智慧水务场景测流技术盘点(下)

时间:

2023-10-12

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3.走航式ADCP测流法


走航式ADCP测流法是一种使用ADCP设备从船只或航行器上进行流速测量的方式。ADCP利用多普勒效应原理测量水体中的流速,并能够提供河道或水体截面上的流速剖面数据。


走航式ADCP测流法具备精度高、测验时间短、分辨率高、资料完善、信息量大等特点,能够满足河宽较大、仪器的测量距离受泥沙等多因素影响大的水文测量需要。


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走航式ADCP测流法的基本原理如下:


安装ADCP设备:将ADCP设备安装在船只或航行器上,一般是在船只底部或航行器的底部。


发射与接收声波信号:ADCP设备发射声波信号(一般是超声波),并接收回波信号。这一些声波在水体中与悬浮颗粒、气泡或液体粒子等相互作用,产生回波信号。


多普勒频移测量:通过分析回波信号中的多普勒频移,ADCP设备可以计算出水体中的流速。多普勒频移是由于水体中运动物体引起的声波频率变化,依据多普勒效应的原理,频移的大小与物体的速度成正比。


走航测量:船只或航行器在水体中进行走航,ADCP设备连续地测量流速数据。一般,需要保持足够航行速度和航行线路,以获取河道或水体截面上的流速剖面数据。


数据处理及分析:通过对ADCP设备获取的数据进行处理及分析,可以获得流速剖面图、平均流速、流量等相关参数。


ADCPA的优点包含:高分辨率、高效快速、大范围测量、实时监测等。


02


管道测流


1.供水管道


流量是管网运行的一项重要参数,同样是水司最为关心的指标之一,管网中用户用水或管道泄漏都会导致管道流量的增加,流量的大小与供水管网的运行状态稳定性、用户使用情况及供水企业经营状况息息相关。

因而通过监测管道的流量,将为管网的监测报警和预测预警提供依据,并且为水司的日常精细化管理提供基础数据。


流量计用于监测管网某个节点处的瞬时流量和累计流量。流量计种类包含:


①超声波流量计


通过超声波测量技术,测量管道中超声波的传播时间或频率变化来计算流量。


直接时差法:通过测量超声波在流体中的传播时间差来计算流速。


时差法:通过测量超声波在流体中传播的来回时间差来计算流速。


相位差法:通过测量超声波在流体中传播的相位差来计算流速。


频差法:通过测量超声波在流体中传播的频率差来计算流速。


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②电磁流量计


电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律。其传感器部分由线圈、电极和绝缘内衬构成,在测量时传感器中的励磁线圈通电产生磁场,当导电流体通过磁场时,因为切割磁力线的作用力,产生微小的感应电动势,由电极将这些微小的感应电动势采集,并输送到仪表的转换器部分进行计算、放大和测量。


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③压差传感器


通过在管道内设置压差传感器,测量管道两点之间的压差来计算流量。常用的压差传感器包含差压传感器、孔板等。


④涡街流量计法


运用涡街流量计测量管道中的涡街频率来计算流量。涡街流量计通过检测流体通过涡街传感器产生的压力脉动来测量流速。


⑤热式流量计法


通过测量流体通过管道时的温度变化来计算流量。热式流量计能够使用热敏电阻、热敏电阻等温度传感器进行测量。


03


排水管网


排水管网的流量测量是为了了解管网中水流的量和速度,以便进行管网的设计、运营与管理。几种常见的排水管网测流量的方法:


水量平衡法:通过对排水管网中进入和离开的水量进行计量,相结合排水泵站的运行数据和水位监测,计算管网的流量。此方法适用于整个排水管网的流量测量。


水位流速关系法:通过在排水管道中设置水位计和流速计,测量水位和流速的关系,并且通过公式计算流量。能够使用涡街流量计、超声波流速计等设备进行测量。


模型试验法:运用现场建立的物理模型,通过观察水流的变化和测量来估算排水管网的流量。


数值模拟法:使用计算流体力学(CFD)等数值模拟方法对排水管网进行模拟,通过计算获得不同管段中的流速和流量分布。此方法适用于大规模、复杂的排水管网,可以提供详细的流量信息。


流速流量测量传感器测量法


国内排水管网的特点为:两高,管网高水位、污水厂高负荷;两低,进水浓度低、减排效率低。


选择测流量传感器的方法,如下:


1、测量瞬时流速、瞬时流量、液位、水温和累计流量;


2、依据测量点的要求,选择合适的测量精度;


3、规避沉积物对流量测量的影响;


4、规避排水管网内微生物膜对传感器表面的附着,降低微生物膜对测量数据的影响;


5、方便安装和维护;


6、使用寿命长,尽量免维护。


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在智慧水务的场景中,流量测量是十分重要的一项任务


常用的流量测量方法应根据具体的应用需求和场景特点,选择合适的流量测量方法,并结合其他智能化技术,如物联网、大数据分析等,实现对水资源的智能化管理和优化运营。


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