一．引文

灌區(qū)信息化建設(shè)把流量監(jiān)測(cè)視作水資源調(diào)度與高效利用的核心環(huán)節(jié)，水利工程技術(shù)人員在長(zhǎng)期實(shí)踐中把渠道流量、流速、水位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的穩(wěn)定采集與智能傳輸作為系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)，這類監(jiān)測(cè)設(shè)備被廣泛應(yīng)用于大中型灌區(qū)、小型渠系與田間管網(wǎng)，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉與精細(xì)化配水提供可靠數(shù)據(jù)支撐。灌區(qū)流量監(jiān)測(cè)設(shè)備依托聲學(xué)、電磁學(xué)與力學(xué)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，設(shè)備與灌區(qū)渠系結(jié)構(gòu)相適配，在復(fù)雜水流條件下保持測(cè)量連續(xù)性與準(zhǔn)確性。

二．監(jiān)測(cè)原理

渠道流量監(jiān)測(cè)多采用多普勒超聲波流量計(jì)，是利用聲波在流體中傳播的多普勒效應(yīng)，通過(guò)測(cè)定流體中運(yùn)動(dòng)粒子散射聲波的多普勒頻移，即可得到流體的速度，結(jié)合內(nèi)置壓力式水位計(jì)，利用速度面積法，即可測(cè)量液體的流量。電磁流量傳感器依托法拉第電磁感應(yīng)定律工作，導(dǎo)電水流在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)大小與水流平均流速呈正比，傳感器把電動(dòng)勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)而得到流量數(shù)據(jù)。堰槽式測(cè)流裝置依靠標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)水?dāng)嗝鎸?shí)現(xiàn)流量換算，水流通過(guò)堰口或槽體時(shí)形成穩(wěn)定水位與流速關(guān)系，水位數(shù)據(jù)被采集后可通過(guò)理論公式直接計(jì)算對(duì)應(yīng)流量，這類結(jié)構(gòu)被大量應(yīng)用于規(guī)則渠段與計(jì)量控制點(diǎn)。明渠雷達(dá)流量計(jì)采用非接觸式測(cè)量方式，設(shè)備向水面發(fā)射微波信號(hào)并接收反射回波，設(shè)備根據(jù)回波延時(shí)與頻率變化同時(shí)獲取水位與流速信息，因而在多泥沙、有漂浮物的渠段中仍可正常工作。

三．技術(shù)參數(shù)

灌區(qū)流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能指標(biāo)被行業(yè)按照灌溉工程規(guī)范統(tǒng)一設(shè)定，多普勒流速測(cè)量范圍通常覆蓋0.02m/s至5m/s，測(cè)量精度控制在±1%，分辨率可達(dá)1mm/s。水位測(cè)量量程適配0m至10m的灌區(qū)渠道深度，測(cè)量誤差不超過(guò)±1cm，采樣頻率可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求在5分鐘至30分鐘區(qū)間調(diào)整。設(shè)備工作電壓以12V或24V直流為主，整機(jī)功耗被控制在低功耗水平，待機(jī)電流降至微安級(jí)別，適合野外長(zhǎng)期無(wú)人值守運(yùn)行。數(shù)據(jù)傳輸單元兼容公用網(wǎng)絡(luò)與專用無(wú)線通信協(xié)議，數(shù)據(jù)可被實(shí)時(shí)上傳至灌區(qū)管理平臺(tái)，本地存儲(chǔ)容量可保障至少3個(gè)月歷史數(shù)據(jù)不丟失。設(shè)備防護(hù)等級(jí)達(dá)到室外工程標(biāo)準(zhǔn)，可在-20℃至65℃環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，同時(shí)具備防雷、防浪涌與抗電磁干擾能力，適應(yīng)灌區(qū)野外復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境。

四．技術(shù)優(yōu)勢(shì)

雷達(dá)流量計(jì)非接觸式測(cè)量結(jié)構(gòu)使設(shè)備不易被渠道內(nèi)泥沙、雜草與漂浮物影響，維護(hù)人員無(wú)需頻繁下渠清理進(jìn)而降低運(yùn)維工作量。低功耗設(shè)計(jì)搭配太陽(yáng)能供電系統(tǒng)使設(shè)備在無(wú)市電區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，連續(xù)陰雨天氣下續(xù)航能力可滿足一周以上工作需求，因而大幅提升灌區(qū)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的覆蓋范圍。一體化集成結(jié)構(gòu)把傳感器、采集模塊、傳輸單元與供電系統(tǒng)整合為整體，現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試周期顯著縮短，工程人員可快速完成點(diǎn)位布設(shè)。多參數(shù)同步采集能力使設(shè)備在輸出流量數(shù)據(jù)的同時(shí)獲取水位、流速、水溫等信息，數(shù)據(jù)被平臺(tái)統(tǒng)一解析與處理，為灌區(qū)水量分配提供多維依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議使監(jiān)測(cè)終端可被接入各級(jí)灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)共享與遠(yuǎn)程控制能力使調(diào)度人員及時(shí)掌握渠系運(yùn)行狀態(tài)，異常流量或水位波動(dòng)可被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并推送預(yù)警信息。

五．應(yīng)用場(chǎng)景

干渠、支渠等骨干輸水渠道被布設(shè)固定式流量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，設(shè)備連續(xù)采集斷面流量數(shù)據(jù)，為灌區(qū)水量調(diào)度與總量控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。斗渠、農(nóng)渠等配水渠道安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備后可實(shí)現(xiàn)分水計(jì)量，管理人員把各渠段配水流量與實(shí)際用水量進(jìn)行比對(duì)，優(yōu)化配水策略并減少滲漏損失。泵站出口與閘門上下游位置被設(shè)置流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提水流量與過(guò)閘流量，使調(diào)度人員精準(zhǔn)控制啟閉程度，保障輸水過(guò)程穩(wěn)定高效。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田示范區(qū)把流量監(jiān)測(cè)與水肥一體化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)作物需水規(guī)律調(diào)整供水流量，使灌溉水利用效率有所提升。小型農(nóng)田與末級(jí)渠系采用輕量化監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)備以低成本、易安裝為特點(diǎn)，擴(kuò)大計(jì)量覆蓋范圍并補(bǔ)齊基層用水計(jì)量短板。

六．總結(jié)

灌區(qū)流量監(jiān)測(cè)技術(shù)在信息化建設(shè)中持續(xù)發(fā)揮基礎(chǔ)支撐作用，傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)與智能算法的深度融合使監(jiān)測(cè)設(shè)備向微型化、智能化、低功耗方向發(fā)展。設(shè)備測(cè)量精度與環(huán)境適應(yīng)性將被進(jìn)一步提升，數(shù)據(jù)采集與傳輸效率持續(xù)優(yōu)化，灌區(qū)管理部門可依托完整的流量監(jiān)測(cè)體系實(shí)現(xiàn)從水源到田間的全流程計(jì)量管控，為建設(shè)節(jié)水高效、精準(zhǔn)管控的現(xiàn)代化灌區(qū)提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)保障。