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水文监测设备

--水文监测设备

供稿:唐山蓝迪通信科技有限公司 2020/3/19 10:26:31

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水文监测设备

水文监测:※雨量 ※水位 ※流量 ※含沙量 ※蒸发 ※水质 ※气温
水文监测设备:
一、雨量观测设备
翻斗式雨量计:

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翻斗雨量计是一种可以将实时雨量数据数字化的重要雨量观测仪器。具有时间准确、自动记录和便于数据采集整编处理等优势。
主要由承雨口、上漏斗、计数翻斗、磁吸、干簧管、记录器等部件构成。

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内部结构

雨水由最上端的承雨口进入上漏斗,经漏斗口流入翻斗,当达到0.5mm时,翻斗失去平衡翻倒,触发开关接通电路向记录器输送一个脉冲信号,代表0.5mm降雨量,如此往复即可将整场降雨过程测量下来,每5分钟通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传回数据中心。

雨量筒-YULIANGJI-01.jpg

二、水位监测设备
浮子式水位计、气泡式水位计、压力式水位计
1、浮子式水位计
     是一款传统的水位监测仪器,测量精度高、稳定性好。适用于测量河流、水库,湖泊等水体的水位。

浮子式水位计-02-01.jpg

浮子式水位计

浮子式水位计通常安装在自计井中。

浮子水位计-002-1.jpg

浮子随水面升降,感知水位变化,以机械方式传动记录。当水位上升时,浮子产生向上浮力,使平衡锤拉动悬索带动水位轮做顺时针方向旋转。
水位编码器的显示读数增加,当水位下降时,则浮子下沉,并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转。水位编码器的显示器读数减小,编码器通过数字通信接口,连续同步输出对应的二进制编码,每5分钟通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传回数据中心。
2、气泡式水位计
气泡式水位计是一款新型的水位监测仪器,测量精度高,安装简单。适用于无自记井的安装环境。

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利用气泵将空气经单向阀输送至通气管。

气泡式液位计-01-2.jpg

使通气管形成一个密闭的连接压力传感器和水下通气管口的空腔,当通气管内的气体达到动态平衡时,水下通气管口所承受的压力,经过通气管传递到压力感应器,从而计算当前的水深和水位。

H=p/rρg

该设备通常每五分钟自动测量一次,同时通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测量数据实时传回数据中心。
3、压力式水位计
压力式水位计是一种电子式的水位监测仪器,精度等级高,安装简单,耐高温、耐腐蚀。

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适用于河道、水库、地下水、供排水、污水处理等水位监测。

压力水位计-2.jpg

根据压力与水深成正比关系的静水压力原理。运用压敏传感元件作为传感数据物理系统采集端,即可得到当前水深和水位。

H=P/rρg

该设备可实现水位连续监测,每五分钟通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传回数据中心。
三、流量流速测验设备
转子式流速仪、走航式ADCP、H-ADCP和雷达测速仪
1、转子式流速仪
转子式流速仪是一款传统的流速测验仪器,包括旋翼式和旋杯式。

转子式流速仪-3-02.jpg

优点:测量精度高、稳定性好。根据水流对旋桨(杯)的动量传递而进行工作。
当水流流经流速仪旋桨(杯)时,水流的直线运动能量对旋桨(杯)产生转矩。使转子转动,发出脉冲信号,当水流速变化时,转子的转动速度也会发生相应变化,从而根据转速的大小得到该测点流速值。

转子式流速仪-01-面积.jpg

测量断面

在一个测验断面布设多条垂线,测定每条垂线不同水深的点流速,用相邻垂线的平均流速乘以相邻垂线间的面积。

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计算出部分流量。
部分流量的总和,即为断面流量

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通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传回数据中心
2、走航式声学多普勒流速剖面仪
走航式声学多普勒流速剖面仪是一种新型的声学测流产品(设备)与传统流速仪相比,具有测验精度高,速度快、安全高效等的特点。

走航式声学多普勒流速剖面仪-01-02.jpg

走航式声学多普勒流速剖面仪

通常安装在测船上。

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测速探头向下发射四束相同频率的超声波脉冲,超声波遇到水体中流动的固体悬浮颗粒物发生反射,反射的声波频率发生变化,变化的大小取决于固体颗粒物移动的速度和方向,通过监测多普勒频移,测定出分层水流速度。
在一个测验断面连续巡航监测

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在巡航过程中,进行动态积分,即可得到断面流量。
3、水平式声学多普勒流速剖面仪H-ADCP
水平式声学多普勒流速剖面仪H-ADCP,具有连续监测、实时在线、安全高效等特点。

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通常安装在流量测验断面的水体中。
区域平均流速V---》断面平均流速
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垂直于水流方向,测速探头水平发射两束相同频率的超声波脉冲,超声波遇到水体中流动的固体悬浮颗粒物发生反射,反射的声波频率发生变化,变化的大小取决于固体颗粒物移动的速度和方向。
通过监测多普勒频移,测定出水流速度。采集时间内多次发射声波,即可测得该区域的平均流速。
通过建立区域平均流速与断面平均流速的关系,推算出断面平均流速,再乘以断面面积,得到断面流量.

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V-3.jpg* A=Q

通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传回数据中心。
4、雷达测速仪

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是一种电磁波测流设备,常用于河流等水体的非接触式表面流速测量。具有连续监测、实时在线等特点。
通常安装在流量测验断面的水面上方。

雷达测速仪-1.jpg

测速探头平行水流方向以45度角向水面发射一束电磁波,电磁波遇到流动的水面时,发生反射。频率产生变化,变化的大小取决于水流速度和方向,通过监测多普勒频移,测定出该测点的水面流速。通过建立测点水面流速与断面平均流速的关系。

测点水面流速V----断面平均流速V-3.jpg

推算出断面平均流速

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V-3.jpg x A=Q

再乘以断面面积,得到断面流量,通过公网(4G、5G、NB-IoT)或LoRa数据通信电台将测验数据实时传输回数据中心。
四、蒸发监测设备

超声波蒸发传感器-001.jpg

蒸发器

标准水面蒸发器,是一款通用的水面蒸发量监测仪器,由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针四部分组成,蒸发桶是主体部分,器口面积为0.3㎡。水圈是装置在蒸发桶外围的环套,用以减少太阳辐射和溅水对蒸发的影响。溢流桶用于承接因暴雨从蒸发桶移除的水量。
测针用于测量蒸发器内水面高度,每日8:00时观测记录水面高度。
用前一日的水面高度减去当日水面高度,即可得出当前一日的蒸发量。
五、水文遥测终端RTU
水文遥测终端(RTU),是水文数据远程传输的核心设备,是数据采集、处理、存储的控制中心。

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主设备

由主板(或RTU)、显示屏、DTU通信模块、换能器、信号避雷器、电源避雷器组成

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设备箱体

水文测验仪器的数据(信号)通过端口接入,箱体下方

箱底-01.jpg

终端传感器数据有线收集

信号经RTU解码后存储,再处理成符合水文监测数据通信规约的编码信号,传输给通信终端,通过4G、3G、GPRS/GSM、NB-IoT、5G、LoRa等无线传输通道,将测验数据实时传回数据中心。

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水文设备

水文站站内工作人员,每日日常,需完成雨量蒸发观测、水位水温观测、拍报作业、泥沙测验、设施设备检查、内业整理、登记台账等工作。
随着信息化水文监测进一步提升,技术不断成熟,物联网的方兴未艾,给水文监测提供了更好的发展空间,完善已有装备、改造、改善以往的不足,科学化水文监测、及工作者工况,提供了新的发展切机。

水文站-01.jpg

审核编辑(王静)
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