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～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～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)：这是的情况，现场发送的数据到服务器软件上显示的速度，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 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。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，正对着水流方向，这样能够测量到中间的流速，是的安装位置。

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(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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