|
( {$ P. i4 t% P' g3 Z/ W 一、应用场景
9 `6 f6 a( w" `) }0 h% e 声学多普勒剖面流量计（H-ADCP）测流系统
9 b& I0 A( F( g' D 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： 4 j8 T; H* D4 `0 B- O4 {* g+ p
■混凝土渠道
# C9 Q/ o; n S; e ■天然河流
1 d0 v4 a- k) b- I) f, k ■小溪 ; Y( ^( H s7 n9 g9 L0 Z
■灌溉渠道
4 A ~: O. T0 d. \% _5 L! D) m ■水电水道
/ u& T4 k: ]: I. j9 y8 J0 q7 X ■供水渠道 0 Z! t8 }* t9 x+ k: L1 ?6 k* p
■排水渠道的流量监测。
, e7 h* D- k8 r. e 二、需求分析
: Y T- n9 Q+ T- }) C+ R. I 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。
2 u6 T2 v" N8 E 三、系统组成
5 e; h1 b+ d& W8 g* n 3.1系统拓扑图 ! k7 ^ c e( v2 k
( G. |* x4 l, L- E5 {# H; U
3.2系统组成 & m ^8 D$ n7 u: F# c
3 T8 t8 S2 ?* V1 { 设备数量备注 9 I" o0 `& i' P
H-ADCP 1台适用渠宽100m以内 / m/ O5 v3 s+ t4 l
遥测终端机1台
& [& U* s$ j0 l- F) c 供电系统1套根据现场，市电或太阳能供电 + {# [4 p+ ]. @; K* d
立杆、安装支架1套根据现场定制 * ^% x) w6 M! |- x2 Y
物联网卡及通讯费1张/年
' G! f! K& K+ L8 e2 q 安装、辅材1项 - A) K! h! h7 N1 Z: t3 ?
平台接入1项接入已有平台或新建平台
# w* N" s# C2 k6 o% i 四、测流原理
# B' H" T8 ?* S6 T7 l 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。 9 Y# Z# E9 q2 e5 i, @7 C2 \
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：
' L) Q5 J2 E+ B2 B 
1 N$ L; _0 S# N0 Q7 P8 P
分层数据示意图： . o6 Y" ]% v- E0 V" J
) L0 e+ p: @) @5 o7 X Fshift/n=-2*Fsource*(Vn/C)Vh=f(V1,V2,…Vn);
. w! i: G6 \1 \9 U, m VC=f(Vh，h);S=f(H，W);
) l! e3 I. ?* w+ {9 I# n Q=VC*S;
0 f* u0 P+ q7 M& D" T! ?2 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） " o% g s) Y: Z* A
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）
9 u4 b5 E/ z% E. z% z( Z* o- G H1：河水距离剖面仪的高度（m）D1：分层的层间距（m） ! Z% D4 B$ N# S' s
W1：河水的宽度（m）S：河道断面面积 - O: c. C8 c B, T: R
Q：河道的总流 ' ^6 M" J: z* X1 K4 i2 d" u3 o' G
五、系统特点 $ e5 V) F: N7 }7 Q+ L& j
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； 4 y0 V, }+ U4 k/ H- j: ^' F2 H$ ~
内置水深测量探头；流量仪简单易用；
/ v4 Q1 l9 t" u0 O) h, \ 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；
/ S; v% \5 v* s1 e- [ 外形小型及流线型的设计，方便安装。 - T, ]# Y9 B4 }2 B
六、安装简介
" d m8 f; T8 n! j （一）安装条件
5 }2 h9 c) u8 v6 N: r ■仪器安装位置的选择，不能太靠近闸门或水坝； ; Q% x' ^2 ]# M i5 v, m
■采样区域尽可能大； % l$ N+ `1 E% S0 [
■采样历时也应增加； 9 ]" C# Y1 O) f+ H' 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；
/ a/ Q7 t( ?; ^% z: ^! \/ F( \% P0 H ■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；
, m, n+ U( ~+ L; U+ g ■注意两个声学传感器位于同一水平面上。
" d+ ?- ]/ L2 y; N+ I& J ■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） " h! y9 H# b9 q5 ?6 Z ^
; G; L9 x [, }: o6 ~
（二）典型的安装 . S3 d% o2 V+ I0 a9 g& ~
侧装河道斜坡滑梯式安装 5 l7 \. F. g& k/ O
. q+ w3 {, J0 u/ P" E% D& [& K4 B* Z3 V
侧装--河道斜坡塔架式安装： & w8 \3 ?" `0 K" n3 g$ v2 r8 ~
$ O0 P4 K. R6 f2 n" K+ D/ Q; }% \4 u
七、应用效果 0 @4 z, e/ A5 d3 r5 w
: \7 O/ M! D; @& S8 x/ k# b6 `3 b& z& x; ~+ q& x
: s8 ]/ M% h n3 B+ b' b# q4 j' g$ Y9 T7 G' T# q. \" ?7 a
! {9 {0 ]/ S v2 g& f& u. t
| 
