明渠多層時(shí)差法測流系統(tǒng)

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1.1概述

LSC系列箱式超聲波明渠流量計(jì)是江蘇聚邦自動(dòng)化科技有限公司依據(jù)SL/186-1997《超聲波流速儀》、GB/T11826.2-2012《流速流量儀器第2部份：聲學(xué)流速儀》、GB/T21303-2007《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》等國家規(guī)范，自行研制與生產(chǎn)的一款針對(duì)明渠渠道流量檢測的專業(yè)設(shè)備，具備測量精度較高、安裝與維護(hù)簡單和使用壽命長等特點(diǎn)。

多層時(shí)差法流速儀是利用多組超聲波換能器分層（每層一對(duì)）安裝于灌渠二側(cè)。通過采集控制器分時(shí)的控制每層的超聲波換能器相向交替收發(fā)超聲波。通過檢測超聲波在水中順流和逆流傳播的時(shí)間差來間接的算出水的流速。其每層的流速為：file:///C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/ksohtml1520/wps2.png

        式中：V為層流速，C為超聲波在水中的傳播速度，△t為超聲波在該層順逆流的時(shí)差，X為同層的超聲波換能器在水流方向上的距離。

通過分層的算出各自的流速進(jìn)而可以算出該斷面的平均流速，采集儀得到這個(gè)流速后結(jié)合液位傳感器測出的液位及箱體的固有尺寸算出過流斷面積進(jìn)而計(jì)算出斷面的流量。

1.3設(shè)備組成（見示意圖）

        本套測流設(shè)備主要由箱式超聲波明渠流量計(jì)（內(nèi)含多對(duì)超聲波換能器、采集控制器、高精度電子水尺）、傳輸模塊和供電單元組成。

圖：系統(tǒng)組成示意圖

1.4產(chǎn)品特點(diǎn)

        我司通過對(duì)國內(nèi)外諸多廠家的明渠測流設(shè)備功能與特點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)與分析，總結(jié)出普遍存在諸多問題后（如：渠道結(jié)構(gòu)多樣性、水質(zhì)較差，漂浮物較多、淤泥沉淀和阻水等情況），為了能解決傳統(tǒng)產(chǎn)品的局限性，針對(duì)性的設(shè)計(jì)與研發(fā)了本測流系統(tǒng)，經(jīng)過在諸多項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，取得了極佳的應(yīng)用效果。

2 多層次結(jié)構(gòu)：本測流系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)，通過測量不同水深的層流速，并多次取值，通過數(shù)據(jù)建模方式用數(shù)學(xué)的方法求得平均流速，具有極高的準(zhǔn)確性；

2 箱式結(jié)構(gòu)：多層超聲波換能器組和水位計(jì)及采集控制器均嵌入一個(gè)箱體內(nèi)免去了現(xiàn)場安裝時(shí)需要換能器對(duì)準(zhǔn)與接線的難度，同時(shí)箱體的入水口采用喇叺口式結(jié)構(gòu)起到不阻水、減少水草、漂浮物等附著，大大減少了維護(hù)工作量；

2 由于本測流系統(tǒng)采用多層傳感器結(jié)構(gòu)，運(yùn)行一段時(shí)間后可建立層流速分布模型，即使某層出現(xiàn)故障本設(shè)備依舊可以正常的工作。

2 所用超聲波換能器采用大功率驅(qū)動(dòng)，具有超強(qiáng)的信號(hào)發(fā)送能力和較高的接收靈敏度，在較惡劣的環(huán)境下也能正常工作。

2 防護(hù)等級(jí)：水下工作設(shè)備均采用IP68防護(hù)。

二、型號(hào)規(guī)格與技術(shù)參數(shù)

1型號(hào)規(guī)格見下表：

2.1、測量渠寬：0.4米∽1.6米（見規(guī)格型號(hào)表）2技術(shù)參數(shù)

2.2、測量渠深：0.4米∽1.6米（見規(guī)格型號(hào)表）

2.3、流量測量范圍：見規(guī)格型號(hào)表

2.4、測量誤差：±2%

2.5、水位測量：高精度電子水尺、誤差：±2.5mm

2.6、供電電源：DC12V

2.7、功耗：不大于60mA(不含電子水尺），不大于80mA(含電子水尺）

2.8、通訊接口：RS485 MODBUS協(xié)議

2.9、防護(hù)等級(jí)：IP68

三、安裝與接線

1、安裝（見安裝示意圖）

   將箱體直接嵌入到被測渠道中，箱體要盡量垂直，箱體二側(cè)與渠道用水泥直接封死并抹平即可。

2、接線：、

流量計(jì)輸出共四芯線，其中紅色線接電源12V正，黑色線接電源12V負(fù)，

黃色線接RS485A，蘭色線接RS485B。

四、使用與維護(hù)

1、當(dāng)安裝與接線完畢設(shè)備即可使用，因所有換能器、采集控制器、水尺均內(nèi)嵌入箱體且出廠前均進(jìn)行過實(shí)流標(biāo)定在實(shí)際使用中不需進(jìn)行其它設(shè)置與調(diào)整。

2、設(shè)備在使用中一般不需要進(jìn)行特別的維護(hù)，但是長年的使用會(huì)因?yàn)樗|(zhì)或渠道的原因會(huì)在渠中會(huì)有沉淀及其它雜物，當(dāng)管理人員在平臺(tái)上或現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)水位與流量不正常時(shí)應(yīng)及時(shí)觀察換能器上是否有雜物遮擋，水位低層是否有大量的泥沙沉積，如果有進(jìn)行清理即可。

3、設(shè)備工作時(shí)會(huì)接有無線傳輸裝置RTU，當(dāng)無數(shù)據(jù)上傳時(shí)可檢查RTU內(nèi)的流量卡是否還有流量，系統(tǒng)供電是否正常，與RTU接線是否正常并進(jìn)行相應(yīng)的處理

五、附錄（通訊協(xié)議）

1、通訊參數(shù)設(shè)置：

   波特率：9600，數(shù)據(jù)位：8位，停止位：1，校驗(yàn)位：無校驗(yàn)

   通訊協(xié)議：MODBUS  RTU協(xié)議。廣播地址：FF

   功能代碼：讀數(shù)據(jù)03H，寫數(shù)據(jù)06H