Sommer+RQ-RG30+非接触式雷达测流系统原版培训教材翻译

SommerRQ/RG30非接触式雷达测流系统2012»传统测流»非接触式雷达系统特点»非接触式雷达测量原理»调校RQCommander（软件）»非接触式雷达系统优势»适用范围»测点选择»非接触式雷达系统与其他系统比较传统测流方法传统测流方法传统测流方法的局限性洪水»旋桨测量不适用»底沙、树等对仪器的损害»旋桨测流时员工的安全问题»测量洪水时员工的……»无效基础对于水位-流量曲线Q(h)中流量测定精确度的影响传统测流是如何进行的?»过去很长一段时间内如用旋杯旋桨人工测流»图表:(黄色三角形处)»时间:7年»用少量测点建立流量曲线--流量关系曲线的生成Q(h)非接触式雷达测流方法»流速的连续测量»图表:(蓝色圆圈处)»时间:2个月»在洪水流量峰值时也是许多测点»没有流量曲线时流量的测定Q(h)»较好的流量测定»水位流量关系»水位流速关系非接触式雷达测流特点功能»流量计算»流速和水位的连续测量»安装后流量值立即有效»无需水位流量曲线(Q/h)»非接触式测量»安全可靠»无需维护»免于洪水灾害»易于室外安装（如河流桥梁等）»识别河床变化»在线水位流量曲线Q(h)计算流量»用水位流量关系计算流量»现存系统容易集成10水政/配水简单管理蓄水/泄水洪水预警/监测水坝安全重建/保险装置环境监测最小流量确认最终流量记录水文模型用水权分析,交易,水权转换诉讼野生动植物和渔场水质适用范围大体范围具体范围»河流，山洪：航道测量、水电站，…»明渠，运河，排水沟：水电站、污水、工业、…非接触式雷达测流原理非接触式雷达测流系统测量系统和流量计算水文模型雷达传感器RQCommander水位非接触式雷达信号连续测量高准确度与气温和介质无关性流速非接触式»多普勒频移的测量»24GHz–可探测最小3mm波动»高准确度:速率30cm/s与气温和介质无关性超声波同气温、介质有关流量计算用公式Q=A(h)∙Vm计算流量Q。式中：A是截面面积；Vm是通过截面的平均流速.上述公式也是流体连续方程的一部分。从测量位置及其实际水位测出截面面积。雷达测出测点位置的局部流速Vl。用公式Vm=Vl∙k(h)算出平均流速。式中k是无量纲因子，由水位h决定。Sommer程序RQCommander可算出k(h)。综上所述,流量计算公式为Q=A(h)∙vl∙k(h)流量计算截面面积因为截面面积取决于水位，所以编制水位和截面面积的对照表并放入雷达装置的流量表里。这个表能用RQCommander程序生成。K系数用于计算测点的表面平均流速。可用两种方法确定K系数值。1.当截面面积A(h)已知:不同水位测量的k系数可用参考例如Sommer示踪系统其中一部分适当的流量测量值决定。通过测量流速，k系数也可由k(h)=Q/(A(h)∙Vlo算出。2.K系数也可用由theSommerRQCommander或者theSimKmodel模型模拟测点算出。K系数保存在RQ设备里。称为流量表。传感器的信号处理初始化扫描相关测点流速范围内水位初始化测量需要更多的时间多次扫描测量使得精确度高几次扫描得出一个测量结果(0到40次扫描,建议4次)使得单次测量误差最小化速率跳跃限制两次测量之间速率变化Damping可调滤波器:所有扫描过滤极值过滤消除降水干扰最小化阵风对波图的影响最小化船行的影响截面面积因为截面面积取决于水位，所以编写了水位和截面面积的对照表并放入雷达装置的流量表里.这个表能用RQCommander程序生成。k-factorK系数用于计算测点的表面平均流量。可用两种方法确定K系数值。1.当截面面积A(h)已知:o不同水位测量的k系数可用参考例如Sommer示踪系统其中一部分适当的流量测量值决定。通过测量流速，k系数也可由k(h)=Q/(A(h)∙vlo算出。2.K系数也可用由theSommerRQCommander或者theSimKmodel模型模拟测点算出。K系数保存在流量表的RQ-30设备里。安装易于安装。可以很好的利用既有桥梁。而且河边安装可利用延伸的臂梁。直行河流段，以及不变的河宽和层流特性状况下可得到最好的测验结果。为了获得良好结果，测量区域要避免石子、岩石或人工建筑等的干扰。涡流会造成测面流速精确度不高，对测量有很大的影响。河流的突然缩窄和放宽例如分支,汇流或者弯曲等河流形态也不利于获得良好测量结果。安装可安装在上游或者下游测点选择见左下角图示。其他情况只能安装在单边，上图所示安装测点选择是安装的准备工作。安装高度要在平均海平面之上（高度以米表示）。RQCommander水位校准一开始时，水位需要参数化。正确的水位直接对应流量计算结果。在Level菜单和TechnicsTech.Level子菜单下调整水位值。水位调整用水位标尺调整水位如果测点处有水位标尺，就用其调整水位，然后可用水位标尺值作为参考值调整水位(推荐)。没有水位标尺情况下的水位调整若无水位标尺值可用，则需自行定义水位参考值。定义zero-mark所给出的三个可能性k系数模拟创建剖面定义糙率定义其他对k系数模拟有用的值完成k系数模拟的两个重要步骤：(1)定义水位。(2)定义水平基点和高程(假设是海平面)。下一步骤可选Max.Vel.值影响计算出的(最大的)Discharge，Discharge是翔实的数据但并不影响测量值。如果不知道最大值，速率将无用，定义Slope，然后Max.Vel.将自动计算出来。将k系数值下载到RQ-30里代表性测验系统细节:河流和运河部分的地表水测站的SIMK-校准模型非接触式雷达测流的优势非接触式测量平时情况洪水情况安装在河流的外部/上方洪水期的高可靠性/故障安全无需维护(传感器无需清洁)传感器不会被废料、树木、碎片、河床负载损坏…水面最大流速的连续测量水位和流速的连续测量洪水»水力模型决定从低水位(图中LW)到高水位(图中HHW)的平均流速条件»确定包括冲击平原在内的流量河床变化:在同一水平面上流速的变化»截面改变，但水工模型不变(k–无量纲因子)!»截面面积调整为以“m²”为单位非接触式雷达系统的优势安装简便经济»无需水下安装»无需在河上土建»一年四季皆可安装»安装高度为0.5–30m（探头于水面之间）»取决于水流流向»移动和固定安装»无需钻孔？»不易损坏适用范围非接触式雷达测流的限制条件»流速0,12m/sand20m/s»传感器距水面距离0,5mand30m»河面宽阔且水流慢的河流，如湖泊»监测波高3mm»在测流点不能有石子，涡流，驻波……»测量时间间隔1-2min.(取决于传感器)»水面波动干扰测点建设测点计算回顾:»水面波动»水力情况»弯曲»桥梁结构/支柱»死水»奔流»水坝»电源»在桥上或者悬臂上安装对测点计算有帮助的文档:»测点的几张照片»上游»下游»水面-整个河流的细节图»桥梁侧面和支柱的图片»测点地图(例如高分辨率的Google地图)»估算最小流速/最大流速»测点的侧面和纵面供电和能耗»电源220/230V交流或自主的(例如太阳能板+电池)»电源电压10-15V直流»测量最大能耗170mA»每次测量之间的睡眠模式能耗1mA»能耗示例:»测量时间:1-2min(取决于水面波动)»测量间隔:每5min和每15min输出测量平均值.»电源:60-80W太阳能电池板(取决于测点)接口»流量数据4-20mA模拟信号输出»用DM-EA设备模拟输出可选项有:»4-20mA流速»4-20mA水位»4-20mA流量»数字输出:RS485/SDI12串口协议»流速»水位»流量»质量参数»RQ/RG30系统在测量间隔下工作»测量间隔参数可设定»发送命令唤醒RQ/RG30使其发送测量值非接触式雷达系统与其他系统比较测量参数连续水位人工流速水位流量曲线需求Q(h)密集型测量活动的时间和成本洪水情况下测量频次不得不减少在大流量情况下只能估算Q(h)曲线洪水期测量风险很高洪水期的损害推移质/树木/漂浮物无河床变化的直接检测测点建设费用高昂在河中有构造设施设备成本非接触式雷达测流参数»连续水位»连续流速»无需流量相关曲线Q(h)»水力模型校准»建成后即可有效测流»在洪水期都是有效的»非接触式–故障安全–低维护»传感器在河上/河外»河床变化检测»安装简单经济»在河中无构造设施»设备成本低超声波多普勒–转接时间»接触式测量»洪水：河床负载的困难»测量系统的损坏»气溶和O²»流速»直至0m/s»洪水：测量相对的靠近河床»最小水深»昂贵的设置»水下设置»水中建设»设备的几个操作时间设定»加强维护»限制»河床负载、悬移质、浊度»最小水深非接触式雷达流速测量»非接触式测量»测量可靠即使在洪水期间也是»在河面上–无损害»免维护»流速»0.3m/s并且8m/s»洪水：总能在水面测量vmax»无最小水深限制»设置简单»安装简单且节约成本»在河面上安装-无需在河上施工»限制»非常缓慢的流速»平静的水面洪水–和H-ADCP/传送时间比较»非接触式雷达系统在每个水位处都可测出最大流速(stage)»用最大流速可算出最大流量»从最大流速转换到平均流速更加准确结语»非接触式=安全=无维护(无损坏,传感器无需清洗)»安装后精确测量尤其是在发生洪水（包括河漫滩）时»连续测量流速»不受水中悬浮沉淀影响»无需水位流量曲线Q(h)»检测河床改变»无最小水深限制»河外安装经济简便数据收集概述webHMS技术指标产品类型：平板雷达（最新一代）2、测量原理：多普勒3、适应水流方向：顺流、逆流可选4、河流/渠道类型可选：1)极平缓一致水面2）一般平缓河流/渠道3）一般性河流/渠道4）湍急性河流/渠道5）极湍急性河流/渠道5、适应气候条件：全天候工作，适合在暴雨和暴雪天气工作，无雨衰6）飞溅性水流6、控制方式：硬件触发、软件协议并行控制，自由开始、停止测量动作7、雷达波段和频率：Ka波段；24.160GHz8、数据采集时间：5到240s可调9、测量间隔时间设定范围：工作方式1：8s到5h可调;工作方式2：外部设备硬件触发工作方式3：RS484、SDI-12口命令10．一次测量中流速数据输出方式：1）移动平均2）去除大数平均3）最小值平均4）中值平均SOMMERRG-30技术指标11、雷达波束角：12°12、雷达垂直方向角度调整范围：30-60°（自动补偿）13、垂直角度跟踪分辨率和精度：分辨率0.1°；精度1°14、雷达水平方向角度：可以设置15、雷达探头距离水面距离：0.5m到30m16、流速测量范围：0.15mto15m/s17、分辨率和误差：±0.02m/s;±1%18、模拟接口：4-20mA，可接入集成水位、温度、气象、环境等其它传感器19、数字接口：RS232；RS-232（TTL）;RS-485A;RS485B(1200Baud--115200Baud);SDI-12(1200Baud)20、传输波特率：1200-19200021、自动输出结果：流速、角度、信噪比和数据质量分析（9个信号质量子项）等、可设置多种ASCII码协议。22．重起工作模式：1）硬重起：去除缓存内上个测次所有历史数据，以新数据开始计算当前流速；2）软重起：缓存内保留上个测次所有历史数据，结合新数据开始计算当前流速；SOMMERRG-30技术指标23．信号质量直接图形显示24．指挥功能：对于复杂性断面，可由一台主机指挥另2台同类型雷达流速传感器工作，实现3台传感器联合同步工作。25、电源：5.5-30VDC26、电源保护：具有电源接错和过压保护功能27、电流：最大130mA（测量时）28、休眠时：小于1mA29、工作温度：-35℃~+60℃30、存储温度：-40°C~60°C31、内置防雷标准：0.6kWPpp32、野外防护等级：IP68SOMMERRG