灌区通常指的是一片经过人工开发,具备灌溉设施和管理机制,可以进行计划灌溉以供农业生产使用的土地区域。其特点是通过人工渠道、泵站、水库等水利设施向耕地提供必要的水分,保证农业种植的需要。灌区是农业灌溉的基本单元,其规划和管理直接影响到农业生产效率和水资源的合理利用。

灌区主干渠渠道较宽,流量较大,故适合用量程范围较大,精度较高的监测设备,故拟轨道车测流系统和固定式多普勒剖面仪(H-ADCP)监测系统对主干渠进行量水监测。

流量自动测流系统分为缆道式断面流量自动巡测车和轨道式断面自动巡测车,轨道式断面自动测流巡测车又分上轨道行走和下轨道行走。可全程自动完成河道断面的全自动测量工作,测量数据符合水文规范,可根据实时水深自动计算水深测量高度,分层流速测量,达到全程无人值守自动测量。

灌区轨道车自动流量监测系统主干渠流量监测
断面流量自动巡测车

1 轨道车自动流量监测系统功能

系统需具备水位采集、水深测量、分层流速采集、断面面积计算、断面流量计算、流量趋势分析、多次流量对比、淤积趋势分析等功能。自动测流设备无需人工参与,可每天根据设定时间自动进行测量,不受恶劣天气影响。通过测量河道断面流速、水位、淤积高度等数据,自动剔除无效数据并存储,然后无线传输至中心站,利用软件平台自动进行水量计算。同时,每个测点安装视频监控,随时查看测流车运行情况,确保设备安全。

  1. 测流设备需具备存储单元,能够存储测流数据,避免因网络传输及电力供应中断时造成数据丢失。
  2. 测流设备可在切断 220v 交流电的情况下独立运行,不影响流量测量。自备电源在测量完成归位后可自动充电,自备电源在充足电量情况下能满足六次测流。
  3. 测流设备能够在大风、降雨、降雪等恶劣天气下全天候运行。电子器件全部采用防水防潮设计,金属结构全部防锈蚀处理或为不锈刚材质。
  4. 具备测量触底装置,能够完成河道断面水深及淤积深度测量。
  5. 测流设备具有倾角、水平修正功能,精确完成水深测量。
  6. 测流设备具备独立自动测量水位功能。
  7. 流速仪接线全部采用承插式,便于更换其他型号测流设备。可安装旋浆式流速仪、电磁流速仪等测流设备。
  8. 测流系统具有漏电保护及稳压和保护装置,避免了充电时因电压过高,损毁测流车。
  9. 具有智能市电供电和智能光伏供电,双电源系统,有效解决偏远测站无电问题。

2 轨道车自动流量监测系统组成

河道断面流量自动化测站以河道断面流量自动巡测车为核心,配置旋桨式流速仪、铅鱼、通信终端、智能供电系统、安防系统、视频监视系统,实现明渠水位流量信息的自动采集和传输。中心站设在云端智慧灌区平台,主要由云服务器和信息接收软件组成,通过在云服务器上部署信息接收软件,完成明渠流量监测站数据接收和整编处理后存入平台数据库,供智慧灌区平台分析水资源使用。

3 轨道车自动流量监测系统原理

河道断面测流,是通过铺设轨道的方式进行测量,由于测桥轨道趋近于水平,具备很强的稳定性,流量测量数据更加精确;在测桥轨道上布置测量垂线位置及个数,启动测量时,测流车行至测点,分别进行水位、水深(淤积厚度)等测量,并实时反馈测量数据及测量状态,测流车下放铅鱼和流速仪到固定深度自动检测进行单点或分次流速测量,系统每完成一次测量,便会在报表输出模块的列表中显示测点编号、测量时间、0.2H 流速、0.6H 流速、 0.8H 流速、平均流速、水位、泥位、水深数据,并通过这些数据计算出间距、部分面积和部分流量。所有测点测量完成后,将部分流量累加即为断面总流量。

轨道式桥架型自动测流系统测量原理如下图所示:

灌区轨道车自动流量监测系统主干渠流量监测

断面自动测流系统主要包括:1:渠道断面自动测流车 1 台(驱动方式:齿轮减速后驱 、外壳材质:镀锌板+模具塑料 、脚轮材质:铸铁 V 型槽轮 、重量:70KG(不包括铅鱼重量)、标配 15KG 铅鱼 ,2:通讯控制箱 1 套 ,3:旋桨型流速仪 1 台(0.04~ 10m/s,1.5%FS 可选配电磁流速仪) ,4:工业锂电池一组 24V45AH,5:监控设备一套(海康摄像头)。

4 轨道车自动流量监测系统参数

(1)测量指标:水深测量精度:5mm@5m(拉绳式)、3mm@5m(压力式)流速传感器:旋桨流速仪(0.04~10m/s,1.5%FS)流量计算:优于 3%。其余详细设备参数见附件或咨询我们。

(2)操作指标:

  • 控制方式:本地控制、远程控制、手持终端控制(选配)前进速度:30cm/s
  • 升降速度:>=5cm/s
  • 动态响应延时:<=50ms
  • 单点流速测量时间:30s、60s、90s、120s,(可设置)

(3)电气指标:

  • 电池容量:24V45AH(工业配锂电池)充电时间:<10 小时
  • 整机功耗:待机:<=16W;运动:<=200W 单次充电工作时长:>=7 小时

(4)接口指标

  • 无线传输:GPRS 11.5Kbps/ZigBee 115Kbps 调试接口:DB9 插座,RS485,115200bps 5:轨道测流控制软件应用平台:Windows 7、Windows 7 64b 6、软件平台系统
  • 界面美观、规范简洁,重点突出,简便易用。符合国家标准。自动测流车测流方式应符合《灌溉河道系统量水规范》(GB/T21303-2017)标准。
  • 分自动和手动模式,可通过网络进行设定参数。选择自动模式后,即可根据测流标准自动进行测流。手动模式中,可自定义垂线条数和位置以及几点法测流,自定义设置完成后,根据手动模式设置的参数自动进行测流。
  • 支持查询统计功能。设定时间段、流速、流量、水位、淤积深度、淤积面积、水深、水量等的一个或者多个条件,能够进行查询、统计和对比分析。并可生成 excel 统计报表。可生成并支持查询每日原始流量测算表格,并支持打印。
  • 支持测点的流速、流量、水位、淤积、水深的曲线显示,可自定义时间段。
  • 支持统计后曲线显示功能。对数据进行查询、统计后,可根据时间段显示流速、流量、水位、淤积、水深等的曲线。
  • 支持动态演示功能。可对某时间段内流速、流量、水位、淤积、水深等进行曲线显示回放演示.
  • 自动过滤不符合实际的数据。
  • 管理权限。增加管理员权限,高级管理员可对数据进行修改设置,普通管理员只能进行查看。
  • 具备数据上传功能,数据信息可接入信息化平台。

5 轨道车自动流量监测系统通讯&供电

遥测站通过网络进行传输的数据主要是遥测数据,包括水位、流量、设备状态和图片。综合考虑建设费用、运行成本和数据的可靠性,采用 4G 无线通讯方式,其特点是成本低,覆盖面积广,选择性较多(有不同运营商可做备选),一般都能够满足数据传输的需要。

因自动化测站都位于野外,不具备市电接入条件,因此采用智能光伏供电系统进行系统供电。

6 轨道车自动流量监测系统配套设施

轨道测流系统需要安装测桥,建设测流房。 1)测流房:测流房建设于河道远离灌河道路的一侧,最小建设尺寸为 2500mm*2400mm(现场可指定),面对轨道一侧开辟 800*800mm(现场可指定)的墙洞,供测流车行走,背面偏离轨道的一侧可于适当位置安装防盗门,供工作人员及调试人员进入测流房。具体施工方案可根据现场情况选定。

测流房示意图如下:

灌区轨道车自动流量监测系统主干渠流量监测
测流房结构
灌区轨道车自动流量监测系统主干渠流量监测
测流房内部结构说明

2)钢桁架桥

针对渠首断面宽度(约 30 米),测桥采用钢结构加固设计,设计方式如下图所示:


方案详细说明了如何改善农业灌溉用水的问题,提高水资源利用率,并对相关的技术规范进行了详细阐述。附件文档也包含了明渠流量监测系统、支渠流量监测、管道式流量监测系统等多个方面的设计原理、技术参数、安装指南等实操信息。此外,文档还提供了关于智能测控闸门的详细介绍……

灌区量测水设施项目技术方案.pdf

一、编制依据及说明 4
1.1 编制说明 4
1.2 编制依据 4

二、项目概述 4
2.1 项目背景 4
2.2 需求分析 5
2.3 建设任务 5
2.4 建设内容 6

三、系统设计 1
3.1 设计原则 1
3.2 设计依据 2
3.3 总体架构 3
3.4 系统划分 5

四、站点设计 6
4.1 主干渠流量监测 6
4.1.1 轨道车自动流量监测系统 7
4.1.2 多普勒剖面流量(H-ADCP)监测系统 16
4.2 支渠流量监测 3
4.2.1 多声道时差法流量监测系统 3
4.2.2 管道式流量监测系统 10
4.2.3 雷达流量监测系统 28
4.2.4 多普勒流量监测系统 35
4.3 一体化闸门控制 42
4.3.1 系统介绍 42
4.3.2 编制规范及依据 42
4.3.3 智能测控闸门系统构成与技术参数 43
4.3.4 土建工作 46
4.3.5 安装效果示意图: 47
4.3.6 设备清单 48
4.4 水雨情监测系统 48
4.4.1 系统组成 48
4.4.2 技术参数 50
4.4.3 安装设计 54
4.5 视频监控 58
4.5.1 系统设计 58
4.5.2 技术参数 59
4.5.3 安装设计 62

五、 监测点供电、通讯、避雷建设设计 64
5.1 太阳能板的安装 64
5.2 通讯子系统 66
5.3 防雷配套设计 68

六、现场安装图片 70
6.1 明渠自动流量监测站 70
6.2 移动式明渠自动流量监测站 71
6.3 监控一体化闸门 72
6.4 管道式流量监测站 74
目 录
  1. 1 轨道车自动流量监测系统功能
  2. 2 轨道车自动流量监测系统组成
  3. 3 轨道车自动流量监测系统原理
  4. 4 轨道车自动流量监测系统参数
  5. 5 轨道车自动流量监测系统通讯&供电
  6. 6 轨道车自动流量监测系统配套设施

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