灌渠量水的多普勒超聲波流量計應(yīng)用
需求背景
“灌區(qū)量水”是節(jié)約灌溉用水、提高灌溉質(zhì)量和灌溉效率的有力措施，是實行計劃用水和準(zhǔn)確引水、輸水和配水的重要手段。
灌區(qū)量水雖然不是直接的節(jié)水措施，但它是灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水合理分配、采取節(jié)水措施的前提性工作。農(nóng)業(yè)灌區(qū)量水工作的推廣勢在必行。
建設(shè)內(nèi)容
通過軟、硬件產(chǎn)品的集成和信息采集、傳輸、處理、發(fā)布等多項技術(shù)的綜合運用，構(gòu)建一套面向農(nóng)業(yè)灌區(qū)取用水量的自動監(jiān)測、預(yù)警及信息發(fā)布系統(tǒng)。
建設(shè)目標(biāo)
形象、直觀地為管理部門提供灌渠實時流量查詢、報表管理等服務(wù)，確保管理人員迅速、及時、準(zhǔn)確地掌握灌渠的流量、雨量信息，為農(nóng)田水利管理工作提供有效支撐，提升農(nóng)田水利信息化水平。
常規(guī)的幾種測流形式：
1.流速面積法
通過各種流速傳感器將渠道的平均流速V測量出來，然后通過水位和渠道的形態(tài)換算出過流面積S，利用平均流速乘以過流面積即可計算出相應(yīng)的流量。
2.平均流速公式法
求明渠水流的平均流速的公式有很多，其中典型公式有謝才公式和曼寧公式，流速公式法是通過測量水面的坡度，預(yù)估粗糙程度，結(jié)合水流截面的形態(tài)，利用謝才公式和曼寧公式計算出平均流速，再計算出流量的。
3.水位流量曲線法
利用水位流量曲線的對應(yīng)關(guān)系，測量水位就可以求出流量。初次使用時需使用其他設(shè)備對水位流量進行校準(zhǔn)。
4.量水堰槽法
量水堰槽法是利用修建固定的堰槽，利用水位直接換算出流量的，常用的堰槽有三角堰、矩形堰、梯形堰、巴歇爾槽等。
本文主要是針對說明這4種方法中精度的是流速面積法：
因為它是直接測量水流速度的，其他的3種方法均是采用水力學(xué)公式利用水位換算出的流量。流速面積法典型的代表產(chǎn)品是多普勒超聲波流量計，其利用多普勒效應(yīng)進行流速測量，內(nèi)部集成水位計測量水位并換算過流面積。
多普勒超聲波流量計是是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過測定流體中運動粒子散射聲波的多普勒頻移，即可得到流體的速度，結(jié)合內(nèi)置壓力式水位計，利用速度面積法，即可測量液體的流量。適合于明渠、河道及難以建造標(biāo)準(zhǔn)斷面的流速流量測量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測量。
以下是安裝示意圖：
現(xiàn)場案例：
產(chǎn)品特點
符合《SL651-2014 水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，特殊場合可根據(jù)客戶要求進行協(xié)議定制。
支持同時向多個站點發(fā)送報文。
支持多種工作模式（包括自報式、查詢/應(yīng)答式、兼容式等），限度降低功耗。
內(nèi)嵌GPRS/CDMA模塊，實現(xiàn)采集、控制、無線傳輸于一體。
支持水位計，雨量計，工業(yè)攝像頭，流量計、水質(zhì)傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等接口。
超低待機功耗：1mA@12V。
內(nèi)置大容量存儲空間，支持USB本地數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。
支持遠程升級，配置，維護。
可自由設(shè)置傳感器采集周期。
可同時支持有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)場可通過手機無線連接設(shè)備，調(diào)試人員只需通過web即可對設(shè)備進行配置和狀態(tài)查看。
支持短信數(shù)據(jù)上傳，數(shù)據(jù)預(yù)警功能，可根據(jù)用戶需求設(shè)置短信內(nèi)容。
采用高性能的工業(yè)級32位通信處理器和工業(yè)級無線模塊，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，寬溫設(shè)計，耐高低溫，耐強電磁干擾。適用于各種惡劣的現(xiàn)場。采用完備的系統(tǒng)保護機制和防掉線機制，保證終端永遠在線。
產(chǎn)品應(yīng)用
可廣泛應(yīng)用于各種水利信息化建設(shè)領(lǐng)域，如水文、水資源、水環(huán)境、水污染、山洪災(zāi)害、水庫、大壩的遠程測控領(lǐng)域
3.云平臺
灌區(qū)信息化遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能：
各站點實時監(jiān)測流量數(shù)據(jù)、累積數(shù)據(jù)
站點歷史數(shù)據(jù)預(yù)覽、每日報表、歷史圖形
現(xiàn)場實時監(jiān)控視頻
預(yù)警記錄
流量、水位異常，自動報警
支持擴展現(xiàn)場照片、視頻監(jiān)測
安裝案例
采集數(shù)據(jù)我們在渠道中主要用多普勒超聲波流量計他是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過測定流體中運動粒子散射聲波的多普勒頻移，即可得到流體的速度，結(jié)合內(nèi)置壓力式水位計，利用速度面積法，即可測量液體的流量。適合于明渠、河道及難以建造標(biāo)準(zhǔn)斷面的流速流量測量以及于各種滿管和非滿管明渠流速流量測量。
流量計通過RS485接入到遙測終端機上，控制器采用太陽能供電，RTU通過GPRS可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至相應(yīng)的服務(wù)器，當(dāng)客戶沒有服務(wù)器時可以采用花生殼或雙DTU對傳，數(shù)據(jù)直接接入PC。遙測終端機支持標(biāo)準(zhǔn)水文通信規(guī)約或者JSON格式數(shù)據(jù)包。
現(xiàn)場案例：
灌區(qū)智能化監(jiān)測與管理系統(tǒng)集信息采集、業(yè)務(wù)管理為一體。通過建立灌區(qū)水位、流量、水質(zhì)等水情監(jiān)測系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，解決了灌區(qū)工作人員在信息采集、量測水管理、水費計收、配水調(diào)水等方面的管理問題，實現(xiàn)灌區(qū)水資源的合理配置、優(yōu)化調(diào)度、利用的目標(biāo)。