雷達(dá)流速儀是怎么測量河流流速的

時(shí)間：2021-12-15作者：深圳市圣凱安科技有限公司瀏覽：193

雷達(dá)流速儀是怎么測量河流流速的
一、 方案概述
1.1方案背景
流量資料具有較為重要的作用，涉及防洪安全、水文水利計(jì)算、水資源評價(jià)等各個(gè)方面，因此河流流量測量是水文工作的重要內(nèi)容。每年需要耗費(fèi)大量的人力物力去完成測驗(yàn)任務(wù)。為了減輕流量測驗(yàn)工作量，長期以來，水文工作者都在尋找減少流量測驗(yàn)次數(shù)的方法。
常用的方法有：采用纜道測流或者走航測驗(yàn)等技術(shù)測流；研發(fā)給予水力學(xué)、水文學(xué)模型的水位推算流量的方法以實(shí)現(xiàn)水位推算流量方法；利用旋槳式流速儀對斷面多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測流。
傳統(tǒng)的測流方法多以單次測流或者人工測流為主。測流的歷時(shí)時(shí)間長，測流的精度不高，且需要耗費(fèi)水文工作人員大量的時(shí)間。
現(xiàn)提出一種陣列式雷達(dá)流速儀，可以使用在寬河道的流量監(jiān)測，其安裝簡便，可以替代人工測流。
1.2方案總體概述：
由于水流在不同位置的流速變化較大，故在不同的位置均布多臺(tái)流速儀，放置一臺(tái)雷達(dá)水位計(jì)，供電采用**供電或者太陽能供電，利用遙測終端機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。
雷達(dá)流速儀：用于非接觸測量水表面的流速。
雷達(dá)水位計(jì)：用于測量橋下河道的水位。
遙測終端機(jī)：讀取5臺(tái)雷達(dá)流速儀和1臺(tái)水位的數(shù)據(jù)并且將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總按照速度面積法計(jì)算過整個(gè)過流斷面的面積。
1.3雷達(dá)流速儀的測量原理：
雷達(dá)流速儀流速測量基于多普勒效應(yīng)，探頭斜向下發(fā)出一束雷達(dá)波，雷達(dá)波在照射到水體表面反射，由于多普勒效應(yīng)，發(fā)出去和雷達(dá)波和接收到的雷達(dá)波會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移Δf， 多普勒頻移Δf正比于流速。通過測量多普勒頻移Δf即可測量出流體的流速。
1.4速度面積法原理：
利用雷達(dá)流速儀測量流速V，利用雷達(dá)水位計(jì)測量水位H，預(yù)先在控制器設(shè)置的斷面參數(shù)，控制器可以利用水位自動(dòng)換算出過流面積S，流體的流量公式為：
Q= V×S
其中V- - - -流速 S- - - -過流面積Q- - -瞬時(shí)流量。
由于采用了速度面積法測流，其可以適用于任何形態(tài)的斷面。
1.5雷達(dá)流速儀的安裝示意圖：



雷達(dá)流速儀用于河流和渠道的非接觸式表面流速測量。流速儀安裝在河流、渠道等水體上方（安裝高度大于0. 5m），沿水面夾角約45 - 6 0度方向向水面**雷達(dá)信號(hào)，反射回來的信號(hào)會(huì)被傳感器接收，并通過分析計(jì)算轉(zhuǎn)換為表面平均流速。
二、 施工方案
示意圖：



將流速儀探頭均布在橋的上方，用支架固定牢靠，調(diào)節(jié)流速儀的安裝角度，45-60°為較適合的角度；雷達(dá)水位計(jì)放置在橋梁中間并用支架固定，多臺(tái)流速儀和水位計(jì)通過4芯電纜穿管走線至站房內(nèi)，并連接至站房內(nèi)的遙測終端機(jī)，遙測終端機(jī)將數(shù)據(jù)匯總上傳。（備注：橋可以用纜道代替）
三、主要設(shè)備參數(shù)
雷達(dá)流速儀：



技術(shù)參數(shù)：
有效距離
0~40m
測量范圍
0.1~15m/s
測量精度
±0.01m/s
分辨率
0.001m/s
供電范圍
9~24V
功耗
＜1W
工作溫度
-10℃~60℃
存儲(chǔ)溫度
-20℃~60℃
相關(guān)濕度
95%RH
通信接口
RS485
防護(hù)等級
IP66
天線頻率
24GHz
波束角
12X25°

雷達(dá)水位計(jì)



技術(shù)參數(shù)：
測量范圍
0~20m
分辨率
1mm
測量精度
±3mm
輸出接口
RS485
工作溫度
-10℃~60℃
存儲(chǔ)溫度
-20℃~70℃


遙測終端機(jī)



支持流速、水位換算流量；
配套上位機(jī)軟件可設(shè)置渠道、管道類型參數(shù)等；
支持GPRS/GSM流量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能；
支持同時(shí)向多個(gè)站點(diǎn)發(fā)送報(bào)文；
支持多種工作模式（包括自報(bào)模式、查詢、應(yīng)答式、兼容式等）；
內(nèi)置大容量存儲(chǔ)空間、支持USB本地?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能；
支持遠(yuǎn)程升級、配置、維護(hù)；
工作溫度：-10~60℃；
配套上位機(jī)軟件。

四、軟件平臺(tái)和功能
遙測終端機(jī)每5分鐘（可根據(jù)情況設(shè)定）采集底層傳感器的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至相應(yīng)的服務(wù)器，通過數(shù)據(jù)查看平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看、歷史報(bào)表、歷史圖形、導(dǎo)出excle等。


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