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OTT在线河道测流技术方案，助力实现高效自动监测

2023-02-16，星期四

水文监测是为国家合理开发利用水资源，提供系统水文资料的一项重要的基础工作。水文监测的目的是及时、准确、全面地反映河流水量现状，为水量调度、水电站运行、泄洪等提供科学依据。

水文在线自动监测是以在线超声波多普勒流量计为核心，运用现代传感器技术、自动控制技术、计算机应用技术、GIS技术以及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。它把水位和流速的监测功能组合在一起，实时监测水位和流速的变化，并计算断面流量，结合相应的监控及分析软件，实现指定断面流量的在线自动监测，满足运行可靠稳定，维护量少的要求，并实现无人值守。

技术方案

OTT固定式流量监测系统主要包括OTT SLD 固定式声学多普勒流量计、Xlink数据采集遥测系统、通讯系统、供电系统、监控管理软件平台HydroMet云及率定软件Prodis2等几部分。

流量在线监测的主体是OTT SLD 固定式声学多普勒流量计，它利用两束水平超声波波束对断面流速进行在线监测。根据超声波传输的距离将声束分为9个测量单元，测得每个测量单元的平均流速。使用OTT Easy Use软件对测量单元的大小、盲区以及仪器的安装水平度和倾角进行调整，并设置仪器测流的平均时间和测量水深的平均时间。

OTT新一代的SLD可同时测量流速和水位，并计算流量；OTT Prodis2软件则可以计算对应于该测量断面不同水位的率定系数，将这些数据统统导入到SLD中，即可实现断面流量的计算。

存储的数据可通过有线或无线通讯的方式传输到上一级监测站点或中心服务器。由于安装现场通常比较偏远，通常采用的传输方式是无线数据传输。使用无线GSM/GPRS Modem或铱星Modem可以实现数据的网络传输。

SLD测流系统组成示意图

监控软件可采用HydroMet云数据平台，实现对上传数据的实时显示，并可结合地图显示监测站的位置。该软件具有丰富的功能，可实现数据的统计功能、生成报表和图表。

方案特点

• 整体性
  方案中所有软、硬件均由OTT公司研发、生产并集成，仪器的硬件接口、通讯协议及数据平台均经统一规划设计，不存在兼容性问题，产品性能稳定，质量可靠。

• 集成化
  整个测流系统只需传感器和数采仪作为主要组成部分，硬件结构少，测流和计算功能高度集成化，系统功耗低，安装调试简单方便。

• 高性能
  测流选用高品质的OTT SLD 固定式声学多普勒流量计同时测量断面二维流速和水位。测流精度高，数据稳定性好。产品随机提供全方位的质量管理软件，有效提高安装的成功率，减少调试负担，提高数据的有效性。

• 多种率定方式
  随机提供的OTT Prodis2软件提供不同条件下的多种率定功能。即使在没有实测结果的情况下，也可以通过软件内置的经验模型和理论模型对断面平均流速进行模型率定。同时，结果模型率定功能，即使有现场率定条件的断面，也可以有效减少现场率定的次数而不损失测量精度。软件提供详细的率定曲线、数据表格及报告，还可将率定结果直接导入SLD，减少人工操作负担。

• 灵活性
  系统组件体积小，安装简单方便，既可安装在大型监测站房内，也可以以独立小型测站的形式，在室外直接建设小型太阳能在线流量监测站；安装成本低。

• 多种通讯方式
  系统提供GPRS/3G网络传输、卫星通讯等多种数据传输方式，可适用于多种数据传输要求。同时兼有超限群发短信报警等实用功能。

• 多功能数据平台
  系统采用HydroMet云平台，实现多站点并行管理，地图显示，数据显示、分析、处理、统计等功能，并可输出多种图表和数据报告。

OTT SLD 固定式声学多普勒流量计

OTT SLD 是用来连续监测河流与开阔渠道之流速和水位的超声波多普勒流速剖面仪，该产品可确保即使在有较高悬浮物的洪水情况下也可得到可靠的流速测量结果。

OTT SLD 通过使用两条水平超声波射线射入水流进行监测，监测单元最多可达九个。

它的整体设计减少了在河流中安装所需要的建筑工作，同时使得整个安装过程变得更加经济和简便。采用低能耗的设计，可使用太阳能供电。同Sutron Xlink数据记录仪结合，可作为在线的河流监测系统，传感器通过SDI12 接口与数据记录仪相连接，然后通过有线或无线网络传输至数据中心。

技术特点

• 可用于河流或明渠，特别对于高泥沙含量和洪水情况进行了优化

• 高精度的流量测量，读数稳定可靠

• 指标流速法计算流量

• 同时测量x和y方向流速，可计算流向

• 高精度的水位测量

• 集成温度探头，可以同时监测水温及声速补偿

• 集成倾斜度探头，方便安装调整

• 尺寸小，易安装，且对流动影响小

• 操作、管理方便

• 智能障碍物识别功能

• 随机软件提供全方位的安装质量检验，避免安装出现问题

• 自带率定软件，可通过水力模型、流速分布及已知流量三种方式进行率定

• RS422/RS485、SDI12、RS232通讯协议，支持远距离数据传输

安装方式

OTT SLD流量计通常有水平和垂直两种安装方式。可采用固定式安装或滑动安装，前者比较适合用在水位波动不大的地区，后者则适合用在水位变化较大的地区。如下图所示为典型的安装方式。

滑道安装

通常，在垂直或倾斜的固壁，可采用固定支架方式安装或固定支架加滑轨的安装方式。用滑轨的好处是可以在河流枯水期和丰水期调节探头所在高度，得到更加理想的测流环境。

在河流水深变化不大的区域，也可直接采用固定支架安装的方式，如下图所示。固定支架安装的好处是构造简单、成本低、安装简单。

关于 OTT HydroMet

Lufft和Kipp & Zonen同属于OTT HydroMet公司。OTT HydroMet为水文、气象和光伏领域的专家提供专业见解，以帮助保护生命、环境和基础设施。

关于 Kipp & Zonen

Kipp & Zonen为您提供全系列辐射测量仪器，可用于太阳和天空辐射测量，仪器设备符合世界气象组织（WMO）和ISO规定的标准要求，是您可靠的光伏、光热、环保、科研、气象等领域咨询专家。