今年我們做了很多流量監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)明渠的流量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目越來(lái)越多，例如灌區(qū)信息化中的渠道流量監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)水價(jià)改革項(xiàng)目中的明渠流量監(jiān)測(cè)、企業(yè)排污的排污口流量監(jiān)測(cè)、海綿城市中的地表水流量監(jiān)測(cè)等等，這些項(xiàng)目的重要組成部分就是超聲波明渠流量計(jì)，結(jié)合多種項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)安裝情況，給大家分享一下我們的經(jīng)驗(yàn)，以供參考。
原理簡(jiǎn)介：超聲波明渠流量計(jì)通過(guò)測(cè)量聲波在接觸到渠道水面后反射回來(lái)的時(shí)間、聲速就可以計(jì)算傳感器探頭到液面的距離，從而確定液位。再根據(jù)量水堰的構(gòu)造尺寸，根據(jù)公式算出渠道流量。
那么我們?cè)谶x擇超聲波明渠流量計(jì)時(shí)有哪些注意事項(xiàng)哪呢？主要有以下五點(diǎn)：
一、量程和精度的選擇，應(yīng)用在農(nóng)業(yè)灌溉末級(jí)渠道和污水排放渠道明渠流量計(jì)的水位量程在2-4m范圍內(nèi)選用，探頭盲區(qū)在0.3-0.5m范圍內(nèi)。精度根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求來(lái)選擇，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于農(nóng)業(yè)灌溉水量數(shù)據(jù)僅用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)或過(guò)程控制僅僅是檢測(cè)一下過(guò)程流量，無(wú)需做精確控制和計(jì)量，可以選擇精度等級(jí)稍低的，如1.5級(jí)、2.5級(jí)，甚至 4.0級(jí)，這時(shí)可以選用價(jià)格低廉的明渠流量計(jì)。若農(nóng)業(yè)灌溉水量數(shù)據(jù)作為灌溉用水量的收費(fèi)依據(jù)，應(yīng)該選擇精度等級(jí)高些，如1.0級(jí)、0.5級(jí)，或者更高等級(jí);工業(yè)園區(qū)的污水廠或其他企業(yè)的明渠污水排放計(jì)量涉及到排污費(fèi)的計(jì)算，建議選擇0.5級(jí)以上的精度。
二、量水堰槽的選擇和安裝，常見(jiàn)的量水堰槽分為三種，三角堰，矩形堰，巴歇爾槽。在農(nóng)業(yè)灌溉和污水排放上推薦選擇巴歇爾槽。巴歇爾槽的水位- 流量關(guān)系是由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定出來(lái)的，數(shù)據(jù)相對(duì)精確，只要保證巴歇爾槽下游有水位差，排放暢通，不會(huì)積水即可。三角堰和矩形堰的水位- 流量關(guān)系來(lái)源于理論計(jì)算，容易由于忽視一些使用條件，帶來(lái)附加誤差，而且對(duì)上下游落差也有要求。
三、電源供電類型的選擇，供電類型有24V DC、12V DC、5V DC、220V AC等，若現(xiàn)場(chǎng)有市電供電電源，則選擇220V/AC供電類型，若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)市電供電電源，則優(yōu)先考慮12V/DC，與之配套的DTU/RTU均為12V/DC供電，保證現(xiàn)場(chǎng)供電的一致性。
四、信號(hào)傳輸類型選擇。
1、數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)要確定數(shù)據(jù)接口和通訊協(xié)議。數(shù)據(jù)接口Rs485、Rs232等。協(xié)議有HART協(xié)議、Modbus協(xié)議、Profibus協(xié)議等。
2、模擬信號(hào)：模擬信號(hào)有電流（DC4-20mA） 、電壓、電阻(電阻和電壓一般很少用)等。
在我們的解決方案中優(yōu)先選擇數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)接口選擇RS485 或RS232，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)不易被環(huán)境因素干擾，傳輸穩(wěn)定，便于存儲(chǔ)和交換，能夠更好地與數(shù)采系統(tǒng)銜接。
五、防護(hù)等級(jí)和表體材料的選擇，在我們的解決方案中多數(shù)屬于戶外環(huán)境，探頭部分的防護(hù)等級(jí)必須達(dá)到IP68，儀表顯示部分防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP66，且儀表的過(guò)線孔要堵死。表體材料應(yīng)滿足在環(huán)境溫度濕度范圍內(nèi)，符合不氧化，不易老化，不變形等要求，應(yīng)用在污水排放渠道時(shí)應(yīng)符合《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T15-2007》。
超聲波明渠流量計(jì)的安裝，需要注意以下兩點(diǎn)：
一、 超聲波探頭安裝形式和注意事項(xiàng)
明渠超聲波流量計(jì)的安裝形式有支架安裝和法蘭安裝，若現(xiàn)場(chǎng)條件允許優(yōu)先選擇法蘭安裝，法蘭安裝更便于調(diào)節(jié)探頭發(fā)聲方向與水面的垂直。由于超聲波流量計(jì)發(fā)射角與盲區(qū)的存在，水面距離探頭底面要大于盲區(qū)距離，我們?cè)谶x擇安裝位置時(shí)不能離渠道邊緣太近，應(yīng)裝在渠道的中線上方 以免影響儀表的正常工作。
注意：不論是那種安裝方式，探頭進(jìn)線都要用保護(hù)管保護(hù)；探頭發(fā)射面一定要露出不能有遮擋。
二、 超聲波探頭與巴歇爾槽的配合
探頭在渠道上的安裝位置要符合量水堰槽的要求。巴歇爾槽在進(jìn)口收縮段的1/3位置，通常外購(gòu)的巴歇爾槽都會(huì)自帶探頭安裝架，只需調(diào)節(jié)好探頭和水平即可。農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)場(chǎng)很多為了節(jié)省成本或者避免運(yùn)輸麻煩通常會(huì)直接用水泥澆筑成量水槽，容易造成水位觀測(cè)點(diǎn)處水面波動(dòng)劇烈影響水位測(cè)量，這時(shí)需要使用靜水井，將探頭安裝于靜水井上方，靜水井的構(gòu)造如圖所示。由于連通管的作用，靜水井內(nèi)的水位與量水堰槽內(nèi)水位相同。要求靜水井為方形，內(nèi)尺寸以0.5～1米見(jiàn)方為好。
安裝完畢之后需要按照廠家提供的使用說(shuō)明對(duì)流量計(jì)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：量水堰類型、堰高、堰寬、參考零點(diǎn)等。
相關(guān)方案：
灌區(qū)渠道流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革信息化管理平臺(tái) 海綿城市遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
