明渠流量监测方案.doc

明渠流量监测方案北京金水中科科技有限公司一、 测流技术方案1. 流量计选型 渠道流量计量方法主要有水位法与流速面积法：水位法是通过测量量水建筑物的上游（或上、下游）水位并经经验公式或实验曲线换算成流量来实现计量的。因此水位法流量计需要修建量水建筑物，且精度不高，当渠道沿程水头差较小时，量水建筑物会产生水头损失而影响渠道过水；另一方面当量水建筑物下游附近建有闸门等挡水建筑物时会在量水建筑物处形成淹没出流，此时测量精度会大幅下降。 流速面积法则不需修建量水建筑物，通过测量过水断面面积（实际上过水断面面积是通过测量的水位来换算求得的）与断面流速来求得流量，并且精度高，且不受下游顶托水的影响。流速面积法主要有超声波时差法与超声波多普勒法。其中超声波多普勒法可分为横向法（声学多普勒流速剖面仪法，即ADCP）与纵向法。1） 总干 总干渠道宽在50米以上，且顺直段较短，故选用双头ADCP （双声道）或两个单声道ADCP，超声探头安装于右岸最低水位以下， 分别向上游与下游以相同夹角向对面倾斜发射声波，声波到达对 岸的位置应在最高水位与最低水位中间。 2） 三干 三干由于渠道较为顺直，可以选用单声道ADCP，超声探头安 装于某一岸最低水位以下，向上游以一定夹角向对面倾斜发射 声波，声波到达对岸的位置应在最高水位与最低水位中间。 3）四干 四干由于渠道宽度不是很大且水位变化幅度较大，因此选 用纵向超声波多普勒法。 纵向超声波多普勒法目前国内只有北京金水中科科技有限公司开发生产的HOH-L-01型多普勒超声波明渠流量计，其在技术性能与国外同类产品一样的情况下，极具价格竞争优势，因此本方案中流量计选用HOH-L-01型多普勒超声波明渠流量计。 2输数据传通讯方案有四种大类可选：a.有线方式:电缆、光缆b.无线超短波电台:230Mc.无线宽带通讯:CANPYd.公网通讯：GPRS、GSM 考虑造价及维护费用，选择公网通讯，考虑流量数据需实时上传且上传时间间隔较短，故本方案中采用公网的GPRS数据通讯3.电源 由于测流现场均为野外，无明用电可用，因此通讯设备的供电采用大蓄电池或太阳能电源方式，考虑蓄电池需一个月维护一次，由于测点多而分散，维护工作量很大，所以采用太阳能电源方式。现场由于没有建筑物可用，考虑防盗需求，需要在测点旁竖立电杆以便架设太阳能板及其他现场设备。4.监控软件监控软件安装于管理站专用服务器上，并将依照国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构制订的相关标准水情实时数据库，同时提供基于WEB方式的浏览、查询及统计等功能，具体如下：a.数据采集功能： 自动接收现场设备采集的实时数据，并存储于相应的数据库表中；人工方式导入人工上报的现场数据。b.用水户管理: 系统可自动增加及修改用水户及相关测点内容； 人工输入用水户及测点等实体的相关属性数据。d.权限管理: 系统对不同用户可设置不同的使用权限e.统计分析功能以报表形式显示各用水户的用水流量及累积用水量、各用水户用水量的对比分析统计各用水户的水费统计分析以及相关的统计分析报表等 一个测点的标准设备配置方案如下表：序号名称规格单位数量备注1超声波明渠流量计（ADCP）单声道ADCP，80米以上套32超声波明渠流量计HOH-L-01套1包括流速水位传感器与二次仪表,标准通讯线10米3数据电缆线4芯,0.5mm2(带通气孔)根1最长200米4安装底座 台15GPRS通讯仪 只16电源套1DC12V太阳能供电系统或AC220V电源7避雷器套1电源防雷 8保护箱只1放置二次仪表及通讯仪等9附属土建设施处1安装底座及布置信号线10监控管理软件套111其他二、系统网络结构示意图 其中：流量计由水位流速传感器与终端机（二次仪表）组成； 监控管理软件安装于服务器上，BS结构，管理者可在任何地点上网登录查询及操控； 服务器与固定IP最好租用电信运营商的。三、设备性能及监控软件简介1、HOH-L-01多普勒超声波明渠流量计 仪器结构如下图，其中探头安装于渠道底部或侧壁，终端机置于控制箱与通讯设备相连。仪器结构图 技术参数：·流速：        ·量程： 21mm/s到5000mm/s        ·准确度：测量流速的±2%         ·分辨率：1mm/s·温度：·量程： 0到60         ·分辨率：0.2    ·水位： ·量程： 0到5m ·分辨率：1 mm·准确度：测量水位的±1% ·电源：内部电池6V DC ，外接6VDC28V DC·接口：  标准RS232、RS485·数据储存容量：每10分钟采集一条记录，可以存储超过6个月的数据，而且这些数据即便在掉电的情况下，也可以长期不丢失·运行温度：0到60水温  ·尺寸： （50×50×30）mm（探头）（150×120×50）mm（终端机）10m（通信电缆标准长度，可加长到200 m）2、WR-2000-G GPRS通讯模块WR-2000-G GPRS DTU/RTU(透传模块）系统提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。主要针对电力系统自动化、工业监控、交通管理、金融、证券等部门的应用，利用GPRS网络平台实现数据信息的透明传输。GPRS DTU适合前端用户设备/前端采集设备或智能数据设备，提供标准的数据接口，如RS232,RS485/422等，借助于GPRS网络平台，实现与监控中心端的数据通信。内嵌完整的TCP/IP协议栈，采用GPRS无线模块。该款产品稳定可靠、功能强大，具有完善的心跳防断线机制、掉线实时复位、模块死机实时管脚复位机制。数据传输终端工作特点：² 透明数据传输，直接提供TTL、RS232或RS/485接口（通过软件/硬件进行设置），为用户的设备提供透明传输通道。支持全透明及帧格式数据传输,支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP 协议栈。² 无需后台计算机支持，普通GPRS Modem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网，利用PC机的资源进行数据收发和协议转换， GPRS DTU内置GPRS Modem及高性能嵌入式MCU，可以实现自动网络连接和协议处理，无需后台计算机支持。² 多种传输方式，实现点点、点多点、中心多点、多点中心的对等数据传输方式。² 永远在线，开机就能够自动附着到GPRS网络上，自由实现数据的上行、下行传输，同时可以自设保活时间，利用软件自动维护链路状态。² 按流量计费，GPRS DTU一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量传递时，不收费用。DTU的技术指标： 采用工业级GPRS模块，性能稳定，工作温度范围广； 使用低功耗高性能嵌入式的CPU 做处理器，16位内部数据总线，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速处理协议和大量数据； 采用multi-tasking工作方式并行处理，实时性好； 接口速率、目录服务器IP、服务器端口、终端序列号、管理员密码、保活时间等均可以通过计算机串口/按照协议远程进行设置； AT指令预设/按照协议远程设置，设置简单、方便； 通信距离远、覆盖面积广，终端实时在线； 基于TCP/IP协议，便于网络化管理； 传输速率高，数据量大，成本低； 支持在线编程，便于软件升级3、监控及管理软件 软件采用WAB结构，对不同的用户设置不同的使用权限，具体功能有： 1、实时水情以报表形式显示各测点的当前水位及各测点的历史水位变化过程 2、水位、流量变化过程 各测点的每十分钟的水位、流速、流量显示 3、流量统计查询: 各测点的日用水量统计报表（每小时平均流量及过水量）；各测点的月用水量统计报表（每日用水量）；各测点的任选时间段用水量统计报表。 4、测站管理 用户可自行增加及修改测点四、设备清单及单价表 单位：元序号名称规格单位数量单价(元)备注1超声波明渠流量计（ADCP）单声道ADCP，80米以上套3包括上位机，安装装置及施工费用不包含在内。2流量计HOH-L-01套1包括流速水位传感器与二次仪表,标准通讯线10米3安装底座 台14GPRS通讯仪15电源套1DC12V太阳能供电系统或AC220V电源6避雷器套1电源防雷7保护箱只1放置二次仪表及通讯仪等8附属土建设施处1安装底座及布置信号线9监控管理软件套110其他