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OTT在線河道測流技術方案，助力實現高效自動監測

2023-02-16，星期四

水文監測是為國家合理開發利用水資源，提供系統水文資料的一項重要的基礎工作。水文監測的目的是及時、準確、全面地反映河流水量現狀，為水量調度、水電站運行、泄洪等提供科學依據。

水文在線自動監測是以在線超聲波多普勒流量計為核心，運用現代傳感器技術、自動控制技術、計算機應用技術、GIS技術以及相關的專用分析軟件和通信網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測系統。它把水位和流速的監測功能組合在一起，實時監測水位和流速的變化，并計算斷面流量，結合相應的監控及分析軟件，實現指定斷面流量的在線自動監測，滿足運行可靠穩定，維護量少的要求，并實現無人值守。

技術方案

OTT固定式流量監測系統主要包括OTT SLD 固定式聲學多普勒流量計、Xlink數據采集遙測系統、通訊系統、供電系統、監控管理軟件平臺HydroMet云及率定軟件Prodis2等幾部分。

流量在線監測的主體是OTT SLD 固定式聲學多普勒流量計，它利用兩束水平超聲波波束對斷面流速進行在線監測。根據超聲波傳輸的距離將聲束分為9個測量單元，測得每個測量單元的平均流速。使用OTT Easy Use軟件對測量單元的大小、盲區以及儀器的安裝水平度和傾角進行調整，并設置儀器測流的平均時間和測量水深的平均時間。

OTT新一代的SLD可同時測量流速和水位，并計算流量；OTT Prodis2軟件則可以計算對應于該測量斷面不同水位的率定系數，將這些數據統統導入到SLD中，即可實現斷面流量的計算。

存儲的數據可通過有線或無線通訊的方式傳輸到上一級監測站點或中心服務器。由于安裝現場通常比較偏遠，通常采用的傳輸方式是無線數據傳輸。使用無線GSM/GPRS Modem或銥星Modem可以實現數據的網絡傳輸。

SLD測流系統組成示意圖

監控軟件可采用HydroMet云數據平臺，實現對上傳數據的實時顯示，并可結合地圖顯示監測站的位置。該軟件具有豐富的功能，可實現數據的統計功能、生成報表和圖表。

方案特點

• 整體性
  方案中所有軟、硬件均由OTT公司研發、生產并集成，儀器的硬件接口、通訊協議及數據平臺均經統一規劃設計，不存在兼容性問題，產品性能穩定，質量可靠。

• 集成化
  整個測流系統只需傳感器和數采儀作為主要組成部分，硬件結構少，測流和計算功能高度集成化，系統功耗低，安裝調試簡單方便。

• 高性能
  測流選用高品質的OTT SLD 固定式聲學多普勒流量計同時測量斷面二維流速和水位。測流精度高，數據穩定性好。產品隨機提供全方位的質量管理軟件，有效提高安裝的成功率，減少調試負擔，提高數據的有效性。

• 多種率定方式
  隨機提供的OTT Prodis2軟件提供不同條件下的多種率定功能。即使在沒有實測結果的情況下，也可以通過軟件內置的經驗模型和理論模型對斷面平均流速進行模型率定。同時，結果模型率定功能，即使有現場率定條件的斷面，也可以有效減少現場率定的次數而不損失測量精度。軟件提供詳細的率定曲線、數據表格及報告，還可將率定結果直接導入SLD，減少人工操作負擔。

• 靈活性
  系統組件體積小，安裝簡單方便，既可安裝在大型監測站房內，也可以以獨立小型測站的形式，在室外直接建設小型太陽能在線流量監測站；安裝成本低。

• 多種通訊方式
  系統提供GPRS/3G網絡傳輸、衛星通訊等多種數據傳輸方式，可適用于多種數據傳輸要求。同時兼有超限群發短信報警等實用功能。

• 多功能數據平臺
  系統采用HydroMet云平臺，實現多站點并行管理，地圖顯示，數據顯示、分析、處理、統計等功能，并可輸出多種圖表和數據報告。

OTT SLD 固定式聲學多普勒流量計

OTT SLD 是用來連續監測河流與開闊渠道之流速和水位的超聲波多普勒流速剖面儀，該產品可確保即使在有較高懸浮物的洪水情況下也可得到可靠的流速測量結果。

OTT SLD 通過使用兩條水平超聲波射線射入水流進行監測，監測單元最多可達九個。

它的整體設計減少了在河流中安裝所需要的建筑工作，同時使得整個安裝過程變得更加經濟和簡便。采用低能耗的設計，可使用太陽能供電。同Sutron Xlink數據記錄儀結合，可作為在線的河流監測系統，傳感器通過SDI12 接口與數據記錄儀相連接，然后通過有線或無線網絡傳輸至數據中心。

技術特點

• 可用于河流或明渠，特別對于高泥沙含量和洪水情況進行了優化

• 高精度的流量測量，讀數穩定可靠

• 指標流速法計算流量

• 同時測量x和y方向流速，可計算流向

• 高精度的水位測量

• 集成溫度探頭，可以同時監測水溫及聲速補償

• 集成傾斜度探頭，方便安裝調整

• 尺寸小，易安裝，且對流動影響小

• 操作、管理方便

• 智能障礙物識別功能

• 隨機軟件提供全方位的安裝質量檢驗，避免安裝出現問題

• 自帶率定軟件，可通過水力模型、流速分布及已知流量三種方式進行率定

• RS422/RS485、SDI12、RS232通訊協議，支持遠距離數據傳輸

安裝方式

OTT SLD流量計通常有水平和垂直兩種安裝方式?？刹捎?strong>固定式安裝或滑動安裝，前者比較適合用在水位波動不大的地區，后者則適合用在水位變化較大的地區。如下圖所示為典型的安裝方式。

滑道安裝

通常，在垂直或傾斜的固壁，可采用固定支架方式安裝或固定支架加滑軌的安裝方式。用滑軌的好處是可以在河流枯水期和豐水期調節探頭所在高度，得到更加理想的測流環境。

在河流水深變化不大的區域，也可直接采用固定支架安裝的方式，如下圖所示。固定支架安裝的好處是構造簡單、成本低、安裝簡單。

關于 OTT HydroMet

Lufft和Kipp & Zonen同屬于OTT HydroMet公司。OTT HydroMet為水文、氣象和光伏領域的專家提供專業見解，以幫助保護生命、環境和基礎設施。

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Kipp & Zonen為您提供全系列輻射測量儀器，可用于太陽和天空輻射測量，儀器設備符合世界氣象組織（WMO）和ISO規定的標準要求，是您可靠的光伏、光熱、環保、科研、氣象等領域咨詢專家。