对于设计师而言,开展灌区流量自动化监测设计工作,需要考虑诸多因素 ,特别是当面对水利工程野外复杂多变的环境时,更需要审慎对待,综合考量。
总体来说,灌区流量监测设计需要进行四个方面的工作,分别是基础设施设计、监测设备选型、供电设计以及通讯设计。
本文主要从设计人员的角度出发,以灌区最常见的明渠渠道作为案例,简要论述如何进行灌区流量监测设计工作。
作为信息化设备的重要载体,基础设施设计是十分重要的。 目前灌区基础设施设计可参考: 立杆:外径φ165镀锌钢管,壁厚不小于4.5mm,立杆高为4500mm; 基础:尺寸为800mm×800mm×1200mm,结构为C25砼。 监测设备比选一般遵循以下原则。 1. 计量精度:所选用的量测设施必须满足相关规范的精度要求,并能够提供性能稳定、可靠的数据,以支持农业水价综合改革的需要。 2. 操作与维护:量测设备应易于安装,并且其操作和日常维护工作简单方便,力求实现自动化和智能化管理,降低人力成本和管理难度。 3. 经济性:在技术可行性的基础上,全面考虑建设成本和维护费用的经济性,追求最佳的性价比。 4. 系统考量:在选择量测设施时,需要综合考虑水头损失、管理水平、建设投入、运行维护成本及计量精度等多个因素,确保方案的安全性、实用性、简便性、耐用性,并控制初期投入。 5. 前瞻性:在满足上述原则的同时,结合国家对灌区现代化建设的要求,选型时可适度超前,预留一定的技术升级空间。 目前而言,主流监测设备主要分为以下几种: 1.超声波流量计
再说太阳能供电,顾名思义就是利用太阳能对设备进行供电,因为灌区计量设施大多分别在偏远的野外,周围可拉电线的地方不多,且流量计量设施日常供电量并不高,因此这也是灌区计量设施的主要供电方式。
太阳能供电需要根据计算结果选择适合的太阳能板和蓄电池。
假定一个监测设备的日均功率是10W,以当地地区的日均有效日照时长(4小时)、太阳能控制器的转换率(0.9)蓄电池的放电深度(0.87),以及连续阴雨天的天数(5天)来计算所需的太阳能板总功率和蓄电池容量。
太阳能板功率:=设备总功率*24/日照时长/控制器转换率;
w=10*24/4/0.9=66.67w。
蓄电池:=设备功率*24/12*连续阴雨天供电天数/电池放电深度;
计算每天的能量需求:
总功率=10w。
每天的能量需求=总功率×每天小时数=10W×24h=240瓦时(Wh)。
计算5天的总能量需求:
5天能量需求=每天的能量需求×5=240Wh×5=1200瓦时(Wh)。
蓄电池放电系数为0.87;
实际蓄电池容量=总能量需求÷放电续数=1200Wh÷0.87≈1379瓦时(Wh)。
安培时(Ah)=电压(V)/瓦时(Wh)
安培时=1379Wh/12V≈115Ah
因此,储备留有15%的供电冗余,可配置100W的太阳能板和140AH的蓄电池。
目前通讯方式主要有:4G传输、光纤传输等。
由于灌区流量监测设备数据量级一般为KB,传输量较小,因此在实际应用中通常以4G传输作为主要手段。
通常来讲,我们在立杆上会布置一个设备箱,这个设备箱中除了放置一些防雷浪涌设备外,最主要的是放置数据遥测终端(RTU)。
这个遥测终端设备就是我们用来传输灌区流量监测设备的工具,其内部含有流量卡,有点类似我们的手机,当有监测数据需要进行远程传输时则消耗流量。