OTT在線河道測流技術(shù)方案

概述

水文監(jiān)測是為國家合理開發(fā)利用水資源，提供系統(tǒng)水文資料的一項重要的基礎(chǔ)工作。水文監(jiān)測的目的是及時、準(zhǔn)確、全面地反映河流水量現(xiàn)狀，為水量調(diào)度、水電站運行、泄洪等提供科學(xué)依據(jù)。

水文在線自動監(jiān)測以在線超聲波多普勒流量計為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、GIS技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。它把水位和流速的監(jiān)測功能組合在一起，實時監(jiān)測水位和流速的變化，并計算斷面流量，結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)控及分析軟件，實現(xiàn)指定斷面流量的在線自動監(jiān)測，滿足運行可靠穩(wěn)定，維護(hù)量少的要求，并實現(xiàn)無人值守。

技術(shù)方案

OTT固定式流量監(jiān)測系統(tǒng)主要包括SLD固定式超聲波多普勒流速剖面儀、Xlink數(shù)據(jù)采集遙測系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)控管理軟件平臺Hydromet云及率定軟件Prodis2等幾部分組成。

流量在線監(jiān)測的主體是OTT SLD固定式超聲波多普勒流速剖面儀，它利用兩束水平超聲波波束對斷面流速進(jìn)行在線監(jiān)測。根據(jù)超聲波傳輸?shù)木嚯x將聲束分為9個測量單元，測得每個測量單元的平均流速。使用OTT Easy Use軟件對測量單元的大小、盲區(qū)以及儀器的安裝水平度和傾角進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)置儀器測流的平均時間和測量水深的平均時間。

新一代的SLD可同時測量流速和水位,并計算流量，OTT Prodis2軟件則可以計算對應(yīng)于該測量斷面不同水位的率定系數(shù)，將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)導(dǎo)入到SLD中，即可實現(xiàn)斷面流量的計算。

存儲的數(shù)據(jù)可通過有線或無線通訊的方式傳輸?shù)缴弦患壉O(jiān)測站點或中心服務(wù)器。由于安裝現(xiàn)場通常比較偏遠(yuǎn)，通常采用的傳輸方式是無線數(shù)據(jù)傳輸。使用無線GSM/GPRS Modem或銥星Modem可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

SLD測流系統(tǒng)組成示意圖

監(jiān)控軟件可采用Hydromet云數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)對上傳數(shù)據(jù)的實時顯示，并可結(jié)合地圖顯示監(jiān)測站的位置。該軟件具有豐富的功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的各種統(tǒng)計功能及生成報表和圖表。

方案特點

OTT在線測流技術(shù)方案具有以下特點：

• 整體性

方案中所有軟、硬件均由OTT公司研發(fā)、生產(chǎn)并集成，儀器的硬件接口、通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)平臺均經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，不存在任何兼容性問題，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。

• 集成化

整個測流系統(tǒng)只需傳感器和數(shù)采儀作為主要組成部分，硬件結(jié)構(gòu)少，測流和計算功能高度集成化，系統(tǒng)功耗低，安裝調(diào)試簡單方便。

• 高性能

測流選用高品質(zhì)的OTT SLD超聲波多普勒流速剖面儀同時測量斷面二維流速和水位。測流精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。同時提供專利的水位測量方法提供精準(zhǔn)的水位數(shù)據(jù)。產(chǎn)品隨機(jī)提供全方位的質(zhì)量管理軟件，有效提高安裝的成功率，減少調(diào)試負(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)的有效性。

• 多種率定方式

隨機(jī)提供的OTT Prodis2軟件提供不同條件下的多種率定功能。即使在沒有實測結(jié)果的情況下，也可以通過軟件內(nèi)置的經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ蛯嗝嫫骄魉龠M(jìn)行模型率定。同時，結(jié)果模型率定功能，即使有現(xiàn)場率定條件的斷面，也可以有效減少現(xiàn)場率定的次數(shù)而不損失測量精度。軟件提供詳細(xì)的率定曲線、數(shù)據(jù)表格及報告，還可將率定結(jié)果直接導(dǎo)入SLD，減少人工操作負(fù)擔(dān)。

• 靈活性

系統(tǒng)組件體積小，安裝簡單方便，既可安裝在大型監(jiān)測站房內(nèi)，也可以以獨立小型測站的形式，在室外直接建設(shè)小型太陽能在線流量監(jiān)測站；安裝成本低。

• 多種通訊方式

系統(tǒng)提供GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸、衛(wèi)星通訊等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，可適用于各種數(shù)據(jù)傳輸要求。同時兼有超限群發(fā)短信報警等實用功能。

• 多功能數(shù)據(jù)平臺

系統(tǒng)采用Hydromet云平臺，實現(xiàn)多站點并行管理，地圖顯示，數(shù)據(jù)顯示、分析、處理、統(tǒng)計等功能，并可輸出各種圖表和數(shù)據(jù)報告。

SLD 固定式超聲波多普勒流速剖面儀

OTT SLD 是用來連續(xù)監(jiān)測河流與開闊渠道之流速和水位的超聲波多普勒流速剖面儀，該產(chǎn)品可確保即使在有較高懸浮物的洪水情況下也可得到可靠的流速測量結(jié)果。此產(chǎn)品的超聲波水位監(jiān)測技術(shù)已被授予專利。

OTT SLD 通過使用兩條水平超聲波射線射入水流進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測單元最多可達(dá)九個。

它的整體設(shè)計減少了在河流中安裝所需要的建筑工作，同時使得整個安裝過程變得更加經(jīng)濟(jì)和簡便。低能耗的設(shè)計，可使用太陽能供電。同Sutron Xlink數(shù)據(jù)記錄儀結(jié)合，可作為在線的河流監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器通過SDI12 接口與數(shù)據(jù)記錄儀相連接，然后通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

【技術(shù)特點】

• 可用于河流或明渠，特別對于高泥沙含量和洪水情況進(jìn)行了優(yōu)化

• 高精度的流量測量，讀數(shù)穩(wěn)定可靠

• 指標(biāo)流速法計算流量

• 同時測量x和y方向流速，可計算流向

• 專利的水位測量技術(shù)，高精度的水位測量

• 集成溫度探頭，可以同時監(jiān)測水溫及聲速補償

• 集成傾斜度探頭，方便安裝調(diào)整

• 尺寸小，易安裝，且對流動影響小

• 操作、管理方便

• 智能障礙物識別功能

• 隨機(jī)軟件提供全方位的安裝質(zhì)量檢驗，避免安裝出現(xiàn)問題

• 自帶率定軟件，可通過水力模型、流速分布及已知流量三種方式進(jìn)行率定

• RS422/RS485、SDI12、RS232通訊協(xié)議，支持遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸

【安裝方式】

OTT SLD流量計通常有水平和垂直兩種安裝方式。可采用固定式安裝或滑動安裝，前者比較適合用在水位波動不大的地區(qū)，后者則適合用在水位變化較大的地區(qū)。如下圖所示為典型的安裝方式。

滑道安裝

通常，在垂直或傾斜的固壁，可采用固定支架方式安裝或固定支架加滑軌的安裝方式。用滑軌的好處是可以在河流枯水期和豐水期調(diào)節(jié)探頭所在高度，得到更加理想的測流環(huán)境。

在河流水深變化不大的區(qū)域，也可直接采用固定支架安裝的方式，如下圖所示。固定支架安裝的好處是構(gòu)造簡單，成本低，安裝簡單。