渠道量测水技术应用

渠道量测水技术应用

叶祥恺

身份证号码： 65232819921013 ****

摘要：本文通过对灌区渠道水位测量技术、本地和远程通信问题的研究，研究开发了适用于水位和流量监测系统的渠道水位测量设备和软件。灌区渠道量测技术已在全国推广应用，本文以新疆某地水资源实时监控的应用为例进行了应用介绍。

关键词：渠道；量测水技术

人们的生活离不开水，为了保障供水需求，解决农田灌区用水量，保障防洪防汛，做好水资源的节约调度，需要利用渠道量测水技术进行水位和水量的监测。本文结合我国实际渠道量测情况，介绍了用于水位流量监测系统的渠道水位测量设备和软件的设计与开发，成功解决了灌溉水位和流量测量不准确、输水安全预警功能差的问题。

1.总体设计

综合采用水位传感、电子信息、节电、防护、一体化、物联网及计算机软件技术，构建一体化智能水位监测平台，研究渠道量测水设备，开发水位流量监测系统软件。解决我国灌区缺少适合的实时量水设备，信息化管理手段落后，渠道输水存在安全隐患，水资源浪费等问题，填补完善行业短板，最终达到灌区渠道水位流量实时测量与远程监测，缓解供需矛盾，减少跑冒滴漏、保障供水安全，提升灌区信息化管理水平的目标。

2.系统构成

灌区渠道量测水系统的主要组成部分为前端水位计或明渠流量计、遥测终端机（RTU）、无线发送模块、太阳能供电系统、中心数据接收平台、存储数据库、成果展视平台。前端传感器主要用于采集数据，采集的数据种类有水位或者流量。使用水位计时需要将传感器安装在标准断面上，并且率定当前断面的水位流量关系，根据实测值查出流量数据；使用明渠流量计时安装位置要严格遵循灌溉渠道系统量水规范（GB/T 21303-2017），设置完成对应的参数即可计算出实时流量，通过RS485信号传输至遥测终端机。监测数据通过GSM/GPRS传输信道自动发送到中心平台。

3.系统功能描述

现场水位遥测站可定时自报或按设定的条件主动上传数据，自动响应中心站召测指令上传数据。现场全中文显示水情数据，包括当前数据、历史数据、系统信息。具有记录功能，可按设定的要求，记录各类数据，并且可由中心站远程设置相关参数。

根据实际需要，统一数据接收平台采用B/S架构，该平台接收不同设备厂商的RTU数据，支持水资源监测数据传输规约（SZY206-2016），实现了设备互相兼容、数据统一接收、统一存储、统一入库、资源共享的平台。除此之外应用平台同样采用B/S架构，具备实时监测、用水趋势分析、在线统计、业务管理等功能模块，能够实现数据查询、数据分析、曲线徽至、报表统计、水量调度等管理。该平台的建设简化了工作流程、提高了工作效率，为业务管理提供决策帮助，推动了传统水利向现代水利可持续发展。

4.站点运行需求

数据监测的精度主要取决于站点位置的选取以及设备的安装方式。本文介绍的量测水传感器为雷达式水位计。雷达水位计是一种非接触式精密水位测量仪器，其精度可以达到1mm，能够实现河道连续精确的水位监测，雷达水位计采用一体化集成结构，简洁、轻便、安装和调试便利，兼具防水防雷抗震抗腐蚀能力，能适用于各种极端天气并且不受环境等因素的影响。水位监测站点的选取位置应为顺直的渠道，避开拐弯、取水口、闸门等位置，并且渠道应有良好规则的衬砌断面，满足水位流量关系率定条件。雷达水位计的安装应考虑以下几点。

1. 被测面测量面积，雷达水位计一般为喇叭口的形状，雷达波发射会有一个波束角，一般为7-15°。波束角是自雷达水位计到水面的展开面积大小的一个参数，波束角越小被测面积就越小，波束角越大被测面积就越大。同时，雷达水位计的安装高度也会影响到水面测量面积的大小，安装高度越高，展开面积则越大。波束覆盖区直接计算公式如下。

R=2BC

BC=tanA·AC

∠A=1/2·θ

R：被测圆面直径；AC：雷达水位计至水面的安装高度；θ：波束角

根据上述公式可以计算出被测渠道的选取范围，同时雷达水位计安装位置也不能过低，一般安装在距离水面2.5米以上的位置，防止受到破坏。

2. 安装时注意横杆要水平，雷达水位计安装竖直，确保雷达正对着水面。横杆在制作时可作为旋转或伸缩型，方便调节的同时也方便后期维护。

3. 安装时加装防雨罩，可以在雨天避免雨水进入传感器内造成设备短路，夏天亦可防晒，缓解太阳直晒对水位计造成影响。

4. 测量渠道时，雷达水位计安装于渠道正中间，避免雷达水位计打在渠壁或者其他地方。

5. 安装前做好检查工作，主要检查水位计密封头和电缆线，确保密封头和电缆线均魏受损，信号线从雷达水位计的穿线孔引出后要向下弯曲，确保壳体不会流入水，穿线孔使用防水接头拧紧。

5.应用效果

该技术的应用能够极大的提高了水位流量渠道量测的准确度

，通过线上线下同步的方式，对现场参数的采集进行及时的校验，有助于快去实现现场的管理和维护，通过GPRS无线通讯网络技术，能够节约传输布网的成本，管理人员通过几十公里外的监控中心实现对现场量测点的观察和信息收集，通过系统进行整理和汇总，统计成报表，便于数据分析时进行结果对比，帮助管理人员更好的进行管理方案的制定。系统的应用能够促进渠道用水的科学性和合理性，有助于灌区节约用水、节约开支、提高粮食产量，减少了人力支出，量测水技术更加科学高效^[2]。

6.故障处理

6.1软件系统出错处理

当访问页面提示HTTP错误请求时，需根据错误代码进行相关处理，检查服务器运行状况和相关的数据情况。当系统停止响应，应当检查浏览器是否正常和后台服务情况，依据后台服务情况，尝试重启服务器，并查看相关的日志记录，确定问题原因，进行系统完善。

6.2硬件系统冗余措施的说明

为保证系统数据安全及响应速度，可使用数据库双机热备均衡负载，在保证数据安全的基础上，为系统数据查询处理相关操作提供高效支持。为保证系统文件资源安全，可考虑将文件同步保存至数据库或仍保存在Web服务器中但使用磁盘阵列将相关文件数据、系统数据库等重要数据定时保存在磁盘阵列中。为保证系统和各外部系统交互稳定性，应尽量建立可靠的网络连接，与气象、国土部门的数据连接选用专线以保证稳定性，同时保证带宽不低于10Mbps，确保数据交互的稳定性和可靠性。

5结语

水资源匮乏问题，一直关系着我国的民生经济，为了保障人们的用水需求，减少水资源需求激增带来的矛盾，需要重视对水资源的开发和利用。且水资源开发需要大量的成本投入，渠道量测水技术的应用，能够有效精确灌区用水的精确度，通过量测水技术，为优化灌区水资源的配置优化和改善管理方法提供了有效保障，在未来的渠道量测中，还需要进一步完善和推广。

参考文献：

[1]朱蓉.淠史杭灌区量测水设施建设的实践[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2021，21(03):22-24.

[2]李永业，高远等.U型渠道板柱复合式流量量测装置水力特性数值模拟[J].排灌机械工程学报，2020，38(07):683-690.