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一、应用场景
2 h" P" h& t9 |% N, C8 e0 G! ~! }9 ` 声学多普勒剖面流量计(H-ADCP)测流系统
: b1 _' f. x y4 x H-ADCP采集高质量的水平剖面数据,借助于智能声波脉冲功能,即使水流条件发生变化,仍然可以获得高分辨率和高质量的数据。特别适用于: . ^- `9 H6 q8 ]5 I: v! ^
■混凝土渠道
: t6 c; c( M, r a, r ■天然河流 4 t, z) [! ^; R
■小溪
: U! A# w2 w% b# P& o$ D ■灌溉渠道
! y; u! V* I) h" u ■水电水道
6 j4 R/ d6 b: ]0 ~1 O ■供水渠道 ; F( e9 _" m% t% N/ H% G7 }8 c
■排水渠道的流量监测。
9 C B! d8 Y# R* h/ D 二、需求分析
8 {# |, R# v* x, ` 在河流、渠道的水文信息测验工作中,流速、流量和流向的测量是很重要的工作,传统的流量测验方法主要有流速仪法、浮标法等,测验手段有人工船测、缆道测量等,这些测验方法原理简单明了、实用性强,但是费工费时,效率低。为适应新时代经济社会发展和水利灌区信息化建设的需求,及时向相关部门提供准确的水情信息,需要快速采集河流、灌渠的水流量数据,声学多普勒剖面流量仪测流有不可比拟的优越性。
. t5 B* s2 L1 l 三、系统组成 + _" A5 J# _' Z. s9 u
3.1系统拓扑图 0 d$ }, C" g! T% e+ Q! o1 P
3 x" I/ ?# d0 B7 |8 j5 T7 \$ q
3.2系统组成 2 S% f! l- L& m, U
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设备数量备注
0 ]) K7 a3 M! b8 | H-ADCP 1台适用渠宽100m以内
2 f: g z( m0 N4 Q/ Y% Y9 M) E 遥测终端机1台 % n( M S9 M* L* z* b0 `) N
供电系统1套根据现场,市电或太阳能供电 - w. V; o: K0 v8 M6 z6 C6 T
立杆、安装支架1套根据现场定制 ' D- p7 H5 A" z8 [6 G, |' E
物联网卡及通讯费1张/年
3 }. N8 s+ Z+ ` 安装、辅材1项
8 ]# U3 H q9 Y2 ^ 平台接入1项接入已有平台或新建平台 6 q+ r) x. N# O, [( U$ a0 I
四、测流原理
8 U2 e1 C; t: p5 u& s) K/ z 声学多普勒剖面流量计(ADCP)是利用声学多普勒效应进行测流的。从设备的换能器发生一定频率的脉冲,当该脉冲碰到水中的发射物体(如悬浮物质)后产生回波信号,该回波信号被声学多普勒流速仪接收。悬浮物质会随水流而漂移,从而产生多普勒效应(即回波信号额频率与发射信号的频率之间产生一个频差),通过测量得到的多普勒频移可得到相应点的流速。 & D, \+ n5 m/ ]& k8 P4 [. k
声学多普勒流量仪安装有2个换能器,换能器与安装中心轴线有一定的夹角,每个换能器既是发射器又是接收器。换能器发射的声波能集中于较窄的范围内也称为声束。假定悬浮物质的运动速度和水体流速相同,当悬浮物质的运动方向是接近换能器时,换能器接收到回波频率比发射波的频率高;当悬浮物质的运动方向是背离换能器时,换能器接收的回波频率比发射频率低。声学多普勒频移,即发射声波频率与回波频率之差: 9 r7 c. L8 j' |5 K, F9 b
}) f0 r( u; r& [ 分层数据示意图: 6 f5 \/ B C1 _1 Q- O' _1 N
8 o9 M: T/ I R0 x0 R. z2 x
Fshift/n=-2*Fsource*(Vn/C)Vh=f(V1,V2,…Vn); 0 z: r$ f3 g/ L0 Y
VC=f(Vh,h);S=f(H,W);
0 `) g* C- i# A Q=VC*S;
' U7 D) ~8 M/ @9 H7 e- X Fsource:发射的超声波频率(Hz)Fshift/n:第n剖面的返回频率改变量(Hz)C:声速(m/s) 2 c3 Y# A1 y; g% ^+ _6 W2 h( U
V:反射面的水流速度(m/s)Vh:ADCP所在水层的平均流速(m/s)Vc:河道平均流速(m/s)
0 _' H: @1 W' i& D% B" ` H1:河水距离剖面仪的高度(m)D1:分层的层间距(m)
3 ]* w% x! J, u0 q# _) d W1:河水的宽度(m)S:河道断面面积 & ]4 \ y( W% T0 @" s' W& ~2 O1 i
Q:河道的总流 # H6 `0 {. _6 u% v2 I, g8 A9 w
五、系统特点
& E5 }9 N0 s* x# r# }* w) N1 _0 H; e 新一代流速产品,性能更稳定、测量更精确;分层流速测量,更适应宽流域的流速分布;分层流速流向测量,掌握水体的流动趋势;Web云端数据服务;
7 X' Y" r9 F$ d0 t, C$ u, H/ e( T 内置水深测量探头;流量仪简单易用; ) |5 Q& @* y- ^- R8 g
内置温度传感器,自动校准声速;内置姿态传感器、水位传感器测量; / _6 V2 I) d- j- C7 ^9 o
外形小型及流线型的设计,方便安装。
- c; [1 O$ L# i8 o9 x 六、安装简介 - g5 p9 J/ K" I( Y1 A% ~. K! L0 e
(一)安装条件
: P# o! v7 I6 F& t! G; O ■仪器安装位置的选择,不能太靠近闸门或水坝;
3 m3 f2 k9 }, r( @) G# |/ I& V ■采样区域尽可能大;
9 c% T+ z: E& o ■采样历时也应增加;
9 N) i0 n$ j6 L A1 }1 w% Q/ O ■安装在河岸边或渠壁的基座上、桥墩或其它建筑物侧壁上; 2 Q/ s8 Z% K9 F j7 V
■安装位置的水层,有较好的代表性,尽可能避开有回流的地方;
2 u4 o+ J, I6 ?1 o, ?0 z ■注意两个声学传感器位于同一水平面上。 7 l; I: L8 `1 k) O2 g& f
■剖面仪水平安装时:距水底距离:>=300mm,距水面距离:300mm(根据不同的河宽会有变化) ! g' r5 p4 R/ m9 Q7 N* H- g2 Q7 E
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(二)典型的安装 0 ^- ~" q' L- S: X
侧装河道斜坡滑梯式安装
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侧装--河道斜坡塔架式安装:
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) K+ h' N' K5 q1 S4 E1 E* z2 i 七、应用效果
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