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OTT在線河道測(cè)流技術(shù)方案，助力實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)監(jiān)測(cè)

2023-02-16，星期四

水文監(jiān)測(cè)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(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。水文監(jiān)測(cè)的目的是及時(shí)、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(yùn)行、泄洪等提供科學(xué)依據(jù)。

水文在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)是以在線超聲波多普勒流量計(jì)為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)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(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它把水位和流速的監(jiān)測(cè)功能組合在一起，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位和流速的變化，并計(jì)算斷面流量，結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)控及分析軟件，實(shí)現(xiàn)指定斷面流量的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)，滿足運(yùn)行可靠穩(wěn)定，維護(hù)量少的要求，并實(shí)現(xiàn)無人值守。

技術(shù)方案

OTT固定式流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括OTT SLD 固定式聲學(xué)多普勒流量計(jì)、Xlink數(shù)據(jù)采集遙測(cè)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)控管理軟件平臺(tái)HydroMet云及率定軟件Prodis2等幾部分。

流量在線監(jiān)測(cè)的主體是OTT SLD 固定式聲學(xué)多普勒流量計(jì)，它利用兩束水平超聲波波束對(duì)斷面流速進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。根據(jù)超聲波傳輸?shù)木嚯x將聲束分為9個(gè)測(cè)量單元，測(cè)得每個(gè)測(cè)量單元的平均流速。使用OTT Easy Use軟件對(duì)測(cè)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(cè)流的平均時(shí)間和測(cè)量水深的平均時(shí)間。

OTT新一代的SLD可同時(shí)測(cè)量流速和水位，并計(jì)算流量；OTT Prodis2軟件則可以計(jì)算對(duì)應(yīng)于該測(cè)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(shí)現(xiàn)斷面流量的計(jì)算。

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可通過有線或無線通訊的方式傳輸?shù)缴弦患?jí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)或中心服務(wù)器。由于安裝現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

SLD測(cè)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(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上傳數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，并可結(jié)合地圖顯示監(jiān)測(cè)站的位置。該軟件具有豐富的功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)功能、生成報(bào)表和圖表。

方案特點(diǎn)

• 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(tái)均經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，不存在兼容性問題，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。

• 集成化
  整個(gè)測(cè)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(cè)流和計(jì)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(cè)流選用高品質(zhì)的OTT SLD 固定式聲學(xué)多普勒流量計(jì)同時(shí)測(cè)量斷面二維流速和水位。測(cè)流精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。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(shí)測(cè)結(jié)果的情況下，也可以通過軟件內(nèi)置的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ蛯?duì)斷面平均流速進(jìn)行模型率定。同時(shí)，結(jié)果模型率定功能，即使有現(xiàn)場(chǎng)率定條件的斷面，也可以有效減少現(xiàn)場(chǎng)率定的次數(shù)而不損失測(cè)量精度。軟件提供詳細(xì)的率定曲線、數(shù)據(jù)表格及報(bào)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(cè)站房內(nèi)，也可以以獨(dú)立小型測(cè)站的形式，在室外直接建設(shè)小型太陽能在線流量監(jiān)測(cè)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，可適用于多種數(shù)據(jù)傳輸要求。同時(shí)兼有超限群發(fā)短信報(bào)警等實(shí)用功能。

• 多功能數(shù)據(jù)平臺(tái)
  系統(tǒng)采用HydroMet云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)并行管理，地圖顯示，數(shù)據(jù)顯示、分析、處理、統(tǒng)計(jì)等功能，并可輸出多種圖表和數(shù)據(jù)報(bào)告。

OTT SLD 固定式聲學(xué)多普勒流量計(jì)

OTT SLD 是用來連續(xù)監(jiān)測(cè)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(cè)量結(jié)果。

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(cè)，監(jiān)測(cè)單元最多可達(dá)九個(gè)。

它的整體設(shè)計(jì)減少了在河流中安裝所需要的建筑工作，同時(shí)使得整個(gè)安裝過程變得更加經(jīng)濟(jì)和簡便。采用低能耗的設(shè)計(jì)，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(cè)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(diǎn)

• 可用于河流或明渠，特別對(duì)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(cè)量，讀數(shù)穩(wěn)定可靠

• 指標(biāo)流速法計(jì)算流量

• 同時(shí)測(cè)量x和y方向流速，可計(jì)算流向

• 高精度的水位測(cè)量

• 集成溫度探頭，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)水溫及聲速補(bǔ)償

• 集成傾斜度探頭，方便安裝調(diào)整

• 尺寸小，易安裝，且對(duì)流動(dòng)影響小

• 操作、管理方便

• 智能障礙物識(shí)別功能

• 隨機(jī)軟件提供全方位的安裝質(zhì)量檢驗(yàn)，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(jì)通常有水平和垂直兩種安裝方式?？刹捎?strong>固定式安裝或滑動(dòng)安裝，前者比較適合用在水位波動(dòng)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(cè)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。

關(guān)于 OTT HydroMet

Lufft和Kipp & Zonen同屬于OTT HydroMet公司。OTT HydroMet為水文、氣象和光伏領(lǐng)域的專家提供專業(yè)見解，以幫助保護(hù)生命、環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施。

關(guān)于 Kipp & Zonen

Kipp & Zonen為您提供全系列輻射測(cè)量儀器，可用于太陽和天空輻射測(cè)量，儀器設(shè)備符合世界氣象組織（WMO）和ISO規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，是您可靠的光伏、光熱、環(huán)保、科研、氣象等領(lǐng)域咨詢專家。