適用于灌區(qū)的干渠、支渠、斗渠，可用于梯形渠、矩形渠、三角渠、U形渠、不規(guī)則斷面等多種渠道類型的流量監(jiān)測，應(yīng)具備下列功能：a)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)支持手動、自動、遠程三種工作模式；b)自動和遠程工作模式下，可自動完成水位、分層流速、水深測量，并發(fā)送水位、水深、分層流速、局部流量、斷面流量等數(shù)據(jù)到上位機軟件；c)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)具備自動定點測量、自動計算斷面流量功能，可實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守測量；d)渠道斷面自動測流車可同時搭載含沙量測量儀，在流量測量時可同步測量含沙量；e)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)可支持加密地形測量；f)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)可選配其它在線流速測量設(shè)備通過旋槳流速儀標定關(guān)系曲線實現(xiàn)多傳感器融合的在線測量。5軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)技術(shù)要求5.1一般要求a)測橋、軌道等金屬零部件應(yīng)進行防腐、防銹處理；b)渠道斷面自動測流車整機、零部件加工應(yīng)符合圖紙要求，裝配正確無誤；c)渠道斷面自動測流車運動部件應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，無卡滯；d)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸正常；e)上位機軟件應(yīng)運行流暢。3T/CIDA0000-202X5.2環(huán)境條件軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)在下列條件下能正常工作：a)工作環(huán)境溫度：-10℃~+40℃;b)風力：不大于6級；c)相對濕度：不大于95無冷凝d)軌道到渠底距離：不大于10米；e)渠道寬度：不大于100米。5.3電源供電要求a)市電供電參數(shù)要求：220V±10%；b)太陽能供電參數(shù)要求：依據(jù)當?shù)氐奶柲茌椛鋮?shù)和負載特性，確定太陽能電池方陣的總功率，依據(jù)當?shù)氐倪B續(xù)陰雨天情況設(shè)計蓄電池的最小容量。5.4接口要求a)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)輸出信號與接口應(yīng)符合GB/T19705-2017中5.3.2的規(guī)定。b)軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)部件間可采用RS485等有線連接方式，也可采用持GPRS、4G、5G、Wi-Fi、ZigBee、LoRa等無線連接方式，但需要保證系統(tǒng)部件間信息交互和處理的一致性。5.5設(shè)備技術(shù)參數(shù)5.5.1渠道斷面自動測流設(shè)備a)渠道斷面自動測流設(shè)備類型：大型渠道斷面自動測流車、小型渠道斷面自動測流車及固定式渠道斷面自動測流儀；b)渠道斷面自動測流設(shè)備選型：表1渠道斷面自動測流設(shè)備選型表c)技術(shù)指標1)大型渠道斷面自動測流車輪距：550mm±5mm；軸距：800mm±5mm；行進速度：≥50cm/s；升降速度：≥30cm/s。2)小型渠道斷面自動測流車輪距：300mm±5mm；軸距：480mm±5mm；行進速度：≥30cm/s；升降速度：≥30cm/s。3)固定式渠道斷面自動測流儀升降結(jié)構(gòu)：伸縮桿/卷揚式；4T/CIDA0000-202X升降速度：≥30cm/s；動態(tài)響應(yīng)延遲：≤50ms。5.5.2水位計a)量程：5m、10m；b)準確度：±2cm或0.2%FS；c)信號輸出：4mA～20mA或RS485信號。5.5.3流速儀5.5.3.1旋槳流速儀a)量程：0.04m/s～10m/s；b)起轉(zhuǎn)速度：0.035m/s；c)適用水深：0.3m～10m；d)適用流速：0m/s～5m/s；e)測量精度：相對誤差≤±1.5%；f)信號輸出：脈沖信號或RS485信號。5.5.3.2雷達流量計a)量程：0.1m/s～20m/s；b)測流精度：±1.0%FS；c)信號輸出：RS485信號。5.5.3.3電磁流速儀a)測量范圍：0.005m/s～10m/s；b)測量精度：±2.0%FS；c)適用水深：0.3m～10m；d)信號輸出：RS485信號。5.5.4水深測量a)量程：0m～10m；b)檢測方式：接觸式；c)測量誤差：≤5mm。5.5.5流速測量方法a)垂線數(shù)量：按照GB/T21303-2017確定；b)垂線流速測量：自動分層流速測量，不同水深分層要求按GB/T21303-2017確定；c)單點測量時長：60s/100s/120s可選。5.5.6流量計算5.5.6.1計算方式：分段流速面積法。5.5.6.2部分面積的平均流速按下列公式計算：a)兩測速垂線間的平均流速可按式（1）計算：5H0=0A0,1A1,2A2,3 H1H2H3An,n+1HnT/CIDA0000-202XH0=0A0,1A1,2A2,3 H1H2H3An,n+1HnV(V+Vi+1)/2…………………b)水邊平均流速（V0,1或Vn,n+1）可按式（2）、式（3）計算V=aV1………VnVnn+1=aVn上述式中：i—垂線序號，i=1,2,3,4,5…，n,n為測線總數(shù)；見圖1；Vn,n+1—第i和i+1兩條垂線間斷面平均流速，單位為米每秒（m/sVi—第i條垂線平均流速，單位為米每秒（m/s）；α—岸標流速系數(shù)，與渠道的斷面形狀、渠岸的糙率、水流條件等有關(guān)。b1,2b2,3bn,n+1b0,1b1,2b2,3bn,n+1b0,1圖1測流斷面面積劃分示意圖5.5.6.3岸邊流速系數(shù)α應(yīng)實測率定。無實測資料時可根據(jù)渠道岸邊情況選用以下參考值：a)規(guī)則土渠的斜坡岸邊：α=0.67~0.75d)梯形斷面混凝土襯砌渠斷：α=0.8~0.9e)不平整的陡岸邊：α=0.8f)光滑的陡岸邊：α=0.95.5.6.4面積可按式（4）計算：Ai-1,i=0.5(Hi-1+Hi)bi-1,i………………式中：Ai-1—第i-1和第i條兩條垂線間的面積，單位為平方米（m2Hi-1—第i-1條垂線的實際水深，單位為米（mHi—第i條垂線的實際水深，單位為米（mbi-1—第i-1和第i條兩條垂線之間的斷面寬，單位為米（m）。5.5.6.5兩水邊面積可按式（5）、式（6）計算：A0,1=0.5H1b0,1……（5）6T/CIDA0000-202XAn,n+1=0.5Hnbn,n+1……（6）5.5.6.6兩條垂線間的流量可按式（7）計算：qn1,n-1,iAi1,i……（7）式中：qi-1,i—第i-1和第i條兩條垂線間的流量，單位為立方米每秒（m3/s）；Vi-1,i—第i-1和第i條兩條垂線間的速度，單位為米每秒（m/s）；Ai-1,i—第i-1和第i條兩條垂線間的斷面面積，單位為平方米（m2）。5.5.6.7斷面流量可按式（8）計算：0,i2,3n,n+1……（8）式中：Q—斷面測量流量，單位為立方米每秒（m3/s）。5.5.6.8斷面流量測量誤差斷面流量絕對誤差可按式（9）計算：真 （9）式中：△—測量絕對誤差，單位為立方米每秒（m3/s）；Q—斷面測量流量，單位為立方米每秒（m3/s）；Q真—斷面真實流量，單位為立方米每秒（m3/s）；斷面流量相對誤差可按式（10）計算： 式中：δ—測量相對誤差。渠道斷面流量測量誤差應(yīng)滿足表2的要求。表2渠道斷面流量測量誤差5.5.7信息化管理平臺軟件信息化管理平臺軟件支持移動端、瀏覽器、客戶端等多種平臺，具有多站點管理、遠程控制、實時視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、歷史查詢、自動報表等功能，軟件自動化程度高、界面友好、操作簡便。信息化管理平臺軟件實時接收渠道斷面自動測流車采集的流速、水位、水深等數(shù)據(jù)，并顯示渠道斷面自動測流車的電池電量、充電狀態(tài)及現(xiàn)場運行測流狀態(tài)，自動計算斷面流量并生成數(shù)據(jù)報表。5.5.8附屬設(shè)施7T/CIDA0000-202X5.5.8.1測橋測橋是渠道斷面自動測流車的運行軌道。一般可分為側(cè)裝式測橋、吊裝式測橋和簡易式測橋三種。側(cè)裝式測橋/吊裝式測橋：新建測橋單跨不大于60m，可兼作人工測橋。原測流斷面有人工測橋時，可在原有人工測橋基礎(chǔ)上進行側(cè)裝或吊裝改造。簡易式測橋：結(jié)構(gòu)形式簡易，可滿足渠道斷面自動測流車的運行要求。5.5.8.2測流房測流房是用于渠道斷面自動測流車的存放及設(shè)備電源管理的配套設(shè)施。一般可采用彩鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)或者裝配式房屋。測流房尺寸可根據(jù)渠道斷面自動測流車尺寸進行設(shè)計和建造，推薦尺寸為：3m×3m×3m。5.6測流斷面選擇規(guī)范測流斷面選擇應(yīng)滿足下列條件：a)測流渠段平直、水流均勻，其長度應(yīng)大于20倍渠段的最大水深；b)測流渠段縱橫斷面比較規(guī)則、穩(wěn)定；c)測流斷面與水流方向垂直；d)測流斷面附近不應(yīng)有影響水流的建筑物、樹木或雜草等，測流斷面在建筑物下游時，不受建筑物泄流的影響；e)在不規(guī)則的土渠測流時，應(yīng)將測流渠段襯砌成規(guī)則的標準段面（如梯形斷面等）。5.7率定與測量精度要求當軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)測量設(shè)備采用雷達流速儀、電磁流速儀（或超聲多普勒流速儀等流速測量設(shè)備）時按照SL195-2015、GB/T21303-2017、GB50179-2015等規(guī)范要求，進行率定。雷達流速儀、電磁流速儀（或超聲多普勒流速儀等流速測量設(shè)備）的率定與比測應(yīng)以旋槳流速儀法為主，率定實測流量應(yīng)不少于30次，并遵照GB50179-2015執(zhí)行。率定與比測斷面應(yīng)選在監(jiān)測斷面下游代表性可靠、區(qū)間無水量加入或引出的渠段。率定應(yīng)采用多線多點法進行，具體要求：a)測速垂線。測速垂線應(yīng)均勻分布，并控制斷面地形和流速沿斷面分布的轉(zhuǎn)折變化，水面寬≤10m時，垂線數(shù)應(yīng)不少于6條，水流條件復雜時適當加密；水面寬＞10m，依據(jù)精度要求，參照《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》確定測速垂線數(shù)；b)垂線測點。一般采用5點法（水面、0.2h、0.6h、0.8h、渠底）測速；水流條件穩(wěn)定的斷面且水深不小于0.3m，在保證測驗精度的前提下，可采用3點法（0.2h、0.6h、0.8h）測速；c)測點流速測驗歷時。單個測點流速測驗歷時應(yīng)不少于100s。d)率定比測周期。率定與比測周期為1次/年。6檢驗規(guī)則6.1檢驗分類檢驗分為出廠檢驗、現(xiàn)場檢驗。6.2出廠檢驗8T/CIDA0000-202Xa)每臺產(chǎn)品均需進行出廠檢驗。檢驗合格的，出具產(chǎn)品合格證方可出廠。b)流速儀、水位計應(yīng)出具第三方權(quán)威檢測機構(gòu)的檢驗報告。c)出廠檢驗各項指標須符合本標準的規(guī)定，有1項不合格則判定該產(chǎn)品不合格。6.3現(xiàn)場檢驗6.3.1手動控制功能人為操作渠道斷面自動測流車完成前進、后退、下放儀器、收回儀器、測量水深、上傳數(shù)據(jù)、返回等動作，應(yīng)順暢執(zhí)行所有手動控制功能。6.3.2自動測量功能通過上位機的操作，可以實現(xiàn)自動前進、后退、下放儀器測量、測量完畢自動返回等功能，并將實時數(shù)據(jù)上傳到上位機。6.3.3流速測量功能根據(jù)不同垂線，在上位機設(shè)置測量參數(shù)后，可以實現(xiàn)針對不同垂線流速測量功能，可根據(jù)垂線水深自動判斷采用單點法、兩點法、三點法或五點法，并實時上傳測量結(jié)果至上位機，旋槳流速儀測量誤差應(yīng)不大于±1.5%，電磁流速儀流速測量誤差應(yīng)不大于±2.0%。6.3.4水位水深測量功能應(yīng)實現(xiàn)測量垂線的水位、水深測量功能，其中水深測量具備濕繩補償功能，水深測量誤差應(yīng)不大于5mm。6.3.5流量計算功能應(yīng)實現(xiàn)分段流量計算和斷面總流量計算功能，流量結(jié)果基本要求最大允許相對誤差應(yīng)不大于±5.0%，高等級要求最大允許相對誤差應(yīng)不大于±2.0%，計算結(jié)果可直接發(fā)送到上位機。6.3.6自動充電功能應(yīng)實現(xiàn)電池低電量情況下的自動返回充電。6.3.7設(shè)備異常報警功能應(yīng)實現(xiàn)渠道斷面自動測流車主要部件異常情況下的聲光報警功能。7包裝運輸與存儲7.1包裝渠道斷面自動測流車應(yīng)采用專門的包裝箱，底部應(yīng)設(shè)置托盤，并將渠道斷面自動測流車固定在托盤上，確保包裝箱內(nèi)沒有可移動的零部件。包裝箱應(yīng)堅固完好，能抵御運輸、裝卸及存儲過程中的正常振動、沖擊和擠壓，并便于裝卸及搬運，箱外應(yīng)具有明顯標識。7.2運輸宜采用專用工具進行裝卸，若采用人工裝卸，需確保人身及貨物安全。堆垛層數(shù)不宜超過2層，運輸過程中需確保貨物固定無松動。7.3存儲9T/CIDA0000-202X渠道斷面自動測流車應(yīng)存儲在清潔、干燥、通風且無腐蝕性氣體的地方，堆垛高度不應(yīng)超過2層，要考慮受力均勻并防止倒塌，且渠道斷面自動測流車不應(yīng)倒置。8標識、使用說明書8.1標識在產(chǎn)品的顯著部位應(yīng)有標簽，并清晰標明下列內(nèi)容：——產(chǎn)品名稱、型號；——生產(chǎn)廠家及商標；——出廠編號及日期。8.2使用說明書產(chǎn)品應(yīng)有配套的使用說明書，滿足GB/T9969-2008的規(guī)定。T/CIDA0000-202X（資料性附錄）軌道式渠道斷面自動測流系統(tǒng)安裝調(diào)試表1□2□3□4□5□6□7□8□9□□1□2□3□4□5□6□7□8□9□T/CIDA0000-202X（資料性附錄）系統(tǒng)組成、測量原理及過程B.1渠道斷面自動測流系統(tǒng)組成軌道式渠道