长江水位测量方式

长江水位在线测量方案
现在比较常用的测量方式有两种：1.非接触式测量方式；2.投入式测量方式；3.GPS差分测量。

1.非接触式测量方式：超声波水位传感器
※原理：超声波水位传感器通过声波从传感器表面到水面的时间来测量水位。

通过超声波在空中的传播时间t来计算超声传感器与被测物之间的距离s 。

※由于声波在空中传播的速度c是一定的，则根据：
※s=ct / 2可计算出s
※测量范围：可以定制。

※输出：一般选择输出信号为4~20mA。

系统基于超声测距和无线数传技术开发，基于GPRS/CDMA网络进行水位数据的实时传输，系统提
供多种应用方式实现对水位数据的实时查询和分析，通过网络可以及时了解航道水位信息，同时开发
了水位信息的自动预警功能，根据航道水位预警值向调度人员发送预警信息，为航运调度提供及时的
决策支持。

系统为航运调度管理提供了强大的信息支持。

现场不具备电力布线情况，采用太阳能供电方式
2.投入式测量方式：压力式水位传感器
※原理：不同的水位产生净水压强是不同的，测量出水压，就可以计算出水位值。

※测量范围：可以定制。

※输出：一般选择输出信号为4~20mA。

系统原理：1.传感器采用投入水位传感器，输出信号为4~20mA，量程由用户制定。

安装时安装在钻有孔的钢管中，避免动水引起测量误差。

2.传感器输出的信号经过防雷装置后连接AD转换模块，以防雷击损坏传感器和AD模块。

3.AD转换模块为12位，输入信号设置为电流测量方式，输入信号范围为0~20mA。

4.PLC根据设定的参数（量程、AD基准点、AD满量程值等）自动计算水位值，当超出限制值时，给出报警信号（继电器和指示灯）。

5.水位显示、参数设置、报警指示灯都由远程电脑客户端完成。

优缺点分析：
改进方式：采用吹气式液位变送器，利用储气罐定时排气冲刷前端传感器气孔，一罐储气罐约可以使用2年。

3.GPS RTK测量技术
1.工作原理:在测量基准站上安置的接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线传输设备，实时地发送给用户观测站；在用户观测站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度可达1cm~2cm。

2.GPS定位技术相对于传统测量技术的特点：观测站之间无需通视。

传统的测量方法必须保持观测站之间有良好的通视条件，而GPS测量不要求观测站之间通视。

定位精度高。

我们采用实时动态相位差分技术（RTK技术），其定位精度可达1cm~2cm，测深仪精度为：5cm+0.4%。

操作简便、全程监控。

只需GPS与电脑联接，开机即可，无须架仪器和后视，能实时监控定位的全过程。

全天候作业。

GPS测量不受天气状况的影响，可以全天候作业（夜间、雨天都可以工作）。

水深测量的平面定位和水深测量完全同步，无须水位测定。

传统的水深测量平面定位和水深测量是相对分离的；平面位置和测深不同步；受涌浪影响大，水尺观测和测深时涌浪情况不一至。

GPS无验潮测深法，可以解决上述问题，即无须观潮和水位改正，测量时不受涌浪影响。

成图高度自动化。

配套的数据处理成图软件具有自动成图和计算功能。

能自动计算各层间面积和方量，计算各断面总抛量和未抛量。

水深测量图
综上所述：
1.可采用雷达式水位计
雷达式水位计专门设计用于露天测量，由于它的水平天线结构、低能耗、宽范围的电压
输入和紧凑防水外壳，使得用户在无法从供电网络获取电能的场所仍然可以正常使用此雷达式水位计，由于雷达传感器采用的是非接触式测量技术，在极其恶劣的场所有着无可比拟的优势。

因此，雷达式水位计的理想应用场合如下：
含有大量漂浮物和沉积物的沟渠
生长有大量水草的场所
一些只能使用替代能源供电的偏僻场所
灌溉渠道（需增加传感器）
峡谷水流很急的地区，山洪多发的地方区。

雷达式水位计产品特点：
高效稳健的雷达技术设计：是一款用于地表水液位测量的非接触式雷达液位计，采用脉冲雷达技术对液位进行测量，这种节能、非接触式的测量技术使得雷达式水位计在测量时不受温度梯度、水中污染物以及沉淀物的影响，因而可以获取精确的测量结果。

易安装：雷达式水位计是通过发射到水面的雷达脉冲信号来进行测量的，可以垂直安装在水面之上，比如：桥或其他辅助建筑上，其坚固、轻质以及防水外壳使其安装起来非常简便，由于有通用连接设备（万向悬挂架），因此探头可以很简便的对齐，甚至在不平整的地方也很方便安装。

测量原理：雷达式水位计采用节能脉冲雷达技术测量液位，有发射和接收两个平滑天线，每次测量时发射天线发射雷达脉冲信号到水面，脉冲信号经水面反射后被接收天线检测到，从发射到接收信号的时间（延迟时间）取决于雷达式水位计跟水面的距离，雷达式水位计就是利用延迟时间跟到水面距离之间的线性关系来实现液位（距离值）的测量。

波动补偿：雷达式水位计实现了每秒约16 次的独立测量，在完成一个测量周期之后将通过计算将获得的平均值作为结果输出，通过计算平均值将波动对测量结果的影响最小化，这样的测量结果可以堪比静水井中测得的液位值。

雷达式水位计产品优势
简单可靠的启动设置：
雷达式水位计紧凑、轻巧的构造——重量仅为2.1kg；
雷达式水位计易转动的万向架——易于对齐前夹板（装有天线一侧）；
远离水面的传感器，使得安装更为安全；
运用数学方法补偿波动对测量结果的影响，无须改变本身的构造；
简易的系统集成：
雷达式水位计标准化的通讯协议，可以与数据记录仪或其他外联设备之间传输数据（SDI-12、RS-485 以及4-20mA 的电流信号输出）；
极低的能耗——可用于偏僻地区；
RS-485 接口——允许连接电缆长度达1000 米，从而使得数据记录仪和供电系统远离传感器；
宽电压输入：9.6-28V（典型范围：12-24V）——允许使用太阳能电池、蓄电池以及删格等电压不稳的供电设备
可靠的操作
非接触式测量——理想地用于洪水的测量；
传感器不用放置在水中——因此水文环境对其测量不产生影响；
平滑天线意味着昆虫和蜘蛛的出没将不再是问题——这些不会对测量结果造成损害；
紧凑和坚固的设计——传感器使用寿命变长同时维护量却最小化；
结构设计采用潜水钟原理；
不显眼的设计——不引人注意，使得被人为破坏的几率降低
2.可采用气泡式改进型传感器来实现
气泡式水位计测量精度高，免气瓶，免测井，免维护，抗振动，寿命长，特别适用于流动水体、大中小河流、水库、或者水体污染严重和腐蚀性强的工业废水等场合。

气泡式水位计具有安装简单，操作、组网灵活，是遥测系统中的水位监测,尤其是无井水位测量最理想的水位监测仪器。

测量原理：水位将空气通过空气过滤器过滤、净化后，气泵将空气经单向阀压入储气罐中，储气罐中的气体分两路分别向压力控制单元中的压力传感器和通入水下的通气管中输送，当气泵停止吹气时，单向阀闭合，水下通气管口被气体封住。

从而形成了一个密闭的连接压力传感器和水下通气管口的空腔。

根据压力传递原理可知，在通气管道内的气体达到动态平衡时，水下通气管口所承受的压力经过通气管传递到压力控制单元的压力传感器上，所以，水下通气管口的压力和压力控制单元的压力传感器所承受的压力相等，用此压力值减去大气压力值，即可得到水头的净压值，从而便可得出测量水位值。

测量原理如图所示：
技术参数：量程：0m-65m可选。

小量程：0~2m;0~5m
一般量程：0~10m;0~15m;0~20m
大量程：0~30m;0~50m;0~65m
供电电压：12DCV-14VDC;AC220V;110~240DC
静态工作电流：≤1mA
分辨率：0.001m/20米0.001m/65米
准确度：全量程±0.003%
工作温度：-20℃～+65℃
工作湿度：0-95%RH
应用场所：静水或动水均可
采集间隔：1min-24h可任意设置
开关量输出：3组可编程开关量输出
数据接口：RS485 Modbus或SDI12协议RS232 SDI-12标准接口USB/GPRS/GSM/卫星/TCP/IP 模拟接口：4~20mA 0~5V
存储容量：50万条记录
信息存储时间：≥10年
气管长度：≤500米
测管直径：3/8 重量：≤2.5kg仪器体积：250mm X 130mm X 70mm 外壳材料：铝合金或ABS工程塑料
采集传输：气泡水位计有两种采集模式：1、定时采集：根据设置的间隔时间，每隔一段时间自动进行采集；2、指令控制i采集：上位机使用控制指令控制设备进行采集。