一、系統(tǒng)應用背景
河流懸移質泥沙含量(含沙量)是重要的水文參數(shù)之一,河流含沙量監(jiān)測對于水利水電工程建設,水資源開發(fā)利用,水土流失治理,工農(nóng)業(yè)取水用水,水文預報等意義重大。目前水文上測量河流含沙量的主要方法是:人工取樣,使用烘干法測量含沙量。該方法從樣品的采集到分析,均需要大量人力,物力和時間的投入,而且測量周期長,操作過程繁瑣,勞動強度大,難以實時,在線監(jiān)測河流含沙量的變化。
近年來隨著新產(chǎn)品新技術的不斷引進,針對河流泥沙的監(jiān)測積累了一些經(jīng)驗,取得了一些進展。目前,由我司研發(fā)的JBNS-100型 全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)已正式投入使用,本套系統(tǒng)可以實現(xiàn)了含沙量和輸沙率的實時在線監(jiān)測。
二、全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介
JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由泥沙傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)(含RTU)、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理軟件和安裝支架等組成。
傳感器滿足《水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監(jiān)督檢驗測試中心》水文儀器特性要求。
2.1系統(tǒng)特點:
v 可直接輸出測點泥沙含量值、水深、溫度值;
v 自動計算斷面平均含沙量與輸沙率,24小時連續(xù)在線監(jiān)測;
v 支持整合多個斷面泥沙傳感器數(shù)據(jù);
v 建立泥沙與水位、流量等相關的關系線;
v 直接生成水文規(guī)范報表,可直接參與資料整編。
2.2測量原理
本套系統(tǒng)所使用的傳感器基于組合紅外吸收散射光線法,通過逆投影成像技術,可以連續(xù)精確測定水體中的懸移質泥沙含量。按照紅外散射光線技術不受色度影響測定懸移質泥沙含量,可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。
2.3 JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測儀
JBNS-100型 測沙傳感器基于組合紅外吸收散射光線法,通過逆投影成像技術可以連續(xù)精確測定水體中的懸浮泥沙含量。按照紅外散射光線技術不受色度影響測定泥沙含量濃度值,即可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。根據(jù)使用環(huán)境可以選配帶自清洗功能和保護裝置。
傳感器突出特點:
? 傳感器采用多光束紅外散射光逆投影成像技術結合TES91算法;音叉震動與電磁感應技術(高量程);
? 內設自診功能,保證數(shù)據(jù)準確;
? 可選配清潔刷自動清洗功能,減少傳感器維護量;
? 數(shù)字化傳感器,抗干擾能力強;
? 泥沙同質性標定與分析識別;
? 低量程范圍:0-45 kg/m3/120kg/m3,高量程范圍:5kg-2500kg/m3,可定制型號和量程,滿足不同測驗環(huán)境要求。
表1 JBNS-100型 泥沙傳感器規(guī)格
規(guī)格 | 詳細信息 |
尺寸 | 直徑90mm*長度 478mm |
重量 | 6KG |
主要材料 | 機身:鈦合金+POM+316L不銹鋼 |
O型環(huán):氟橡膠 | |
線纜:PVC | |
防水等級 | IP68/NEMA6P |
測量范圍 | 0.001kg/m3-120kg/m3,可根據(jù)定制量程 |
測量精度 | 誤差小于測量值的±5% |
耐壓范圍 | ≤0.3Mpa/0-30m水深標配,最大到50米 |
流速 | ≤5.0m/s |
存儲溫度 | -25到85℃ |
測量環(huán)境溫度 | 0到55℃ |
校準 | 斜率校準/多點校準 |
傳感器線 | 標準整體電纜,可定制 |
深度傳感器 | 量程:0-100M,精度:0.01M |
溫度傳感器 | 量程:-20℃-120℃,精度:0.1℃ |
電源 | DC12V |
輸出 | 通過6mm抗拉屏蔽線纜輸出數(shù)字信號 |
顯示輸出 | 本地觸摸屏顯示,遠程WEB端顯示,手機APP查看 |
軟件 | 可實時顯示測量值并保存,可與系統(tǒng)報表對接 |
2.4數(shù)據(jù)采集與分析主機(含RTU功能)
系統(tǒng)主要功能如下:
(1)能自動采集及處理測沙傳感器監(jiān)測到的泥沙數(shù)據(jù),并根據(jù)泥沙-斷沙率定公式自動計算斷面平均含沙量,支持導入斷面流量數(shù)據(jù),自動計算斷面輸沙率,對泥沙進行24小時連續(xù)在線監(jiān)測,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的準確性、完整性、及時性和可靠性;
(2)可同時接收多個水文站(或監(jiān)測斷面)的泥沙含量數(shù)據(jù),每個水文站(或監(jiān)測斷面)可同時支持多個JBNS-100型 傳感器;
(3)統(tǒng)計分析:實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)可自動傳輸并存儲在中心數(shù)據(jù)庫,并可進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,可生成逐日平均懸移質輸沙率表和逐日平均含沙量表等符合《水文資料整編規(guī)范》的多種報表,與Excel無縫對接;
(4)遠程控制:遠程修改參數(shù),異常數(shù)據(jù)報警等,同時可根據(jù)用戶要求定制功能。