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流量计在生态流量监测系统中的应用介绍解析

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
一、系统概述
生态流量监测系统适用于远程监测水库、河流等的实时水位(或流量)、水电站的实时下泄流量等数据,并结合电站生产运行数据进行监测与统计分析。系统支持视频监控,数据与视频信号互为补充,提供实时场景,便于及时掌握电站上下游主要河流水源变化情况,并及时预警,满足绿色、环保、生态、发电等多方面的要求。
生态流量一般由以下几个方面组成:
1、水位流量:可以根据现场环境选择多普勒超声波流量计(接触式)或者雷达流量计(包含雷达流速仪和雷达水位计)(非接触式)。
2、图像视频:用于拍摄下泄口或者是流量计安装处的视频图像,通过4G网络将数据传输至服务器远端可以查看。
3、供电系统:用于给整套系统进行供电、根据现场环境可以选择太阳能供电或者市电供电。
4、通信设备:可以通过遥测终端机将采集到的传感器数据通过GPRS发送至云端。
5、数据查看:数据可以通过遥测终端机发送至数据服务器、用户可以通过云平台或者手机浏览器远程查看数据,数据也可以发送至相应监管部门的服务器。
 
二、数据传输方式:
1、光纤有线传输:采用光纤或者有线宽带网络。适合安装点有网络且下泄流量站点离的比较近的地方可以考虑采用这种方式。
2、GPRS/4G无线通信:采用GPRS或者4G信号将数据和视频图像传输至服务器。适合安装点比较远、无法布线的场合。
3、北斗通信:采用北斗短报文进行通信,遥测终端机采集到的数据通过北斗短报文的形式发送至一台北斗接收机上,北斗接收机将数据进行转发。适合安装点无网络信号的地方。
 
三、生态流量监测站点的位置:
生态泄流监控应在电站各泄水口设立监测点,也可在电站坝址下游附近选择河道断面作为监测断面,安装测流装置,监测下泄流量。不同型式水电站的生态下泄流量监控断面应按照以下原则布置:
1、引水式水电站的监测断面布置在厂房前的水库大坝所在流域下游;
2、混合式水电站的监测断面布置在厂房前的水库大坝所在流域下游;
3、堤坝式水电站的监测断面布置在水库大坝下游或发电厂房尾水下游;
4、在大坝或发电尾水出口与监测断面之间若有支流或其他来源补水,监测断面应布置在支流或其他来源补水汇入口的上游。
 
四、生态泄流测量技术:
1.常规流速仪法。在监测断面处安装水位自动监测设施设备(水位自记井、水位计、电子水尺等),用常规流速仪法测流,率定该监控断面水位流量关系,通过水位推求流量。
2.多普勒超声波测流法。采用定位式多普勒超声波流量计,将仪器固定于水面、河底或水面以下某一位置,测定渠道流速流量。
3.实时雷达波测流系统。视监测断面流速情况,布设一个或多个雷达流速仪探头,实时监测水流表面流速。
4.电磁流量计。在满管泄流的地方安装电磁流量计,直接测量下泄的流量。
实际使用中多采用多普勒超声波流量计和雷达流量计以及电磁流量计。电磁流量计只能用于满管下泄流量监测,多普勒超声波流量计主要用于渠道的尾水流量测量,雷达流量计多适用于对精度要求不高但是安装环境较恶劣的自然河道等断面流量测量。
 
五、主要设备选型:
 
1、非接触雷达流量计量
雷达流速仪产品特点:
●防水、防结露、防雷设计,适用于各种野外环境;
●进口平面微带雷达非接触式测量,不受气候、泥沙及漂浮物影响;
●能够适应复杂情况,不受高水位、垃圾、淤泥、植被等影响;
●快速准确测量,数据输出稳定,且适用于洪水期高流速环境;
●测量运行和休眠模式相结合;
●雷达发射波束角小,准确度高,不易受外界影响;
●结构小巧,功耗低,安装方便、易维护;
●配套控制器远传设备,可轻松对接现有水文遥测系统;
●宽输入电压范围,适合太阳能电池供电;
●特有渠道流速模型,测量精度更高。
技术参数:
测量范围:0.01-20m/s
测量精度:±0.01m/s
雷达垂直倾斜角修正:自动修正
流速方向识别:双向
雷达频率: 24GHz
有效距离:0-40m
供电范围:12 VDC
输出接口:RS485
功耗:<1W
工作温度:-10-60℃
存储温度:-20-70℃
相当湿度:0-95%RH
防护等级:IP66
 
雷达水位计
 
 
技术参数:
测量范围:30m或70m
精度:±3mm
频率范围:26GHz
供电电压:6-24V
信号输出:RS485 Modbus
 
2、接触式多普勒超声波流量计
多普勒超声波流量计产品特点:
●宽量程:0.02-5m/s(流速)
●分辨率可达1mm/s(流速)
●高响应时间,打破以往需要长时间才能得到流速流量的,测量结果时时刷新。
●速度面积法流量测量,适合满管及非满管,可自由设定断面水位关系。
●内部自带高精度温度传感器可用于水温测量和声速补偿。
●流体力学外壳设计,对水体流态影响小,不影响测量精度。
●防腐蚀外壳设计,能够在恶劣环境下长期工作。
●可提供瞬时流量值和累积流量值。
●无机械转动部件,不存在泥沙堵塞或水草、杂物缠绕等问题,***适用于泥沙悬浮物含量高,水草等漂浮物多的河流中测量。
●测量线性,出厂已校准长期使用也无需校准。
●配有数据接收软件,可读取实时数据和累计数据。
技术参数:
流速:
测量范围:0.02-5m/s
精度:1.0%±1cm/s
分辨率:1mm/s
水深:
测量范围:0m-5m(更高可设置)
精度:±1cm
分辨率:1mm
温度:
测量范围:-10℃-60℃
精度:±0.5℃,
分辨率:0.1℃
测量范围:0.001m³/h-999999999 m³/h(根据断面可以增加)
精度:±2-3%(根据断面流态有所不同)
分辨率:0.0001 m³/s
电源:直流10V-24V
工作电流:12V 小于0.1A
输出信号:RS485(Modbus-RTU)
防护等级:IP68
工作温度:0℃-60℃(不结冰)
存储温度:-10℃-70℃
设备材质:灰色PVC
 
3、遥测终端机特点:
●通信功能:支持GPRS,短消息,卫星,433,以太网等多种通信方式。
●工作模式:支持实时在线以及定时唤醒等工作方式。
●采集功能:水位,雨量,温湿度,水文,流速,流量,风速风向,闸位,电池电压等数据,其它传感可定制。
●图片抓拍功能:支持4个工业相机抓拍上传。
●远程管理功能:支持远程配置,远程升级,远程重启等远程维护功能。
●报警功能:水位雨量,门限报警。
●存储功能:自带flash存储以及TF卡,可***存储历史数据,掉电不丢失。
●本地配置:本地支持USB以及WIFI配置,数据查询,历史数据导出。
●支持多3个中心,可实现“一包多投”功能
●支持***高256GB容量TF卡,可作为海量数据存储器使用。
●宽电压设计,具有反接保护和短路保护功能。
●所有输入输出端口采用抗雷击设计,可省缺外置防雷保护模块。
●支持主备信道切换,以及GPRS短信同时上报(短信内容格式可定制)。
●安全报警功能:支持柜门开启报警
技术参数:
●硬件配置:2路RS485接口,1路TTL串口(可用作IO接口,外接单总线温湿度传感器,控制继电器等),SDI接口,1路IO接口,1路脉冲输入接口,1路脉冲雨量计接口,2路模拟量4-20mA接口,1路以太网接口(可外接多种转换模块),2路12V可控电源输出,1路5V可控电源输出。
●存储容量:16M,支持ZUI大256G TF卡。
●供电电压:6-24V。
●功耗 :待机电流<1Ma(12V)。
●工作电流<6Ma(12V)。
●工作环境:温度-30~60℃,湿度:<95%(无凝露)。
 
4、4G摄像头
分辨率:H.264 130万 960P
镜头:标配6mm镜头视角约70°15米可换3.6 8 16 25mm镜头
夜视距离:2个点阵激光灯 红外距离5-80米
TF卡存储录像:***支持32G
网络制式:联通+移动+电信4G全网通
有线网络:1个10/100M网口
 
六、安装方式:
多普勒超声波流量计图:
雷达液位计量安装方式:
七、软件平台:
数据展示平台:主要用于展示各个站点的水位、流速、流量等信息。其功能为:站点的管理,全部站点实时数据的查看,单个站点的实时数据、历史数据、报表、曲线、历史数据导出、历史曲线的导出。该平台可以免费使用,如需自建平台可以对数据进行解析。遥测终端机支持的协议是SL651-2014 水文通讯规约或者JSON格式、也可以按照指定协议上传至上级平台。
在国内外水电开发建设过程中, 为了尽可能地利用水能资源, 生态流量计可为您解决流量监测问题,过去考虑较多的是区域经济的发展和发电效益,而对保护生态水环境考虑得较少, 出现了一些水电站不考虑合理的小下泄流量, 而引起下游河段水环境恶化等问题。近数十年来, 随着经济的发展, 人类环保意识的提高, 已引起一些国家有关方面越来越多的关注。水利枢纽和水电站运行, 特别是枯水期运行,为了恢复水生物的生态环境, 要考虑***小下泄生态需水量, 用以满足下游生环境的***低要求。生态流量确定是目前水利水电工程中的一个较为复杂的问题,因其关系到水资源的合理利用、保护生态和发挥工程***效益, 因而合理确定其水库生态流量运行管理方式显得十分重要。
 
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