LSC系列型多層時差法明渠流量計

   LSC-1/32型超聲波明渠流量計是徐州市偉思水務科技有限公司依據SL/186-1997《超聲波流速儀》、GB/T21303-2007《灌溉渠道系統量水規范》等國家規范，自行研制與生產的一款針對明渠渠道流量檢測的專業設備，具備測量精度較高、安裝與維護簡單和使用壽命較長等特點。 

圖：計算依據

 

圖：整體示意圖

多層時差法流速儀是利用多組超聲波換能器分層（每層一對）安裝于灌渠二側。通過采集控制器分時的控制每層的超聲波換能器相向交替收發超聲波。通過檢測超聲波在水中順流和逆流傳播的時間差來間接的算出水的流速。其每層的流速為：

  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而可以算出該斷面的平均流速，積算儀表或上位機得到這個流速后結合液位傳感器測出的液位算出斷面積進而計算出斷面的流量。

流量測量原理是在規則的某處斷面，實時檢測通過該斷面的不同水層的流速，通過多次采集，而后通過數據建模方式得出平均流速。結合該斷面的結構形式（如：梯形渠、U型渠和矩形等）和當前水位，依據《水力學》的計算公式，適當的修正粗糙系數，最終計算出該斷面的瞬時流量，一般以5分鐘為時間單位頻率，若特殊需求，可提高采集頻率，以便達到更高的精準度。

本測流設備主要有多層時差法流速儀、高精度水位計（磁致伸縮或磁編碼器浮子式等）一體化積算儀、傳輸模塊和供電單元組成。

 

圖：系統組成

我司通過對國內外諸多廠家的明渠測流設備功能與特點的統計與分析，總結出普遍存在諸多問題后（如：渠道結構多樣性、水質較差，漂浮物較多、淤泥沉淀和阻水等情況），為了能解決傳統產品的局限性，針對性的設計與研發了本測流系統，經過在諸多項目中的實際應用，取得了極佳的應用效果。

(一) 系統優勢

² 多層次結構：本測流系統采用2、3、4層結構，通過測量不同水深的層流速，并多次取值，通過數據建模方式求得0.6H處平均流速，具有極高的準確性；

² 嵌入式結構：多層流速儀和水位計均以嵌入式的安裝在渠道兩次，不阻水、避免水草、漂浮物等附著，大大減少了維護工作量；

² 由于本測流系統采用多層傳感器結構，運行一段時間后可建立層流速分布模型，即：即使只有一層傳感器仍能正常工作，本系統設備依舊可以高效的工作。

² 采用IP68防護等級：本系統中的磁致伸縮水位計、流速換能器均具備IP68防護標準，即使在渠道水勢較高，淹沒全部設備時，依舊可以正常工作。

² 可修正：隨著時間的推移，渠道結構的變化，可通過人工率定方式，在一體化積算儀中輸入率定參數，可進一步校正本系統的精準度。

(二) 技術參數

² 測量聲道：1-4聲道

² 適應能力：含氣泡、雜質、顆粒較少的流體

² 測量分辨力：0.01m/s

² 測量精度：±5.0%(現場標定后）

² 流速范圍：0.01m/s--1.2m/s

² 渠深范圍：0.5-10M

² 工作溫度：1-50℃

² 防護等級：IP68

² 數據顯示：LCD四行中文液晶顯示

² 電源電壓：DC12V±10%

² 整機功耗＜300ma

² 顯示內容：流量、累積流量、流速、液位等

² 輸出信號：RS485

² 工作溫度：1-50℃

² 防護等級：IP65

(3) 水位計（磁致伸縮水位計、磁編碼浮子水位計或雷達水位計等可選）：

² 測量范圍：0-5m；0-10m；

² 水位變率：>40cm/min

² 分辨力：1mm

² 測量準確度：≤±(2mm± 0.2%F·S)

² 輸出形式:RS485接口：MODBUS協議

² 電源電壓：直流12V

² 環境溫度：-10℃～—+50℃

² 相對濕度；<95%(40℃)

² 防護等級：IP68

(1) 選型表

三層時差法明渠流量計
序號	設備選型	換能器層數范圍	適用渠道寬度	水位計類型
1	LSC-1000	2-4層（可選）	0-100cm	磁致伸縮
2	LSC-500	2-4層（可選）	0-300cm	磁致伸縮、浮子式
3	LSC-200	2-3層（可選）	0-1000cm	浮子式、雷達式

(2) 產品圖

 

圖：LSC-200、LSC-500產品圖

 

 

圖：LSC-1000 產品圖

 

圖：整體結構

圖：LSC-1000現場安裝圖

 

 

 

圖：LSC-200、LSC-500現場安裝圖

 

² 對岸換能器（第一層）

² 對岸換能器（第二層）

² 對岸換能器器（第三層）

² 電源，485通訊接口

² 本岸換能器（第一層）

² 本岸換能器（第二層）

² 本岸換能器（第三層）

² 水位計接口

² 顯示屏開關

² 安裝地點：要求安裝點應離開閘門與泵站一定的距離，且上下游應有一段平直渠道。

² 每對超聲波換能器安裝高度要一致，且角度要對準，角度以小于60度為宜，安裝后用膨脹鏍栓固定機殼后再用水泥抹平。

²  聯接導線要穿管安裝并二次儀表的接線表連線。

本設備主要是用于明渠流量監測的領域，為了能很好的解決和避免在灌溉過程中被雜草、漂浮物所纏繞、干擾，我司特此研發了本系統，很好的解決了以上情況的發生，但對泥沙的沉淀是無法避免的，在日常使用與維護過程中，請詳細閱讀下章節。

 

 

 

(1) 定期觀察或根據系統管理平臺，觀察水位與流速的關系，以此可以判斷換能器部位有無雜物遮擋，如有雜物遮擋，需要及時清理；

(2) 1-3個灌溉期結束后，需要及時清理水位計測井的泥沙沉淀，可根據當地水質含沙量處理；

(3) 定期觀察河道底部的泥沙沉淀與換能器的距離，若泥沙將換能器掩埋，則，即可清理，此類情況發生極少。

一體化遙測積算儀具備流量計算和數據遠傳功能，數據遠傳一般通過GPRS通訊方式，需要流量卡支持，此時流量卡一般采取包年制，用戶在使用過程中需要注意以下幾個方面：

(1) 若軟件管理平臺接收不到數據，請查看：

² 流量卡是否欠費；

² 若不欠費，現場查看供電問題，可用萬用表檢測電壓是否低于11V，查看積算儀狀態燈是否正常：

 

² 如果上述均正常，則，將手機卡從設備中取出，從新插入：

 

1）將SIM卡正確插入卡槽并檢查是否卡緊；2）將天線接頭擰入RTU一端的天線插座中，注意旋緊插頭使插頭、插座接觸可靠。若使用吸盤天線，應將吸盤天線可靠吸附在鐵質金屬表面。注意：吸盤天線不得放在金屬箱體內部，并且應盡量遠離其他金屬體。

(2) 設備故障

通過以上步驟監測，若均無法接收到數據，此時設備故障概率較大，可通過觀察信號指示燈有無閃爍，若無閃爍或不亮，則，設備故障，此時請通知廠家。

(1) 換能器故障：換能器一般是裸露在渠道上，此時須注意觀察換能器表面，有無被石頭或者其他雜物磕碰現象，若換能器被損壞，則需要更換；

(2) 現場查看兩岸的換能器有無出現無對齊情況，此時可通過廠家配備的激光儀校核，若出現偏差，則需要調整位置，此類偏差發生的情況是有可能河道中的石頭或雜物撞擊后的結果。