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1、黑龍灘楊柳引水渠流量監測儀器選型及安裝實施方案北京金水中科科技有限公司一、 基本概況 黑龍灘楊柳引水渠全長3.6公里，設計流量35.0立方米/秒，邊坡左岸0.72，右岸.055，底寬9米，渠頂寬16.3米，最大流速約1.0米/秒，通水時間為每年300天左右，每年徑流約30000萬。 過去流量計量一直沿用水位法，即通過測量水位來換算流量，其水位與流量呈現固定的關系曲線；但在下游修建電站后，出現了雍水現象，水位流量關系不再成立，流量計量方法需改用流速面積法，計量設備也得重新選擇安裝。二、測流技術方案1. 流量計選型 渠道流量計量方法主要有水位法與流速面積法：水位法是通過測量量水建筑物的上游（或上、2、下游）水位并經經驗公式或實驗曲線換算成流量來實現計量的。因此水位法流量計需要修建量水建筑物，且精度不高，當渠道沿程水頭差較小時，量水建筑物會產生水頭損失而影響渠道過水；另一方面當量水建筑物下游附近建有閘門等擋水建筑物時會在量水建筑物處形成淹沒出流，此時測量精度會大幅下降。 流速面積法則不需修建量水建筑物，通過測量過水斷面面積（實際上過水斷面面積是通過測量的水位來換算求得的）與斷面流速來求得流量，并且精度高，且不受下游頂托水的影響。 流速面積法主要有可選設備有四種： 固定式ADCP法 多普勒超聲波法（縱向發射） 超聲波時差法由于本次監測渠道水流的水質含有較多雜質，因此不適合選用超聲波時差法；考慮3、水位變化很大，不宜使用固定式ADCP法（此種方式的精度受水位變化影響很大）；因此選用多普勒超聲波法（縱向發射），此法產品國內只有北京金水中科科技有限公司開發生產的HOH-L-01型多普勒超聲波明渠流量計一種，其在技術性能與國外同類產品一樣的情況下，極具價格競爭優勢。設備結構如下圖： 2輸數據傳通訊方案有四種大類可選：a.有線方式:電纜、光纜b.無線超短波電臺:230Mc.無線寬帶通訊:CANPYd.公網通訊：GPRS、GSM 考慮造價及維護費用，選擇公網通訊，考慮流量數據需實時上傳且上傳時間間隔較短，故本方案中采用公網的GPRS數據通訊3.電源 由于測流現場均為野外，無明用電可用，因此通訊設備4、的供電采用大蓄電池或太陽能電源方式，考慮蓄電池需一個月維護一次，由于測點多而分散，維護工作量很大，所以采用太陽能電源方式。現場由于沒有建筑物可用，考慮防盜需求，需要在測點旁豎立電桿以便架設太陽能板及其他現場設備。4.監控軟件監控軟件安裝于管理站專用服務器上，并將依照國家防汛指揮系統工程實時水雨情庫表結構制訂的相關標準水情實時數據庫，同時提供基于WEB方式的瀏覽、查詢及統計等功能，具體如下：a.數據采集功能：b.用水戶管理: d.權限管理:e.統計分析功能以報表形式顯示各用水戶的用水流量及累積用水量、各用水戶用水量的對比分析統計各用水戶的水費統計分析以及相關的統計分析報表等 一個測點的標準設備配5、置方案如下表：序號名稱規格單位數量備注1超聲波明渠流量計HOH-L-01套1包括流速水位傳感器與二次儀表,標準通訊線10米2數據電纜線4芯,0.5mm2(帶通氣孔)根1最長200米3安裝底座 臺14GPRS通訊儀 只15電源套1DC12V太陽能供電系統或AC220V電源6避雷器套1電源防雷 7保護箱只1放置二次儀表及通訊儀等8附屬土建設施處1安裝底座及布置信號線9監控管理軟件套110其他三、系統網絡結構示意圖 其中：流量計由水位流速傳感器與終端機（二次儀表）組成； 監控管理軟件安裝于服務器上，BS結構，管理者可在任何地點上網登錄查詢及操控； 服務器與固定IP最好租用電信運營商的。四、設備安裝方6、案 1安裝位置 要求渠道有足夠的順直段，且滿足前10后5的要求（即安裝位置上游順直段長度是渠寬的10倍，下游順直段長度是渠寬的5倍）?，F場在原測量斷面位置下游約60米處靠近民房附近的位置基本滿足要求，因此設備安裝在該位置，如下圖：探頭在橫斷面上的安裝位置如下圖：探頭盡量安裝于渠道的底部，在有淤積的情況下可適當抬高安裝位置1020厘米。 2安裝方式有固定安裝與便攜式安裝兩種方式1）固定安裝：探頭直接固定于渠道底部，電纜線從渠道底部沿渠壁引出。優點是安裝質量高、不易掛草等；缺點是安裝與維修時均需停水作業。2）便攜式安裝 ：水下探頭及電纜線安裝于可拆卸支架上，再將支架安置與渠道內。優點是維護與安裝均7、很方便且不需停水作業；缺點是支架本身可能容易掛草等?？紤]現場不宜經常停水及探頭容易掛草及維護方便等因素，且這次為實驗性安裝，因此采用便攜式安裝方式。便攜式安裝采用鍍鋅管支架，探頭安裝固定于支架上，電纜線從鍍鋅管內部引出到水面以上，具體如下：鍍鋅管沿渠壁延伸到渠底，再水平延長1米，然后向上游伸出約30公分，在其上焊接一鋼板用以固定流量計的水下探頭，通信電纜線沿鍍鋅管內部引出水面；鍍鋅管由其水上部分的固定橫翼通過螺栓固定于渠壁上。 3施工安排 施工分兩步進行：預先制作安裝支架與現場安裝。安裝支架需提前按現場尺寸定做，現場安裝時需停水作業，大約需1天時間。施工現場需提供220V電源（施工電鉆用電），8、當上位機安裝位置沒有保護管理房時，需在渠堤上修建簡易保護建筑物或保護箱。施工日期：5月23制作支架，5月25現場安裝。五、設備性能及監控軟件簡介1、HOH-L-01多普勒超聲波明渠流量計 儀器結構如下圖，其中探頭安裝于渠道底部或側壁，終端機置于控制箱與通訊設備相連。儀器結構圖 技術參數：流速： 量程： 21mm/s到10000mm/s 準確度：測量流速的1% 分辨率：1mm/s溫度：量程： 0到60 分辨率：0.2 水位： 量程： 0到5m 分辨率：1 mm準確度：測量水位的0.5% 電源：內部電池6V DC ，外接6VDC28V DC接口：標準RS232、RS485數據儲存容量：每10分鐘采9、集一條記錄，可以存儲超過6個月的數據，而且這些數據即便在掉電的情況下，也可以長期不丟失運行溫度：0到60水溫尺寸： （505030）mm（探頭）（15012050）mm（終端機）10m（通信電纜標準長度，可加長到200 m）2、HOH-DATA GPRS通訊模塊WR-2000-G GPRS DTU/RTU(透傳模塊）系統提供高速、永遠在線、透明數據傳輸的虛擬專用數據通信網絡。主要針對電力系統自動化、工業監控、交通管理、金融、證券等部門的應用，利用GPRS網絡平臺實現數據信息的透明傳輸。GPRS DTU適合前端用戶設備/前端采集設備或智能數據設備，提供標準的數據接口，如RS232,RS485/410、22等，借助于GPRS網絡平臺，實現與監控中心端的數據通信。內嵌完整的TCP/IP協議棧，采用GPRS無線模塊。該款產品穩定可靠、功能強大，具有完善的心跳防斷線機制、掉線實時復位、模塊死機實時管腳復位機制。數據傳輸終端工作特點： 透明數據傳輸，直接提供TTL、RS232或RS/485接口（通過軟件/硬件進行設置），為用戶的設備提供透明傳輸通道。支持全透明及幀格式數據傳輸,支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP 協議棧。 無需后臺計算機支持，普通GPRS Modem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網，利用PC機的資源進行數據收發和協議轉換， GPRS DTU內置GPR11、S Modem及高性能嵌入式MCU，可以實現自動網絡連接和協議處理，無需后臺計算機支持。 多種傳輸方式，實現點點、點多點、中心多點、多點中心的對等數據傳輸方式。 永遠在線，開機就能夠自動附著到GPRS網絡上，自由實現數據的上行、下行傳輸，同時可以自設?；顣r間，利用軟件自動維護鏈路狀態。 按流量計費，GPRS DTU一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量傳遞時，不收費用。DTU的技術指標： 采用工業級GPRS模塊，性能穩定，工作溫度范圍廣； 使用低功耗高性能嵌入式的CPU 做處理器，16位內部數據總線，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速處理協議和大量數據； 采12、用multi-tasking工作方式并行處理，實時性好； 接口速率、目錄服務器IP、服務器端口、終端序列號、管理員密碼、保活時間等均可以通過計算機串口/按照協議遠程進行設置； AT指令預設/按照協議遠程設置，設置簡單、方便； 通信距離遠、覆蓋面積廣，終端實時在線； 基于TCP/IP協議，便于網絡化管理； 傳輸速率高，數據量大，成本低； 支持在線編程，便于軟件升級3、監控及管理軟件 軟件采用WAB結構，對不同的用戶設置不同的使用權限，具體功能有： 1、實時水情以報表形式顯示各測點的當前水位及各測點的歷史水位變化過程 2、水位、流量變化過程 各測點的每十分鐘的水位、流速、流量顯示 3、流量統計查詢: 各測點的日用水量統計報表（每小時平均流量及過水量）；各測點的月用水量統計報表（每日用水量）；各測點的任選時間段用水量統計報表。 4、測站管理 用戶可自行增加及修改測點六、設備清單及單價表 單位：元序號名稱規格單位數量單價(元)備注1流量計HOH-L-01套1包括流速水位傳感器與二次儀表,標準通訊線10米2數據電纜線芯,0.5mm2(帶通氣孔)根1最長200米3安裝支架 臺14GPRS通訊儀15電源套1DC12V太陽能供電系統或AC220V電源6避雷器套1電源防雷7保護箱只1放置二次儀表及通訊儀等8附屬土建設施處1安裝底座及布置信號線9監控管理軟件套110其他