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超声波多普勒流量计
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型号: XJ-FIELD IRRIGATION
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超声波多普勒流量计


结构:分体式;

测量种类:流速、流量、水深、水温

用途:敞口渠道在线式测量

使用环境:明渠,排水沟、农田灌溉渠道

流速范围:0.01m/s~6.0m/s;

水深范围:0~5m(最小水深:3cm);

温度范围:0~65oC;

流量范围:1升/秒~99999999立方米/小时

供电:电池供电,12VDC,24VDC或者220VAC;

输出信号(电池供电):RS485,RS232;

输出信号(12VDC以上外供电):4-20ma,1~5V;

无线传输(可选件):GPRS

电缆长度:10米;


超声波多普勒流量计产品使用说明书


提示:由于产品在不断更新,产品说明书和安装说明书不能保证跟最新的产品一致。产品本身和使用说明如有所变化将不能通知到每一位客户,如有需要请直接跟我公司销售人员联系。变化的部分包含但不限于以下部分。

1.产品的功能、结构、形状、颜色等。

2.软件的功能、结构、显示方式、操作习惯等。


一、产品和技术参数

1.1   产品简介

      本产品是在河流中测量水流流速和流量的。

      产品分为变送器、传感器两部分。

      电池盒(选配件),是在现场没有办法供电的情况下才选用的。电池的有效使用时间跟流量计每次的工作时间、无线传输和电源控制器工作时间长短成反比关系。

      有些现场不能用有线方式传输数据,那就要选择GPRS通过手机卡往后台传输数据,这种情况下就要选择增加无线传输器(选配件)来达到目的。


1.2技术参数

型号:XJ-FIELD IRRIGATION

(根据不同的功能,型号会有所不同)

结构:分体式;

    测量种类:流速、流量、水深、水温

    用途:在线式测量、

流速测量范围:0.02m/s~6.00m/s(最小水深:10cm);

流速测量分辨率:1mm/s;

流速测量精度:实际流速的±2~4% ;

水深测量范围:0.00~5m;

水深测量分辨率:2mm

水深测量精度:±0.5%;

温度测量范围:0~60oC;

温度测量分辨率:0.1oC;

流量测量范围:1升/秒~99999999立方米/小时

供电:12VDC,24VDC;

输出信号(电池供电):RS485;

输出信号(外供电24VDC):4-20ma或者485;

无线传输(选配件):GPRS型RTU无线传输器

传感器和变送器之间电缆长度:10米;

被测水道类型:人工做的较宽的河道,天然的溪流、河流;

液体酸碱度要求:PH值在5~7之间。

液体温度要求:0~50℃,不凝固

液体压力要求:自然环境状态下,1个标准大气压


1.3标准测量状态

1.纯电池供电状态下:每20分钟测量一次,每次测量时间<1分钟。无线传输器每120分钟上传一次数据(在此期间一共测量了6次。)

在这个测量状态下,电池的有效工作时间为2-3个月。

2.太阳能供电状态下:实时测量,然后上传。

3.24VDC外供电状态下:实时测量,然后上传。


1.4网络服务器软件和硬件要求

    1.服务器的操作系统为Windows XP   SP3或者Windows 7   32位版本。

2.服务器硬件要求:CPU为Intel或者AMD   双核 2GHz以上,总共内存4GB(最少剩余1GB内存),硬盘至少两个分区(每个分区剩余空间10GB以上),显示器是最小17寸液晶(分辨率1024×768   80Hz)。

3.现场安装处,联通或者移动的手机信号良好,并且无电磁干扰。

4.服务器有固定IP地址(无论电信、联通、移动的宽带都可以):这是最理想的情况,现场发送的数据到服务器软件上显示的速度最快,要求带宽4M以上。

如果服务器没有固定IP地址:要求是电信的宽带,ADSL拨号上网,带宽4M以上,安装花生壳软件付费版本,也可以显示现场发回的数据,显示的速度会慢一些。


1.5 产品组成图


图1.5.1   超声波多普勒流量计传感器


图1.5.2   超声波多普勒流量计


1.6 无线传输和电源控制器说明

外部电源接口:允许外部供电,供电电压范围为直流12~14VDC,供电电流160~200mA。

GPRS天线接口:连接GPRS的天线,分为常规天线和井下天线两种,根据现场工况来选择天线安装。两种天线的接口是一样的。

手机卡插槽:允许接移动或者联通的2G手机流量卡,要求是大卡。暂时不支持电信手机卡。

RTU信号接口:接收来至无线小板的信号。正负极不能接错,接错可能烧毁电路。

232接口:用于跟电脑连接,在电脑上查看RTU无线传输板卡的工作情况。

工作状态切换点:一共有两种状态,当两个插针短接的时候,是连续测量。当两个插针断开的时候,是处于低功耗模式,用于电池供电条件下工作用。

传感器电源接口:给河道流量计的传感器供电,正负极不能接错,接错可能烧毁电路。

传感器信号接口:河道流量计的传感器的传感器输出的485信号给小卡,小卡转换后再给主板。


1.7 无线传输RTU配套天线

图1.7.1 RTU-常规GPRS天线


1.8 产品接线图

图1.8.1   第一代接线说明  


二、产品安装

2.1 传感器安装

对于较宽的河道、河道,比如:水库的泄洪渠、大坝下的船舶航道、水电站的泄洪道、河流,从两个岸边到中间的流速都不一样。如果要测量流量就更加复杂了,因为不同位置流速不一样,流量也不一样。在这种情况下,一般需要多个点采集流速数据。最少需要3个传感器,安装位置如下图所示。

图2.1.1 较宽河道测量流量-传感器安装示意图

图2.1.2   较宽河流上测量流量-传感器安装示意图

      在河道内,如果没有沉积物,我们把传感器安装在管道底部的正中央。如果有沉积物,把传感器安装在沉积物的旁边。为了防止水流冲击变动传感器的安装位置,传感器底部有一个基座,专门用来固定在管道上。同时,传感器要装在靠近窨井的河道里面,这样既便于安装又利于维修和更换。

图2.1.3   传感器安装图示意图

图2.1.4   传感器安装底座实物图


图2.1.5   传感器跟支架安装图 (根据现场不同使用的底座)

      对上游和下游河道的要求:在传感器上游,要有河道宽度10倍的直河道;如果上游是闸门、水泵,传感器和闸门、水泵之间要有河道宽度30倍的直河道。传感器的下游,要有河道宽度5倍的直河道。

      现场传感器所在位置的水流要平稳,无紊流,无旋涡。

2.1.1埋地法安装:适用于水中没有什么沉积物的河道,传感器跟河道之间用安装底座来固定。传感器要正对着水流方向安装。

图2.1.1.1   矩形河道传感器埋地法安装示意图


在灌溉河道内,如果没有沉积物,我们把传感器安装在河道底部的正中央,正对着水流方向,这样能够测量到中间的流速,是最理想的安装位置。

图2.1.1.2 超声波多普勒传感器埋地法安装安装实物图


2.1.2抬高法安装:适用于水中有淤泥、垃圾等沉积物的河道,传感器跟河道之间要做个安装台,用来抬高安装位置。传感器要正对着水流方向安装。

  

图2.1.2.1 有淤泥的河道需要抬高安装高度

图2.1.2.2   超声波多普勒流速仪做好了水泥台的安装图


2.1.3 活动支架安装法

      如果有沉积物,比如:淤泥。要把传感器安装在沉积物的旁边或者上面。这个时候就需要用到安装支架,安装支架可以根据下图来制作。由于每个现场安装支架的高度和宽度都不相同,一般都是在现场附近找人制作。

      传感器的支架和岸边起固定作用的支架之间用螺丝拧在一起,这样在需要维修和维护的时候会很方便。只需要把岸边支架上的螺母拧掉,就可以很容易的把传感器从水里面捞出来。


图2.1.3.1   活动支架安装法示意图


支架制作和安装的基本要求:

1.宽度1米以内的河道,支架要把传感器装在河道的正中间。宽度1米-2米的河道,传感器要离开河道壁0.40米以上。2米-4米的河道,传感器要离开河道壁0.70米以上。

2.支架装好传感器之后,传感器要正对水流方向,在水流的冲击下,要长期不能变形,同时也不能抖动,传感器要跟水面平行。

3.传感器安装的位置,要高于河道底部的淤泥。

4.在传感器前方60°发射角度范围内,并且在距离1米内,不能有任何障碍物。

5.支架的制作,要尽可能减小对水流阻挡的面积,以免影响流速。阻挡面积增大,还会产生一个问题,就是容易缠绕垃圾或者水草。


2.2 变送器、电池供电的安装

1.单纯电池供电:变送器一般是用铸铝壳体制作,并且达到IP68防护等级。安装位置一般选择在最接近传感器的河道边上,一般是要在河道边有一个支架,仪表箱装在支架上。变送器和电池盒全部安装在仪表箱内。由于不同现场需要电池容量的不同,以及客户要求的不同,变送器、电池盒的壳体尺寸和外形会有所不同。如果测量频率和GPRS发送时间比标准状态要频繁,那么电池盒的尺寸会变大,或者是去现场更换电池的时间会缩短,以满足实际测量的需要。

2.太阳能供电:变送器是ABS外壳,和电池一起安装在仪表箱内。仪表箱一般固定在安装支架上。

3.220VAC供电:变送器是ABS外壳,和电池一起安装在仪表箱内。仪表箱一般固定在安装支架上。


2.3超声波多普勒流量计的安装步骤

1.先把传感器固定安装在河道底部,

2.把传感器电缆跟RTU无线传输盒连接,拧紧防水接头。

3.固定好无线传输天线。

4.把RTU无线传输盒和电源盒连接,拧紧防水接头。


三、产品使用注意事项和故障

3.1 产品使用注意事项

      1.   传感器、无线传输和电源控制器、电池盒之间的防水插头要插紧拧好。以防止短路或者断路。

      2.   传感器、无线传输和电源控制器、电池盒之间的电缆要贴壁安装并且用线卡固定,如果线会遇到较尖锐或者锋利的物体无法避开,要加护套保护。

      3.   开盖操作前,必须先把电源断开。

      4.   壳体上有紧固螺丝,打开壳体操作完毕后,必须先检查防水密封条是否完好无损,没有垃圾或者颗粒物粘附在密封条上。如果有,需要清理干净后再盖盖。然后再盖上盖子,拧紧所有密封螺丝。

      5.   开盖操作的时候,不要让水、尘土等进入壳体内,如果有需要清理干净。必要时可以涂上704胶水以增加密封性能。

      6.   不要人为拉扯、甩动电缆,也不要撞击壳体。

      7   不要把连接电缆作为承重线,用连接电缆来悬挂变送器、电池盒,或者其他重物。电缆必须是固定在河道边上,不能晃动。

      8.   需要在电缆线外面套上透明橡胶水管,以起到保护作用。


四、服务器软件

      4.1服务器软件功能

  服务器软件可以接收到现场河道传感器发送过来的水位、温度、流速的信息,在屏幕上显示并保存起来,同时可以把以上数据通过计算得出现场的流量。

  比如河道宽度是30米,现场的河道分成十等分,也就是在整个河道宽度只有9个测量点,每个测量点距离从左到右3米一段(最大是每5米一段),测量深度,输入后台服务器软件或者现场的主机内。因为现场传感器能够测量出水位高低,这个信号是传输到服务器软件上或者现场主机内,然后根据水位高低,可以计算出每一等分的截面积。根据现场河道内的传感器测量出来的流速,可以计算出整个截面积的流量。


图4.1.1   现场河道水深分为10份

图4.1.2   三点法测量河道流量

图4.1.3   五点法测量河道流量

图4.1.2   后台服务器软件显示的现场流速、水位等数据
 

4.2 服务器软件各功能说明

    服务器软件右边是基本的功能菜单,包括启动软件、关闭软件、参数设置、退出软件等。

图4.2.1   服务器软件右边菜单使用说明


顶部菜单分为5种产品:超声波液位计、超声波液位差计、明渠流量计、多普勒流速仪、雷达物位计。根据现场实际的产品来选择对应的菜单。

图4.2.2   服务器软件顶部菜单使用说明


因为现场是有河道、溪流、河流等多种形态,我们在软件内根据实际的情况来选择,填入参数后计算出流量。

1. 自然的溪流、河流:首先选择对应的现场“DTU编号”,然后选择“截面类型”为“5.十等分采样截面”,填入“取样点1”到“取样点9”的

    水位高低,输入“河道宽度m”的数值后,点击“计算截面积”,在下图中就计算出“截面积计算㎡”为“2.15”平方米。

2. 服务器软件根据测量到的流速、水位自动换算出河道的流量。

       

图4.2.7   自然的溪流、河流的面积计算


           3.基本参数设置

图4.2.8   基本参数
 

      在基本参数中,我们先选择“DTU编号”,可以进行对应DTU的“物位上限m”和“物位下限m”设置。

其中几个参数作用如下:

      “物位基准补偿m”:当现场传感器测量中比实际水位高10个厘米,我们可以在这里输入“-0.10”,这样就把现场传感器测量的误差纠正过来。

       如果现场传感器测量中比实际水位低30个厘米,我们可以在这里输入“0.30”来纠正。

      “流量补偿系数”:默认为1.00,如果测量出来的流量比实际大,比如:实际流量是每小时900立方米,仪表测量出来是每小时1000立方米,

        我们可以把这个数值改为“0.90”,这样计算出来的流量就跟实际流量接近。


           

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