传感智库丨如何监测城市排水管网流量

当前，我国仍处在“七上八下”主汛期。今年汛期，我国南方地区汛情、灾情严重，特别是6月份以来，西南地区到长江中下游地区普遍遭受了严重洪涝灾害，致使许多城市出现了严重的内涝，给人民群众生命财产安全和生产生活带来了很大影响和损失。

由于强降水或连续性降水超过城市排水管网的排水能力，致使城市产生内涝积水灾害。为了及时准确地掌握城市给排水管网的运行特征，需要对其液位、流速及流量等多种基本运行参数进行测量，获取连续的液位、流速及流量数据，掌握其变化规律；通过这些基础数据的瞬时分析、统计计算、模型模拟等，可以全面地进行系统现状诊断与评估，为各项研究工作的开展奠定坚实的数据基础。城市排水管网流量在线监测系统，可以实现对城市排水管网中的地下水流量实时监测，并利用监测数据辅助排水管网的管理与维护。

系统架构

城市排水管网流量在线监测系统是以流量监测仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量、自动控制技术、计算机应用技术，以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性在线自动监测系统。

系统主要由现场采集单元、数据处理单元（测量主机）、通信网络和监控中心数据服务平台组成。系统由声学多普勒流量计测量流体流速、水位、水温和流量，遥测终端机RTU将数据通过3G/4G/GPRS/SMS网络传输至流量监测中心，监测中心结合相应的监控及分析软件可实时对现场数据可视化监测，实现系统运行无人值守、有人管理的模式。

系统拓扑图

系统核心产品

一、H1688声学多普勒流量计

系统中使用的H1688声学多普勒流量计是一款性价比非常高的接触式声学多普勒测流设备，具有微功耗、高精度、宽量程等特点，操作简便，尤其适用于浊度大于20mg/L的流体流量测量，同系列产品也可应用于固液两相流的流量测量。其功能和特点如下：

1、多样数据采集：

可同时检测流量、流速、水位、水温等多种参数；

2、断面流速测量：

特殊的结构设计，可以覆盖不同纵深的流速，更接近于断面流速；

3、测量精度高：

高精度算法保证测量结果稳定并具有毫米级别的速度分辨率；

4、结构设计独特：

通过专利保护的结构设计，有效防止淤泥堵塞关键测量部位，减少流量计的维护工作；

5、低功耗设计：

嵌入式软硬件整体低功耗设计、先进的电源管理策略及科学的工作模式切换；

6、应用场景广：

浊度大于20mg/L的满管和非满管流量测量均可；

7、防护等级高：

IP68防水防尘等级，可满足各种不同应用场合；

8、电路异常保护：

有过电压保护、浪涌电压保护及电源极性反接保护，避免操作失误引起的电气损坏。

二、H1611多功能综合测量仪

H1611多功能综合测量仪是一款便携式的手持综合测量仪器，主要是配套宏电H1688声学多普勒流量计使用，具有2.8寸LCD显示及7键薄膜操作按键，可通过薄膜按键及LCD屏配置H1688的流速及流量参数，通过LCD屏实时显示H1688声学多普勒流量计的测量数据。具体功能如下：

1、设备管理：

支持打开设备后通过薄膜按键对设备进行操作，进行参数查询、配置、重启、格式化 Flash 等操作。

2、配置界面：

2.8寸LCD配置显示界面，主页面显示时间、充电状态、当前水位、流速、瞬时流速、瞬时流量等参数。

3、低功耗设计：

嵌入式软硬件整体低功耗设计、先进的电源管理策略及科学的工作切换模式。

4、应用场景广：

配套 H1688 声学多普勒流量计/H1600雷达水位计/H1506气泡式水位计等，可适用于各种野外环境下的测量，例如城市排水管网、河流以及渠道的流速监测等。

5、电路异常保护：

有过电压保护及电源极性反接保护，避免操作失误引起的电气损坏。

6、电源供电：

采用内置式可充电锂电池工作，充电后可连续工作 3 小时左右，使用外部充电器可实现不间断测量。

城市排水管网流量在线监测系统运行维护简单方便，能很好地满足流量的实时连续监测和远程监控的要求，便于管理人员能够及时准确地掌握其管网排水水流量状况，实现流量自动实时监测、远程监控的目的。