明渠多層時(shí)差法測(cè)量系統(tǒng)

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
1.1概述
LSC系列箱式超聲波明渠流量計(jì)是江蘇聚邦自動(dòng)化科技有限公司依據(jù)SL/186-1997《超聲波流速儀》、GB/T11826.2-2012《流速流量?jī)x器第2部份：聲學(xué)流速儀》、GB/T21303-2007《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》等規(guī)范，自行研制與生產(chǎn)的一款針對(duì)明渠渠道流量檢測(cè)的專業(yè)設(shè)備，具備測(cè)量精度較高、安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

多層時(shí)差法流速儀是利用多組超聲波換能器分層（每層一對(duì)）安裝于灌渠二側(cè)。通過(guò)采集控制器分時(shí)的控制每層的超聲波換能器相向交替收發(fā)超聲波。通過(guò)檢測(cè)超聲波在水中順流和逆流傳播的時(shí)間差來(lái)間接的算出水的流速。其每層的流速為：
式中：V為層流速，C為超聲波在水中的傳播速度，△t為超聲波在該層順逆流的時(shí)差，X為同層的超聲波換能器在水流方向上的距離。
通過(guò)分層的算出各自的流速進(jìn)而可以算出該斷面的平均流速，采集儀得到這個(gè)流速后結(jié)合液位傳感器測(cè)出的液位及箱體的固有尺寸算出過(guò)流斷面積進(jìn)而計(jì)算出斷面的流量。
1.3設(shè)備組成（見(jiàn)示意圖）
本套測(cè)流設(shè)備主要由箱式超聲波明渠流量計(jì)（內(nèi)含多對(duì)超聲波換能器、采集控制器、高精度電子水尺）、傳輸模塊和供電單元組成。

圖：系統(tǒng)組成示意圖
1.4產(chǎn)品特點(diǎn)
我司通過(guò)對(duì)諸多廠家的明渠測(cè)流設(shè)備功能與特點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)與分析，出普遍存在諸多問(wèn)題后（如：渠道結(jié)構(gòu)多樣性、水質(zhì)較差，漂浮物較多、淤泥沉淀和阻水等情況），為了能解決傳統(tǒng)產(chǎn)品的局限性，針對(duì)性的設(shè)計(jì)與研發(fā)了本測(cè)流系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)在諸多項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，取得了的應(yīng)用效果。
?多層次結(jié)構(gòu)：本測(cè)流系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)量不同水深的層流速，并多次取值，通過(guò)數(shù)據(jù)建模方式用數(shù)學(xué)的方法求得平均流速，具有極高的準(zhǔn)確性；
?箱式結(jié)構(gòu)：多層超聲波換能器組和水位計(jì)及采集控制器均嵌入一個(gè)箱體內(nèi)免去了現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需要換能器對(duì)準(zhǔn)與接線的難度，同時(shí)箱體的入水口采用喇叺口式結(jié)構(gòu)起到不阻水、減少水草、漂浮物等附著，大大減少了維護(hù)工作量；
?由于本測(cè)流系統(tǒng)采用多層傳感器結(jié)構(gòu)，運(yùn)行一段時(shí)間后可建立層流速分布模型，即使某層出現(xiàn)故障本設(shè)備依舊可以正常的工作。
?所用超聲波換能器采用大功率驅(qū)動(dòng)，具有超強(qiáng)的信號(hào)發(fā)送能力和較高的接收靈敏度，在較惡劣的環(huán)境下也能正常工作。
?防護(hù)等級(jí)：水下工作設(shè)備均采用IP68防護(hù)。
二、型號(hào)規(guī)格與技術(shù)參數(shù)
1型號(hào)規(guī)格見(jiàn)下表：
型號(hào) 寬
（內(nèi)徑mm) 高
（內(nèi)徑mm） 長(zhǎng)
mm 低有效液位
高度（mm) 小流量
(m3/s) 大流量
(m3/s) 換能器
對(duì)數(shù)
LSC-40 400 400 816 100 0.002 0.48 8
LSC-60 600 600 816 100 0.003 1.08 12
LSC-80 800 800 816 100 0.004 1.92 16
LSC-10 1000 1000 816 100 0.005 3.0 20
LSC-12 1200 1200 816 100 0.006 4.32 24
LSC-14 1400 1400 816 100 0.007 5.88 定制
LSC-16 1600 1600 816 100 0.008 7.68 定制
2技術(shù)參數(shù)
2.1、測(cè)量渠寬：0.4米∽1.6米（見(jiàn)規(guī)格型號(hào)表）
2.2、測(cè)量渠深：0.4米∽1.6米（見(jiàn)規(guī)格型號(hào)表）
2.3、流量測(cè)量范圍：見(jiàn)規(guī)格型號(hào)表
2.4、測(cè)量誤差：±2﹪
2.5、水位測(cè)量：高精度電子水尺、誤差：±2.5mm
2.6、供電電源：DC12V
2.7、功耗：不大于60mA(不含電子水尺），不大于80mA(含電子水尺）
2.8、通訊接口：RS485 MODBUS協(xié)議
2.9、防護(hù)等級(jí)：IP68
三、安裝與接線
1、安裝（見(jiàn)安裝示意圖）
將箱體直接嵌入到被測(cè)渠道中，箱體要盡量垂直，箱體二側(cè)與渠道用水泥直接封死并抹平即可。
2、接線：、
流量計(jì)輸出共四芯線，其中紅色線接電源12V正，黑色線接電源12V負(fù)，
黃色線接RS485A，蘭色線接RS485B。
四、使用與維護(hù)
1、當(dāng)安裝與接線完畢設(shè)備即可使用，因所有換能器、采集控制器、水尺均內(nèi)嵌入箱體且出廠前均進(jìn)行過(guò)實(shí)流標(biāo)定在實(shí)際使用中不需進(jìn)行其它設(shè)置與調(diào)整。
2、設(shè)備在使用中一般不需要進(jìn)行的維護(hù)，但是長(zhǎng)年的使用會(huì)因?yàn)樗|(zhì)或渠道的原因會(huì)在渠中會(huì)有沉淀及其它雜物，當(dāng)管理人員在平臺(tái)上或現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)水位與流量不正常時(shí)應(yīng)及時(shí)觀察換能器上是否有雜物遮擋，水位低層是否有大量的泥沙沉積，如果有進(jìn)行清理即可。
3、設(shè)備工作時(shí)會(huì)接有無(wú)線傳輸裝置RTU，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)上傳時(shí)可檢查RTU內(nèi)的流量卡是否還有流量，系統(tǒng)供電是否正常，與RTU接線是否正常并進(jìn)行相應(yīng)的處理
五、附錄（通訊協(xié)議）
1、通訊參數(shù)設(shè)置：
波特率：9600，數(shù)據(jù)位：8位，停止位：1，校驗(yàn)位：無(wú)校驗(yàn)
通訊協(xié)議：MODBUS RTU協(xié)議。廣播地址：FF
功能代碼：讀數(shù)據(jù)03H，寫數(shù)據(jù)06H
2、寄存器分配列表：
寄存器地址 說(shuō)明 寄存器數(shù)量 數(shù)據(jù)類型 讀/寫 單位
00H 設(shè)備地址 1 整型 R/W
07H 水位 1 整型 R mm
09H 瞬時(shí)流速 1 整型 R mm/s
0AH 瞬時(shí)流量 1 整型 R dm3/s
0CH～0CH 累計(jì)流量 2 長(zhǎng)整型 R m3