多探头分布式雷达测流系统解决方案概述

一、雷达测流的方案背景

近年来，雷达测流作为一种新的测量方式，正在不断被引进和使用，其旨在解决传统测量方式无法解决的问题或难题。传统的测量方式，如直接接触式测流，受到多种因素的影响，如水中含沙量、漂浮物、气候等，导致测量结果不准确。 而雷达测流设备则以非接触方法测量水体表面流速，不受水中含沙量、漂浮物、 气候等因素影响，适用于一般河流、污水流速等测量。

此外，雷达测流设备还特别适用于夹带污物的排水、高洪和含沙量很大的湍急河流流速测量。由于其非接触特性，它不受污水腐蚀和泥沙影响，保障了测量人员的人身安全。因此，非接触式雷达测流设备在水文测量领域具有广泛的应用前景。

二、多点雷达测流的必要性

雷达测流设备测到的是水体的表面流速，而在过水断面上，流速随水平方向 的位置不同而不同，基本规律是中间流速大，两岸流速小。单台雷达测流设备能 够测量到的水体表面流速随着水体的宽度增大而精度下降，如果利用单台雷达测 流设备进行多点测量，测流历时时间长，设备不能固定，需要耗费水文工作人员 大量时间，因此单台雷达测流设备并不适用在宽浅河道或者暴涨暴落河道上。

通常水文站河道宽约 120 米~ 140 米，为了解决在线监测问题，可采用布设多 个固定的雷达测流设备解决实时在线流量监测的难题。

分布式多探头雷达测流系统正是针对宽断面河道场景所开发的实时在线测流系统，适用于宽度达数十至百米的天然河流，或因水闸、弯道等造成断面流速不均匀情况的中小河流及渠道。

三、分布式多探头雷达测流系统

1、系统架构

分布式多探头雷达测流系统由一台主流量计和多台流速仪构成的，可以获取多条 测速垂线的表面流速，实现水位、流速、流量等信息的准确监测，以达到宽河道 水流量在线监控预警的目的。

根据河流断面特点，综合考虑河流河床高程分布以及全断面流态分布，将整个流量监测断面划分为若干个测流区域，每个测流区域部署一台雷达流速仪。雷达流量计部署于整个河流高程最低的位置。

雷达流速仪主要由雷达流速传感器构成，每一台流速仪所测得的流速值对应其所在测流区域的流速。每一台流速仪通过 RS485 总线与雷达主流量计连接和 通信。

雷达主流量计由雷达水位传感器和雷达流速传感器构成。根据雷达主流量计里的水位传感器测得的水位，再结合每个测流区域的河床断面高程，即可得到整个流量监测断面下各个测流区域的过水断面面积。雷达流量计测得的流速值对应 其所在测流区域的流速值。

雷达主流量计通过 RS485 总线轮询读取各个流速仪测得的流速值，并根据内置模型，将各个测流区域内的表面流速转换成相应测流区域断面的平均流速。结合各个断面的几何参数及水位，雷达主流量计可以计算出整个断面的瞬时流量，并自动统计累计流量。

雷达主流量计是整个监测站点的调试和通信接口。将雷达流量计与配套的PC 端调试软件连接，可对这个监测站点进行参数设置，包括各个测流区域的划分以 及各台雷达测速设备工作参数的设定。

雷达主流量计通过 RS485 串口通信将测量结果传输到 RTU 遥测终端，再通过运营 2G/3G/4G 网络或者北斗通讯模块将数据传输到中心监测管理平台。

2、系统功能

1)、利用多个雷达流速仪自动完成测流断面各设定垂线水面流速的自动监测；

2) 、可在雷达主流量计完成流量计算，并能查询、显示测次流量成果；

3)、系统可以根据水位变化调整测流垂线数(垂线布设方案可根据客户要求设置)；

4) 、具有以下测流模式：

• 定时施测模式，每天根据设定时间(可现场或远程修改)施测流量；

• 在非测流时间，现场能人工控制增加测次；

• 加测模式，与前次测流水位相比，水位变幅(可现场或远程修改)超过 ±0.5m 时，增测一次流量；

• 低水位停测模式：当水位低于设定的停测水位值时，系统控制器停 止雷达测流系统运行；

5) 、每次测完流量后，将流量、相应水位传送给 RTU 采集终端，RTU 采集 终端采用GPRS/GSM 通信方式，与管理中心站进行数据通信；

6) 、非接触式雷达智能流量实时在线测流系统采用太阳能浮充蓄电池供电， 蓄电池容量可以保证连续 30 天阴雨天系统能正常运行，配置的太阳能板应能保 证 2 个太阳天内充满蓄电池；

7) 、具有报警水位越限报警，当水位、流量等越过某一规定数值之后即进行 报警。供电不足报警，遥测站电源能力低于设定的门限值时即进行报警。；

8) 、具有自动校时功能(系统时间应严格与北京时间同步)； 9) 、具有现场和远程参数(所有参数)修改功能。

3、系统优势

相比传统的测流方法，宽河道/桥梁测流-阵列雷达测流系统具有以下优势：

1) 、高精度：为宽断面专业设计，主从机模式加强宽断面垂线分布与测量， 可以实现高精度的测量。

2) 、高效率：无需在水中放置传感器，可以节省时间和人力成本；实时在线 监测，信息全面及时。

3) 、高稳定性：系统以成熟雷达仪器为基础，产品性能可靠，可以长期稳定 运行。

4) 、高灵敏度：可以测量不同水流速度和水位下的水流情况。