新一代明渠流量监测技术

一、 慨述 我国对于灌区流量监测目前大多采用的是浮子式、压力式或超声波水位计监测渠道水位变化，利用率定或实际测绘的水位流量曲线来测得灌区渠道的流量。这种传统的监测方式具有设备操作简单、监测设备工作可靠的特点，但成在要在监测断面建一旁通池或一个标准建筑物，通过标准建筑物取得水头和流量之间的关系。因此这种测量方式需要大量的土建施工和维护，并在不稳定的水流或上游渠首（或水库）水位变化的环境下其监测结果会受很大影响。 北京航瑞博泰科技有限公司采用多普勒原理结合我国灌区信息自动化的现状，开发出具有自主知识产权的hrbt-dpl-21-04a型多普勒超声波明渠流量监测装置，为灌区流量信息自动化提供了一个新式解决方案。 二、多普勒明渠流量监测装置工作原理 多普勒现象是一种常见现象，通过声源发出的一定频率的声波，声波被其周围介质中移动的悬浮物质反射后，由接收器接收到的声波频率会有所变化，这个发射和接收频率变化所引起的频差就是通常说的多普勒频移。而频率变化的大小与悬浮物的移动速度有关。该流量监测装置就是基于这一原理而开发的。hrbt-dpl-21-04型多普勒明渠流量计适合于过水面积小于30m ² 的，流速不大于4m/s，不出现明显淤积的渠道。 三、 hrbt-dpl-21-04a 性能特点 1 、该系统同时监测断面的水位、平均流速及环境温度（环境温度用于测量修正用）； 2 、系统同时提供监测断面的水位、流速及瞬时流量； 3 、系统监测范围：水位 0.05—2.00m, 流速 0.03—4m/s, 4 、系统工作温度 ;-15--60 ° c 、储存温度 -35-80 ° c; 5 、系统流量监测精度： 5% （实际标定后） 6 、系统输出方式采用 rs-232 或 rs-485 接口。 四、 hrbt-dpl-21-04a 的系统组成 hrbt-dpl-21-04a 明渠流量计由换能器、处理器（ mcu ）、通讯模块、天线、太阳能电池及太阳能板组成。 1 、换能器是发射和接受超声波的关键部件，要求具有防腐蚀、耐磨损、耐低温等特点，所灌注的密封胶具有抗低温和热恢复属性。 2 、处理器 (mcu) 是多普勒明渠流量计的核心部件，通过我们具有自主知识产权的技术，分析处理接受到的信号，并据此计算出水位、流速及瞬时流量。该处理器采用了目前较先进的 dsp 数字处理芯片，使其运算速度得到了大幅提高。 ● 完成一次流量测量时间：小于 15s ● 工作温度： -15--55ºc ● 储存温度： -35--80 ºc 3 、通讯模块 (dtu) 及天线是处理器将监测结果通过 gsm 短消息方式发送到中心站的数据传输装置（目前选择 gsm 传输方式主要考虑移动的信号覆盖面较联通或电信的广）。 4 、太阳能电池 snt12-33 胶体太阳能风能专用电池 绿色环保 : 电池密封性好 , 无电池泄漏现象 , 极板采用特种合金材料制作 , 电池配方中不含对环境有污染和不易回收的锑 , 镉等金属物质 , 真正保证了电池的环保和安全。 适应性 : 较宽的使用温度范围（ -40—65 ℃ ） ，电池可随意放置，能适应户外使用恶劣环境 . 安装方便：设有端子和连接线两种输出方式 , 适合各种安装方式 . 深放电性能 : 深度放电后回充电性能强 , 甚至在放电后未及时补充电的情况下 , 容量也能 100% 得到回充 . 能迎合了高频率、深程度放电的需要 . 长寿命 : 新一代高分子微囊胶体的应用和加厚极板设计 , 极大地提高了电池的循环寿命 . 抗震性能 : 抗震性能 , 即使在震动中大电流工作，能保证电池的正常使用 高性能 : 内阻低 , 充电接受能力强 5 、太阳能板 17-10 输出电压 17.5v ， 输出功率 10w 五、明渠流量计的现场安装 1 、测点的选择：该流量计适应于矩形、梯形等渠道的流量监测，测点位置的选择应在渠道水流较为平稳处进行布设，一般要求平直段长度在渠道最宽水面的 5 倍以上即可。 2 、换能器的安装，换能器安装在渠道底部宽度的 1/3 处，换能器的斜面部位迎水面放置，并使换能器与水流方向平行。用卡子将换能器与渠底固定。换能器的引出线通过镀锌管引出至安装于渠道边的处理器。 3 、处理器 (mcu) 的安装， mcu 安装固定于立于渠道边的镀锌管上，主要为了避免人为损坏。在距换能器较近的渠道边开挖