无线雷达波测流仪在流量测验中的应用分析
双轨移动式雷达波测流系统流量系数比测试验分析
双轨移动式雷达波测流系统流量系数比测试验分析【摘要】移动式雷达波具有自动安全，无需专人值守，测量结果准确等特点，是当前河流流量监测的重要工具。
本文对移动式雷达波测流系统的流量系数进行分析，确定了流量系数的合理性，进而实现河流流量自动监测。
【关键词】移动式雷达波；在线测流系统；流量系数；峨山站1引言流量测验是水文要素采集的一项重要工作，随着新技术的不断发展运用，水文测验方法有了极大改变，雷达波流量监测就是一种新的水文测验方法。
雷达波流量监测系统作为流速测验设备，具备技术成熟和应用范围广的特点，同时也提高了操作人员的安全性，使用雷达波进行流速监测，雷达波的测流系数是决定其测量准确程度的关键。
本文以峨山水文站为例，介绍双轨移动式雷达波的测流系统流量系数的比测方法。
针对测验方法进行优化，减少相应误差，对于提升整体水文测验工作的水平有着重要的意义。
2移动式雷达波介绍双轨移动式雷达测流系统主要由测流控制及数据传输系统组成。
主要设备包含自动运行车、雷达水位计、雷达测流传感器，以非接触方式测量河流表面流速和水位，并自动计算出过流面积、平均流速、流量等数据，供用户分析查看并下载。
双轨移动式雷达测流系统含有以下功能特点。
1、双轨移动式雷达测流系统是一套完整的无人值守的流量测量仪器，可独立完成测验任务，获得流量数据；2、全自动采集和计算，无需人工操作；3、可远程操控测流和下载数据，远程重启，远程升级，无须到现场操作；4、可根据不同水位级变化自动进行选择对应的垂线数测流，全自动，完全满足水文规范的要求，测验精度高；5、多种测验模式自动切换，确保测得各次峰、谷和完整的水位和流量夺化过程；6、软件平台可直接生成各种水文规范报表，直接参与资料整编，还可定制软件功能；7、全天候，可在夜间、雨天测流。
8、模块化结构，维护便利，精准可靠。
3应用站点概况峨山水文站位于云南省玉溪市峨山县，地理坐标东经102°24′，北纬24°11′，2001年1月搬迁设立，集水面积1226 km2，为国家基本水文站，一类精度站，测验河段顺直长度约500米，人工河堤，河道平整顺直，测验断面上下20米无明显冲於变化，断面形状为U型，最大河宽24.3m，断面设有基本水尺断面兼流速仪测流断面，基下约300米是昆洛公路大桥，下游2公里处有练江河流汇入。
无线遥控雷达波数字化测流系统的组成及应用
无线遥控雷达波数字化测流系统的组成及应用侯宇;喇乾坤【期刊名称】《河北水利》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】1页(P11-11)【作者】侯宇;喇乾坤【作者单位】张家口水文水资源勘测局;张家口水文水资源勘测局【正文语种】中文S3—SVRII型无线遥控雷达波数字化测流系统是一种新型的非接触式中小河流流量快速测验系统。
系统采用了雷达多普勒表面测速、惟一姿态精确控制、指令信息无线数字传输、状态检测及智能决策、数据实时分析处理等大量新技术，水文系统统称之为“缆道测流机器人”。
该系统是在直径4.2mm的简易钢丝绳缆道上，利用无线遥控、配套定位和测流软件，在电脑上远程操作，以非接触方式测验、计算水面流速、断面流量。
无线遥控雷达波数字化测流系统主要用于取代浮标法进行较大洪水流量测验，特别适合高流速、多漂浮物情况时流速仪无法入水情况下的流量测验，也可用于巡测、极浅水和一般性测流。
1. 设备组成部分及特点设备组成部分包含：测验缆道，在断面上架设和该仪器设备配套使用的4.2mm的镀锌或不锈钢钢丝绳；雷达波定位测验流速仪，多普勒雷达波流速传感器、步进电机和高性能细分驱动器、PLC、无线信号传输及内置锂电池；无线遥控数字化处理器，计算机，无线遥控、仪器定位控制器及测流数字化处理计算软件。
无线遥控雷达波数字化测流系统特点包含：精度高，速度快；使用不受风雨和停电影响，测验数据准确规范；功能完备，可靠性高，适用性广；操作携带方便；全新便携式测流系统；适用各种复杂水况等特点。
2. 主要技术规格及操作主要技术规格：起点距范围：-2000～2000m；测速范围：0.2～18m/s；流速精度：±0.03m/s；传输距离：2000m。
操作流程：启动设备（先启动雷达波定位测验流速仪，再启动电脑雷达波测流程序）—测流开始，设置设备参数—点击“测流→垂线设置”，输入水位，点击“提取垂线”，点击“确定”—点击“测流→测流开始”，再点击界面上的“连续测流”，进行自动测流—测流完成后点击“流量计算”，然后点击“数据→报表导出”生成报表—测流完成后，可以手工进行补测或重测。
雷达波在线流量监测系统应用与校测
雷达波在线流量监测系统应用与校测摘要雷达波在线测流系统通过测量水面流速与雷达波实测水位计算的断面面积相乘得断面虚流量，再乘以水面流速系数获得断面流量。
误差来源有流速系数和断面面积两个方面，是雷达波在线测流系统应用推广的要点及难点。
关键词雷达波在线测流校测应用与推广流量是防汛抗旱、水利工程规划设计、最严格水资源管理、水利工程运行管理的重要水文要素，是水文测验主要测验项目之一。
传统的流量测验方法多采用流速仪法，在河道断面上布设多条测流垂线，每条垂线上布设一个或多个测速点，不仅需要大量的人力，同时测流历时比较长。
为实现水文监测自动化，提供更加准确快捷的水文信息数据。
近年来，云南省在基本水文站、中小河流水文站、州市界河水文站及专用水文站中，已逐步进行了流量在线监测的试点试验和推广应用；文山州国控生态流量监控断面实现全覆盖，均采用雷达波在线流量监测系统。
充分运用现代监测技术、数字技术、网络技术、人工智能，赋能传统水文转型升级，着力加快自动监测，是实现水文现化前进方向。
本文通过两个常规水文流量测验的校测雷达波在线测流系统的实例，分析雷达波在线流量监测系统应用的优缺点，推广的要点、难点。
1.项目来源为监控建设项目取水口生态流量泄放情况，云南文山电力股份有限公司发电分公司落水洞发电厂、官寨发电厂取水坝安置了生态流量下泄情况实时监控系统，为了解实时监控系统的可靠性，云南文山电力股份有限公司发电分公司委托云南省水文水资源局文山分局开展落水洞发电厂、官寨发电厂取水坝生态流量泄放值校核测量工作。
2.项目概况2.1落水洞发电厂落水洞发电厂工程位于文山州西畴县盘龙河干流下游段，取水口地理坐标东经104°31′24″，北纬23°06′38″。
落水洞电站装机20MW，总投资8600万元，环保投资308.2万元（包括水保），占总投资比例的3.6% ，电站2002年3月开工，2004年4月投入运行。
落水洞发电厂取水方式为闸坝取水，在盘龙河干流上建混凝土重力坝并设翻板闸控制多余水量，枯季水量少时由导流洞附近的平板闸维持生态流量下泄。
雷达波流量在线系统在水文高洪测验中的应用及水面系数的率定
雷达波流量在线系统在水文高洪测验中的应用及水面系数的率定笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载，详细的分析雷达波流量在线系统在水文高洪测验领域当中得到的应用，并分析水面系数的率定，希望可以在日后相关工作人员对这个问题进行分析的时候，起到一定借鉴性作用，最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中，做出一定贡献。
【關键词】雷达波流量在线系统；水文高洪测验；应用；水面系数；率定；分析1、雷达波在线测流系统简介为了能够让水文测站人员编制数量少，测流危险性强等问题得到解决，本公司特别研发出来雷达波在线测流系统，雷达波测流系统实际应用的过程当中，可以针对设备开展远程监控与在线报讯。
次系统初步建设的时候，仅仅可以接收并查看美科华仪自产设备的流量信息，在经过多年的研发之后，这一个系统已经逐步构建成一个全面综合性流量平台，可以兼容市场当中流通的大多数设备。
这一个系统可以接入到各种类型的测流设备当中，既可以接入到仅仅播报单一水文要素的设备当中，也可以接入到播报多水文要素的设备当中；在这一个系统当中包含完善的测流机制，可以将中心站的实时水位下发给各个设备，以便于无水位传感器测流涉笔开展流量的加测和加报工作，与此同时，针对没有加测加报机制的设备，系统可以将水文实时变化情况作为依据实时开展测量工作；这一个系统可以和终端设备相互连接在一起开展实时性绘画工作，构成双向通讯通道，除去可以接受流速和流量信息之外，也可以将断面、测流参数等信息传输给设备，也可以从设备当中读取断面和测流参数，实时的获得并保存设备的实际工作情况，实时的去对设备的运行状态进行模拟。
此系统将《河流流量测验规范》当中的要求作为依据，并结合大断面、左右岸系数和测流垂线等参数开展计算工作。
针对多点测流的情况，系统依据流速面积法开展流量计算工作，首先可以将测流垂线作为依据，针对断面进行分割，将各个部分的流速、面积以及流量计算出来，累加到本次测试的总流量当中；针对仅仅有单探头和二探头的定点测流设备，本系统可以依据预先设定好的经验公式开展流量计算工作。
雷达波流速仪在中小河流流量测验中的应用分析
雷达波流速仪在中小河流流量测验中的应用分析摘要：在对中小河流流量进行测试时，一般采用转子式流速仪和浮标法测流，但当遇到洪水或河流中有漂浮物时，就不能使用上述方法，需要使用雷达波流速仪。
笔者主要对雷达波流速仪测中小河流流量的基本原理、优缺点及影响因素进行分析。
关键词：雷达波流速仪；中小河流流量；流量测试前言在对河流流量进行测试时，一般采用转子流速仪测试河流的流速和水深，采用水面浮标法对高水位的流速进行测试，再借用断面面积转化成流量。
利用上述两种方法进行河流流量测试时，往往需要修建缆道，盖房观测，牵高、低压电，整个过程人工完成，工作量，投资都较大，无法实现在线观测。
随着水利工程的不断发展，洪水预警工作量增加了1倍以上，但是工作人员的数量却没有增加，应改进中小河流的流量测试手段，实现用时短、用人少的在线观测，而雷达波流速仪能够满足这些要求，值得广泛应用。
1 雷达波流速仪概述1.1无线遥控雷达波数字化测流系统1.1.1基本原理雷达波流速仪在进行中小河流流量测试时，主要应用无线遥控雷达波数字化测试系统，按照水利行业标准GB50179－93《河道流量测验规范》进行设计。
在具体的河流流量测试过程中，使用无线遥控雷达波数字化测流系统，将雷达波流速仪固定在直径4.2mm的简易钢丝绳缆道上，利用无线遥控、配套系统及测流软件进行流速测试，整个过程通过电脑实现远程操作，并进行睡眠流速、断面流量的测试。
雷达测速仪是通过微波来测量运行物体的运行速度，其工作原理是基于多普勒原理，雷达波以扇形发射向目标，当微波照射在物体上时会产生一个与运动物体速度成比率的变化，其变化大小反应了物体运动速度。
目前雷达波测速方式有两种，一种为同向测速，其测量目标与雷达波束发射方向一致；另一种为反向测速，其测量目标与雷达波束发射方向相反。
常见的雷达测速仪设备包括手持雷达波流速仪、缆道雷达波测流设备、在线遥控多探头雷达波数字化测流系统、无线遥控雷达波数字化测流系统等。
雷达波自动测流系统设计与应用
雷达波自动测流系统设计与应用目前，水文监测面临传统水文站数量多、人工方式控制测流工作效率低、洪水期测流安全威胁大、高洪时流量测验时效性差等问题，另外，山溪性河流暴涨暴落、水文测验还存在易受漂浮物、滚石影响等难题。
因此，设计研发一套无人值守条件下适合高流速测验的自动测流系统意义非凡，有望将测验人员从繁琐的流量测验工作中解放出来，极大地促进了传统水文技术的进步，具有广阔的市场前景和社会价值。
1雷达波流速仪的类型及其原理（1）无线遥控雷达波数字化测流系统。
此系统也称为是水文缆道测流机器人，主要是将雷达波定位测验流速仪悬挂在钢丝绳缆道上，通过无线遥控、测流软件配合应用。
（2）在线遥控多探头雷达波数字化测流系统。
此系统与公路雷达超速监测类似，主要是利用电缆将多个雷达波测速传感器探头连接在一起，设置在测验河道断面不同位置，由PLC、集成线路板、太阳能电池组成数据信号处理器，经由无线传输测验河道断面多条垂线水面流速，但是其对测验环境的要求相对较高。
（3）缆道雷达波测流设备。
此测流方式主要是利用水文站已有铅鱼缆道设施和多普勒雷达波测速传感器，对每条垂线水面流速进行测量，并通过测流软件计算断面流量。
此设备可应用于高洪测验、常规性和低流速测流以及大量漂浮物条件下的流量测验。
（4）手持电（雷达）波流速仪。
此种仪器设备种类多，如：电波流速仪、手持雷达枪、微波流速仪等，可用于桥测、断面较窄河道测量，但是要求测验人员手持仪器时必须要保持平稳，设置雷达波流速仪和水面流向之间的准确角度值。
2系统详细设计2.1系统工作流程设计系统以雷达波测速仪为水面流速的测量仪器，由简易双轨缆道吊挂仪器箱，测流计算机定时给缆道控制箱通电，控制缆道系统移动悬吊仪器箱到代表垂线处;然后，测流计算机无线控制雷达波测速仪测量并接收测验数据同时采集水位，根据借用断面资料与率定的流量计算模型计算流量。
一次流量测验完成后，将原始流量测验数据和流量计算结果存贮在本地数据库中，同时通过GPＲS模块将测流信息发送至省在线测流中心。
移动式雷达波在线测流系统在水文中的应用
移动式雷达波在线测流系统在水文中的应用摘要：本文主要围绕移动式雷达波在线测流系统展开研究，详细论述系统的设备组成、运行流程、软件管理。
在水文环境中应用在线测流系统，能够自动测验河流流量，测验结果的准确率高，值得推广应用。
关键词：移动式雷达波；在线测流系统；水文应用在开展水文监测工作时，面临水文测站多、洪水期测流隐患大、高洪流量测验时效性不足问题，所以要开发自动在线测流系统，减少流量测验工作量，实现自动化水文测验工作。
水文自动测报系统的建设，可以全面采集和分析雨水情数据，实现远程传输，从而指挥防汛抗旱工作。
然而，技术人员多针对重要流域设置站点，部分河流的位置偏远，测验难度高，因此很难设置测点，也无法获取流域数据，影响雨水情数据的准确性。
在防汛抗旱指挥工作中，为了提供准确的数据参考，要采用移动式雷达波在线测流系统。
通过长期系统运行实践发现，雷达波在线测流系统不仅能够自动检测水文数据，还可以保证数据结果的准确性，应用优势显著。
1、系统运行流程雷达波测流系统运行时，水面流速测量多采用雷达波探头实现，以轨道吊挂仪器，通过测流计算机为缆道控制箱提供电能，对缆道系统的悬吊仪移动予以控制。
测流计算机可以无线控制雷达波探头，测量和接收数据。
同时可采集水位数据，利用断面资料、率定流量计算模型，保证流量数据计算的准确性。
测验流量后，将原始数据、流量计算数据均存储到数据库内，通过GPRS/GSM 模块，将潮流信息发送至在线测流中心。
此外，该测流系统能够实现单根、多根垂线的测流任务。
第一，系统的主控器、蓄电池组、测流计算机、通讯模块、缆道控制箱，均设置在水文测站仪器房。
缆道钢丝绳与仪器房直接相连。
雷达测速探头、钢丝网悬挂机箱，也能够连接到仪器房内。
仪器房采用敞开式结构，并且朝向测流断面，确保雷达波测速探头的灵活使用。
第二，野外机箱内部，主要安装温度传感器、太阳能电池板、数传终端、蓄电池。
机箱下方，主要安装雷达波测速探头。
双江口站雷达波流量在线系统比测分析方案
双江口站雷达波流量在线系统比测分析方案摘要：《水文监测管理规定》和《河流流量测验规范》的规定和标准对雷达波流量在线系统进行比测分析，以确定在雷达波在线测流的采用系数。
关键词：双江口；雷达波；流量一、基本情况1、双江口水文站本站位于浏阳市高坪镇双江村，东经113°41＇，北纬28°12＇，为浏渭河区域代表站，控制流域面积2067km2，属二类精度站。
测验项目包括水位、流量、泥沙、降水、水温、水面蒸发、水质项目。
基本水尺断面位于大、小溪河汇合处下游约700m处，流速仪测流断面在基上6m处，测验河段顺直长度约为3km。
上游约10km处的大溪河上有古港坝一座；上游约24km处的小溪河上有株树桥水电站；上游约500m处已建双江口水电站；下游约2km处有石矶头水泥拦河坝。
下游500m处长沙引水工程建有桥梁，河道布置有两组桥墩。
基本水尺断面及流速仪测流断面均呈"U"型，河床为卵石夹沙组成，整个断面有水草生长，断面比较稳定。
水位21.57米以上为高水，21.57米至20.61米之间为中水，20.61米至20.14米为低水。
20.14米以下为枯水。
2、雷达波流量在线系统1）产品概述雷达波流量在线系统由跨河缆索、自移动探头、控制系统、电源系统等部分组成。
雷达波流量在线系统流速测量设备采用多普勒雷达波测速传感器，以非接触方式测量水流表面流速，借助自行走机构在缆索上运动，测量横断面上不同位置的水面流速，配套专业测流软件，通过借用断面资料来计算断面流量。
图2 雷达波流量在线系统示意图4）仪器安装雷达波流量在线系统的自动探头悬挂在跨河缆道上，根据控制系统发出的无线指令测量各垂线水面流速，测量完成后自动返回充电桩充电。
根据雷达波流速仪测流原理，其设备尤其适用于高流速、大量漂浮物河流，其它测流设备无法入水情况下的流量测验。
由于测速时不受水面漂浮物、水质、水流状态的影响，而且流速愈大，漂浮物愈多，反射波愈强，有利于雷达波流速仪工作，所以用它来替代传统的高洪流量测验方法浮标法是最合适的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物力。 关键词：自动化测验;无线雷达波测流仪；流速仪;相关性
中图分类号:P335
文献标识码:B
Application of Wireless Radar Wave Current Measurement Instrument on Discharge Measurement WANG Wen-hao LIANG Cun-feng ZHANG Qiang
Key words: automatic test; wireless radar wave current measurement instrument; velocity instrument; correlation
0引言
目前,山西省中小河流水文监测系统建设项目已 完成，中小河流雨量站、水位站、水文站站网已基本覆 盖全省主要河流。在中小河流站网建设中，许多新仪 器、新技术、新方法广泛应用于水文测验中,使得水文 测验技术有了较大的突破。
v=9fC o
⑴
2/o cos 0
式中W--- 水面的流速,m/s; C——电波在空气中的传播速度,3x 108 m/s; fD—为多普勒频移,Hz; f0一发射雷达波频率,Hz; e ——发射波与水流方向夹角，。。
河道流量计算公式：
Q=A（h）xvm
（2）
式中:4——截面面积,n?;
Vm--- 通过截面的流速,m/s; h--- 水位,m。
Abstract： With the rapid development of hydrological automation information, wireless radar wave current measurement instruments have been deployed to various hydrological station. The wireless radar wave current measurement instrument is a kind of non-contact river channel measuring instrument.lt can measure the direction and velocity of the river and calculate the flow by means of hydrological cable and computer control movement・ In this paper, the stability relationship coefficient between the wireless radar wave current measurement and the velocity instrument by analyzing the results of the same section test. The results could provide a basis for replacing buoy test and realizing automatic test in gauging station in the future, and could also save a lot of manpower and material resources.
72 文章编号：1006-8139( 2019 )03-072-03
山西水利科技
2019年8月
无线雷达波测流仪在流量测验中的应用分析
王文浩梁存峰张蔷
(长治市水文水资源勘测分局山西长治046000)
摘要：随着水文自动化信息的飞速发展,水文测验仪器不断更新，无线雷达波测流仪开始布置 到各个站点。无线雷达波测流仪是一种非接触河道测验仪器，它可以通过借助水文缆道 、电脑控制运 动，测量河流水向、流速，计算出流量。文中通过无线雷达波测流仪与流速仪同断面测验结果分析 ,找 出两者稳定关系系数，可为今后替代浮标测验、实现测站自动化测验提供依据，也能够节约大量人力
随着水文科技化、现代化的快速发展，水文测验 自动化程度越来越高,无线雷达波测流仪被布置到基 本水文站。通过比测试验，可以寻求到无线雷达波与 流速仪之间的关系系数,从而为无线雷达波测流的应 用提供依据。无线雷达波测流仪可以解决中高洪水测
验的困难,缩短测报历时，实现水文测报的自动化、数 字化。本文致力于寻求无线雷达波与流速仪测流之间 的换算系数，从而为提供新的测验方法开辟道路。
第3期（总第213期）
王文浩，梁存峰，张蔷:无线雷达波测流仪在流量测验中的应用分析
73
LS68型旋杯式流速仪是水文系统基本水文站的 主要测量仪器叫使用方便、灵活。但施测时旋杯轴需 垂直于水流，因此测量流速受人工影响较大 。
1.2无线雷达波测流仪
雷达测速的基本原理是多普勒效应。仪器发送固 定频率的雷达波斜向射到水面,一部பைடு நூலகம்雷达波被水面 反射回来，反射回来的雷达波被仪器接收，测出发射 与反射信号的频差，便可以计算出水面流速叫计算公 式为叫
1仪器设备
1.1 LS68型流速仪
LS68型旋杯式流速仪的工作原理是，当流速仪 转子应对水流时,转子的设计结构使水流的直线运动 产生动量差和转矩,此转矩克服转子的静惯性力和动 摩阻及流体阻力后转动起来m°LS68型旋杯式流速仪 的旋转阻力很小,低、中速时流速与转子转速直线性 能很好。
收稿日期:2019-04-10 修回日期:2019-05-29 作者简介:王文浩(1989-),男，2017年毕业于长沙理工大学，助理工程师，主要从事水文测站测报、防汛工作。
雷达波测流包括手持雷达波测流、无线雷达波测 流、在线雷达波测流,应选择无风情况下测流,风力较 大时，应测风向、风力，加以改正。
1） 测速范围 0.20~1 &0m/s; 2）标称测量精度0.03 m/s; 3） 波速宽度12。;微波频率34 GHz; 4） 最大测程100 m; 5） 俯角45。。 相比流速仪,无线雷达波测流具有安全高效、自 动化程度高等优点，能够减少人力劳动，数据测量间 隔小,可为后期分析提供大量的数据资料,且不受天 气等外界因素干扰。