灌渠量水的多普勒超声波流量计应用

需求背景

“灌区量水”是节约灌溉用水、提高灌溉质量和灌溉效率的有力措施，是实行计划用水和准确引水、输水和配水的重要手段。

灌区量水虽然不是直接的节水措施，但它是灌区农业用水合理分配、采取节水措施的前提性工作。农业灌区量水工作的推广势在必行。

建设内容

通过软、硬件产品的集成和信息采集、传输、处理、发布等多项技术的综合运用，构建一套面向农业灌区取用水量的自动监测、预警及信息发布系统。

建设目标

形象、直观地为管理部门提供灌渠实时流量查询、报表管理等服务，确保管理人员迅速、及时、准确地掌握灌渠的流量、雨量信息，为农田水利管理工作提供有效支撑，提升农田水利信息化水平。

常规的几种测流形式：

1.流速面积法

通过各种流速传感器将渠道的平均流速V测量出来，然后通过水位和渠道的形态换算出过流面积S，利用平均流速乘以过流面积即可计算出相应的流量。

2.平均流速公式法

求明渠水流的平均流速的公式有很多，其中典型公式有谢才公式和曼宁公式，流速公式法是通过测量水面的坡度，预估粗糙程度，结合水流截面的形态，利用谢才公式和曼宁公式计算出平均流速，再计算出流量的。

3.水位流量曲线法

利用水位流量曲线的对应关系，测量水位就可以求出流量。初次使用时需使用其他设备对水位流量进行校准。

4.量水堰槽法

量水堰槽法是利用修建固定的堰槽，利用水位直接换算出流量的，常用的堰槽有三角堰、矩形堰、梯形堰、巴歇尔槽等。

本文主要是针对说明这4种方法中精度的是流速面积法：

因为它是直接测量水流速度的，其他的3种方法均是采用水力学公式利用水位换算出的流量。流速面积法典型的代表产品是多普勒超声波流量计，其利用多普勒效应进行流速测量，内部集成水位计测量水位并换算过流面积。

多普勒超声波流量计是是利用声波在流体中传播的多普勒效应，通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移，即可得到流体的速度，结合内置压力式水位计，利用速度面积法，即可测量液体的流量。适合于明渠、河道及难以建造标准断面的流速流量测量以及于各种满管和非满管明渠流速流量测量。

以下是安装示意图：

现场案例：

产品特点

符合《SL651-2014 水文监测数据通信规约》，特殊场合可根据客户要求进行协议定制。

支持同时向多个站点发送报文。

支持多种工作模式（包括自报式、查询/应答式、兼容式等），限度降低功耗。

内嵌GPRS/CDMA模块，实现采集、控制、无线传输于一体。

支持水位计，雨量计，工业摄像头，流量计、水质传感器、风速风向传感器等接口。

超低待机功耗：1mA@12V。

内置大容量存储空间，支持USB本地数据导出功能。

支持远程升级，配置，维护。

可自由设置传感器采集周期。

可同时支持有线网络和无线网络。

现场可通过手机无线连接设备，调试人员只需通过web即可对设备进行配置和状态查看。

支持短信数据上传，数据预警功能，可根据用户需求设置短信内容。

采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，宽温设计，耐高低温，耐强电磁干扰。适用于各种恶劣的现场。采用完备的系统保护机制和防掉线机制，保证终端永远在线。

产品应用

可广泛应用于各种水利信息化建设领域，如水文、水资源、水环境、水污染、山洪灾害、水库、大坝的远程测控领域

3.云平台

灌区信息化远程监控系统功能：

各站点实时监测流量数据、累积数据

站点历史数据预览、每日报表、历史图形

现场实时监控视频

预警记录

流量、水位异常，自动报警

支持扩展现场照片、视频监测

安装案例

采集数据我们在渠道中主要用多普勒超声波流量计他是利用声波在流体中传播的多普勒效应，通过测定流体中运动粒子散射声波的多普勒频移，即可得到流体的速度，结合内置压力式水位计，利用速度面积法，即可测量液体的流量。适合于明渠、河道及难以建造标准断面的流速流量测量以及于各种满管和非满管明渠流速流量测量。

流量计通过RS485接入到遥测终端机上，控制器采用太阳能供电，RTU通过GPRS可以将数据发送至相应的服务器，当客户没有服务器时可以采用花生壳或双DTU对传，数据直接接入PC。遥测终端机支持标准水文通信规约或者JSON格式数据包。

现场案例：

灌区智能化监测与管理系统集信息采集、业务管理为一体。通过建立灌区水位、流量、水质等水情监测系统，并在此基础上实现智能化业务管理系统，解决了灌区工作人员在信息采集、量测水管理、水费计收、配水调水等方面的管理问题，实现灌区水资源的合理配置、优化调度、利用的目标。