1、黑龙滩杨柳引水渠流量监测仪器选型及安装实施方案北京金水中科科技一、 基础概况 黑龙滩杨柳引水渠全长3.6公里，设计流量35.0立方米/秒，边坡左岸0.72，右岸.055，底宽9米，渠顶宽16.3米，最大流速约1.0米/秒，通水时间为每十二个月300天左右，每十二个月径流约30000万。 过去流量计量一直沿用水位法，即经过测量水位来换算流量，其水位和流量展现固定关系曲线；但在下游修建电站后，出现了雍水现象，水位流量关系不再成立，流量计量方法需改用流速面积法，计量设备也得重新选择安装。二、测流技术方案1. 流量计选型 渠道流量计量方法关键有水位法和流速面积法：水位法是经过测量量水建筑物上游（或上、2、下游）水位并经经验公式或试验曲线换算成流量来实现计量。所以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；其次当量水建筑物下游周围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，经过测量过水断面面积（实际上过水断面面积是经过测量水位来换算求得）和断面流速来求得流量，而且精度高，且不受下游顶托水影响。 流速面积法关键有可选设备有四种： 固定式ADCP法 多普勒超声波法（纵向发射） 超声波时差法因为此次监测渠道水流水质含有较多杂质，所以不适合选择超声波时差法；考虑水位改变很大，3、不宜使用固定式ADCP法（此种方法精度受水位改变影响很大）；所以选择多普勒超声波法（纵向发射），此法产品中国只有北京金水中科科技开发生产HOH-L-01型多普勒超声波明渠流量计一个，其在技术性能和国外同类产品一样情况下，极具价格竞争优势。设备结构以下图： 2输数据传通讯方案有四种大类可选：a.有线方法: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，故本方案中采取公网GPRS数据通讯3.电源 因为测流现场均为野外，无明用电可用，所以通讯设备供电采取大蓄电池或太阳能电源方4、法，考虑蓄电池需30天维护一次，因为测点多而分散，维护工作量很大，所以采取太阳能电源方法。现场因为没有建筑物可用，考虑防盗需求，需要在测点旁竖立电杆方便架设太阳能板及其它现场设备。4.监控软件监控软件安装于管理站专用服务器上，并将依据国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构制订相关标准水情实时数据库，同时提供基于WEB方法浏览、查询及统计等功效，具体以下：a.数据采集功效：b.用水户管理: d.权限管理:e.统计分析功效以报表形式显示各用水户用水流量及累积用水量、各用水户用水量对比分析统计各用水户水费统计分析和相关统计分析报表等 一个测点标准设备配置方案以下表：序号名称规格单位数量备注1超声波明5、渠流量计HOH-L-01套1包含流速水位传感器和二次仪表,标准通讯线10米2数据电缆线4芯,0.5mm2(带通气孔)根1最长200米3安装底座 台14GPRS通讯仪 只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隶属土建设施处1安装底座及部署信号线9监控管理软件套110其它三、系统网络结构示意图 其中：流量计由水位流速传感器和终端机（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； 服务器和固定IP最好租用电信运行商。四、设备安装方案 1安装位置 要求渠道有足够顺直段，且满足前106、后5要求（即安装位置上游顺直段长度是渠宽10倍，下游顺直段长度是渠宽5倍）。现场在原测量断面位置下游约60米处靠近民房周围位置基础满足要求，所以设备安装在该位置，以下图：探头在横断面上安装位置以下图：探头尽可能安装于渠道底部，在有淤积情况下可合适抬高安装位置1020厘米。 2安装方法有固定安装和便携式安装两种方法1）固定安装：探头直接固定于渠道底部，电缆线从渠道底部沿渠壁引出。优点是安装质量高、不易挂草等；缺点是安装和维修时均需停水作业。2）便携式安装 ：水下探头及电缆线安装于可拆卸支架上，再将支架安置和渠道内。优点是维护和安装均很方便且不需停水作业；缺点是支架本身可能轻易挂草等。考虑现场不宜7、常常停水及探头轻易挂草及维护方便等原因，且这次为试验性安装，所以采取便携式安装方法。便携式安装采取镀锌管支架，探头安装固定于支架上，电缆线从镀锌管内部引出到水面以上，具体以下：镀锌管沿渠壁延伸到渠底，再水平延长1米，然后向上游伸出约30公分，在其上焊接一钢板用以固定流量计水下探头，通信电缆线沿镀锌管内部引出水面；镀锌管由其水上部分固定横翼经过螺栓固定于渠壁上。 3施工安排 施工分两步进行：预先制作安装支架和现场安装。安装支架需提前按现场尺寸定做，现场安装时需停水作业，大约需1天时间。施工现场需提供220V电源（施工电钻用电），当上位机安装位置没有保护管理房时，需在渠堤上修建简易保护建筑物或保护8、箱。施工日期：5月23制作支架，5月25现场安装。五、设备性能及监控软件介绍1、HOH-L-01多普勒超声波明渠流量计 仪器结构以下图，其中探头安装于渠道底部或侧壁，终端机置于控制箱和通讯设备相连。仪器结构图 技术参数：流速： 量程： 21mm/s到10000mm/s 正确度：测量流速1% 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正确度：测量水位0.5% 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分钟采集一条统计，能够存放超出6个月数据，而且这些数据即便在掉电情况下，也能够9、长久不丢失运行温度：0到60水温尺寸： （505030）mm（探头）（15012050）mm（终端机）10m（通信电缆标准长度，可加长到200 m）2、HOH-DATA GPRS通讯模块WR-G GPRS DTU/RTU(透传模块）系统提供高速、永远在线、透明数据传输虚拟专用数据通信网络。关键针对电力系统自动化、工业监控、交通管理、金融、证券等部门应用，利用GPRS网络平台实现数据信息透明传输。GPRS DTU适合前端用户设备/前端采集设备或智能数据设备，提供标准数据接口，如RS232,RS485/422等，借助于GPRS网络平台，实现和监控中心端数据通信。内嵌完整TCP/IP协议栈，采取GP10、RS无线模块。该款产品稳定可靠、功效强大，含有完善心跳防断线机制、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： 透明数据传输，直接提供TTL、RS232或RS/485接口（经过软件/硬件进行设置），为用户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。 无需后台计算机支持，一般GPRS Modem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网，利用PC机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，能够实现自动网络连接和协议处理，无需后台计算机支持。 多个传输方法，11、实现点点、点多点、中心多点、多点中心对等数据传输方法。 永远在线，开机就能够自动附着到GPRS网络上，自由实现数据上行、下行传输，同时能够自设保活时间，利用软件自动维护链路状态。 按流量计费，GPRS DTU一直在线，根据接收和发送数据包数量来收取费用，没有数据流量传输时，不收费用。DTU技术指标： 采取工业级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； 采取multi-tasking工作方法并行处理，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12、密码、保活时间等均能够经过计算机串口/根据协议远程进行设置； AT指令预设/根据协议远程设置，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 软件采取WAB结构，对不一样用户设置不一样使用权限，具体功效有： 1、实时水情以报表形式显示各测点目前水位及各测点历史水位改变过程 2、水位、流量改变过程 各测点每十分钟水位、流速、流量显示 3、流量统计查询: 各测点日用水量统计报表（每小时平均流量及过水量）；各测点月用水量统计报表（每日用水量）；各测点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六、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流量计HOH-L-01套1包含流速水位传感器和二次仪表,标准通讯线10米2数据电缆线芯,0.5mm2(带通气孔)根1最长200米3安装支架 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隶属土建设施处1安装底座及部署信号线9监控管理软件套110其它