东海县ADCP方案

技术方案

一、固定式声学多普勒流量计H-ADCP简介

1、测流原理及方法

ChannelMaster型H-ADCP是美国Teledyne RD Instruments公司生产的用于河流和明渠流速、流量实时监测的固定式声学多普勒流量自动测定仪。H-ADCP 通过电缆与电脑连接即可以作为一个独立的流速、流量实时监测系统。H-ADCP 也可以与其它仪器和设备集成为水质水量遥测站。ChannelMaster型H-ADCP目前有三种频率：1200 kHz, 600 kHz 和300 kHz,适用于不同宽度的断面。

ChannelMaster型H-ADCP是通过两个水平超声波探头测量流速，通过超声波水位计测量水位，从而完成流量的测量、计算。

1200 kHz 600 kHz 300 kHz

H-ADCP可以采用指标流速法进行流量测量。指标流速法就是通过建立H-ADCP实测流速（指标流速）与河流或明渠断面平均流速之间的相关关系，即用实测资料对系统进行率定来测量流量的。具体的比测标定方法是，利用

H-ADCP测量流速（指标流速）的同时，用其它方法算出河流的真实流量，根据水位和预先知道的大断面计算出断面的过水面积，流量除以断面过水面积就得出此时的断面平均流速；此时H-ADCP测量的流速（指标流速）与断面平均流速相对应。在不同的流量及水深情况下得出多组指标流速和断面平均流速，通过回归分析（采用最小二乘法），即可建立起断面平均流速与H-ADCP实测流速（指标流速）之间的相关关系（回归方程）。

ChannelMaster型H-ADCP 主要优点如下：

?采用TRDI公司宽带专利技术。

?高精度、高空间和时间分辨率。可以使用较小的单元、在较短的采样时间步长内获得精确的流速数据。

?对于很难测验的低流速和非恒定流也能获得高质量测验数据。

?标准配置1－128个可选单元、0.2－10m 可选单元长度、1－300m 剖面范围（取决于系统频率）。可以得到更多的流速数据，从而可以测出

水流在水平方向的分布，具有很大的灵活性。

?标准配置超声波水位计和压力式水位计，使得水位测量更加准确、可靠。

?标准配置倾斜计。倾斜计对于调整H-ADCP 安装支架和监测安装支架的倾斜变化从而保证测验数据质量具有重要的作用。

?标准配置不锈钢安装底座，使H-ADCP 安装十分方便。

?采用最新的声学多普勒技术。它具有安装容易、操作简便、不易受生物附着影响、价格适中、维护方便等优点。

?数据通讯有多种接口可供选择，便于系统集成。

2、技术指标

其它指标：

?通讯：RS-232、RS-422、RS-485、SDI-12

?内存：4M

?抗振动：满足IEC 721-3-2标准

?外壳：聚亚胺酯浇铸壳体、钛合金衔接件

?底座：不锈钢安装底座

?电源：电压：10—18VDC，最大电流：1.5A，

功耗取决于流速测量参数测定

?维护专用工具：满足日常维护所需的各种专用工具。

?具有时间设置功能，可根据需要设定监测频次

?具有仪器基本参数贮存、断电保护与自动恢复功能

?具有双向数据及信号传输功能

?备品备件：满足系统三年正常运转的需要

3、仪器配置

全套Channel Master 型H-ADCP应包含以下部件：

?H-ADCP主机

?I/O电缆

?简明操作手册

?WinH-ADCP操作软件CD

?RDI工具软件CD

?H-ADCP文件CD

?工具、配件包

?运输箱（请保存好泡沫，以便再次运输使用）

?H-ADCP不锈钢安装底座

二、仪器选型

ChannelMaster型H-ADCP目前有三种频率：1200 kHz, 600 kHz 和300 kHz,适用于不同宽度的断面：1200kHz适用于0-20米河宽；600kHz适用于0-90米河宽；300kHz适用于0-300米河宽。根据本次渠道的具体情况，拟选用1200KHz 的H-ADCP。

三、安装方案

ChannelMaster型H-ADCP可安装在河岸或渠壁的基座上或其它建筑物侧壁上。H-ADCP主机的安装高程应根据具体情况而定。基本原则是使H-ADCP位于水深的一半处。安装时应注意使换能器水平，以保证声束为水平发射。电缆需固定在边壁及地面，并加以保护措施以防损坏。

我公司根据现场实际情况，选择合适的地点将H-ADCP的安装支架固定在河岸。

钢架部件、仪器座部件、拉杆连接板、升降系统等按买方提供的图纸和要求实施。

下图为我公司设计的HADCP安装支架总图：

四、仪器率定

利用H-ADCP测量流速（指标流速）的同时，用其它方法测量出河流的真实流量（可以用走航式的ADCP对其进行率定），根据水位和预先知道的大断面计算出断面的过水面积，流量除以断面过水面积就得出此时的断面平均流速；此时H-ADCP测量的流速（指标流速）与断面平均流速相对应。在不同的流量及水深情况下得出很多组指标流速和断面平均流速，通过回归分析（采用最小二乘法），即可建立起断面平均流速与H-ADCP实测流速（指标流速）之间的相关关系（回归方程）。

回归方程建立后，在以后的测量过程中，由H-ADCP连续地测量流速（指标流速）和水位数据，根据H-ADCP实测流速（指标流速）和预先得出的回归方程，即可计算出当时的断面平均流速，根据H-ADCP实测的水位值和预先知道的大断面就可以计算出当时的过水面积，断面平均流速和断面过水面积的乘积就是流量。由于H-ADCP可以连续不断地测量流速（指标流速）和水位，从而计算出流量，因此可以实现流量的连续在线测量。

五、通讯系统

1.系统构成

根据要求及现场实际情况。系统构成示意图如下：

图1 系统构成示意图

说明：

（1）建筑物要求：考虑安全防盗因素，建议采用砖混站房模式。站房面积≥1.5平方米（用于安装及维护）。站房标高≥2.5米（屋顶用于安装太阳能板）。（2）通信组网：采用GPRS网络进行数据传输。如采用GPRS公网，数据接收中心应配有公网IP接入地址，通过端口路由映射转发数据至接收服务器。如已有VPN专网，也可采用，且安全性好。

（3）现场ADCP测流设备采用PD19格式，测量结果通过通信端口（RS232），转换为TCP后接入GPRS传输模块。

（4）采用太阳能供电模式。ADCP测流设备采用直流供电，并在通信端口加信号避雷器。以上模块及电气元件统一安装在电气控制箱内。

（5）数据接收中心配置PC级服务器。部署专用数据接收软件、WEB查询服务平台及Oracle（或SQLServer）数据库。负责测量数据的接收及局域网内Web 浏览查询应用。

2.设备配置说明

表1 设备配置

附：软件简介

1、实时数据接收监控平台软件

主要功能包括数据采集、数据入库、操作日志查询、数据查询及系统维护等。支持操作系统：Windows 2000S/Windows 2003/Windows XP(SP1)

(1)主界面

(2)运行配置

(3)报警定义

(4)站点管理

(5)数据查询

2、Web查询服务平台软件

Web查询服务平台软件负责管理中心局域网内浏览查询服务。

(1)登录主页

(2)静态地图显示页

(3)用户管理

(4)历史数据查询

(5)数据报表

(6)数据图形