明渠多层时差法测流系统

1.1概述

 LSC系列箱式超声波明渠流量计是江苏聚邦自动化科技有限公司依据SL/186-1997《超声波流速仪》、GB/T11826.2-2012《流速流量仪器第2部份：声学流速仪》、GB/T21303-2007《灌溉渠道系统量水规范》等国 家规范，自行研制与生产的一款针对明渠渠道流量检测的专业设备，具备测量精度较高、安装与维护简单和使用寿命长等特点。

 

多层时差法流速仪是利用多组超声波换能器分层（每层一对）安装于灌渠二侧。通过采集控制器分时的控制每层的超声波换能器相向交替收发超声波。通过检测超声波在水中顺流和逆流传播的时间差来间接的算出水的流速。其每层的流速为：

式中：V为层流速，C为超声波在水中的传播速度，△t为超声波在该层顺逆流的时差，X为同层的超声波换能器在水流方向上的距离。

通过分层的算出各自的流速进而可以算出该断面的平均流速，采集仪得到这个流速后结合液位传感器测出的液位及箱体的固有尺寸算出过流断面积进而计算出断面的流量。

1.3设备组成（见示意图）

本套测流设备主要由箱式超声波明渠流量计（内含多对超声波换能器、采集控制器、高精度电子水尺）、传输模块和供电单元组成。

 

图：系统组成示意图

1.4产品特点

我司通过对国 内外诸多厂家的明渠测流设备功能与特点的统计与分析，总结出普遍存在诸多问题后（如：渠道结构多样性、水质较差，漂浮物较多、淤泥沉淀和阻水等情况），为了能解决传统产品的局限性，针对性的设计与研发了本测流系统，经过在诸多项目中的实际应用，取得了***的应用效果。

多层次结构：本测流系统采用多层结构，通过测量不同水深的层流速，并多次取值，通过数据建模方式用数学的方法求得平均流速，具有极高的准确性；

箱式结构：多层超声波换能器组和水位计及采集控制器均嵌入一个箱体内免去了现场安装时需要换能器对准与接线的难度，同时箱体的入水口采用喇叺口式结构起到不阻水、减少水草、漂浮物等附着，大大减少了维护工作量；

由于本测流系统采用多层传感器结构，运行一段时间后可建立层流速分布模型，即使某层出现故障本设备依旧可以正常的工作。

所用超声波换能器采用大功率驱动，具有超强的信号发送能力和较高的接收灵敏度，在较恶劣的环境下也能正常工作。

防护等级：水下工作设备均采用IP68防护。

2技术参数

2.1、测量渠宽：0.4米∽1.6米（见规格型号表）

2.2、测量渠深：0.4米∽1.6米（见规格型号表）

2.3、流量测量范围：见规格型号表

2.4、测量误差：±2%

2.5、水位测量：高精度电子水尺、误差：±2.5mm

2.6、供电电源：DC12V

2.7、功耗：不大于60mA(不含电子水尺），不大于80mA(含电子水尺）

2.8、通讯接口：RS485 MODBUS协议

2.9、防护等级：IP68

三、安装与接线

1、安装（见安装示意图）

   将箱体直接嵌入到被测渠道中，箱体要尽量垂直，箱体二侧与渠道用水泥直接封死并抹平即可。

 

2、接线：、

流量计输出共四芯线，其中红色线接电源12V正，黑色线接电源12V负，

黄色线接RS485A，兰色线接RS485B。

四、使用与维护

1、当安装与接线完毕设备即可使用，因所有换能器、采集控制器、水尺均内嵌入箱体且出厂前均进行过实流标定在实际使用中不需进行其它设置与调整。

2、设备在使用中一般不需要进行特别的维护，但是长年的使用会因为水质或渠道的原因会在渠中会有沉淀及其它杂物，当管理人员在平台上或现场发现水位与流量不正常时应及时观察换能器上是否有杂物遮挡，水位低层是否有大量的泥沙沉积，如果有进行清理即可。

3、设备工作时会接有无线传输装置RTU，当无数据上传时可检查RTU内的流量卡是否还有流量，系统供电是否正常，与RTU接线是否正常并进行相应的处理

五、附录（通讯协议）

1、通讯参数设置：

   波特率：9600，数据位：8位，停止位：1，校验位：无校验

   通讯协议：MODBUS  RTU协议。地址：FF

   功能代码：读数据03H，写数据06H

2、寄存器分配列表：

寄存器地址 说明 寄存器数量 数据类型 读/写 单位

00H 设备地址 1 整型 R/W

07H 水位 1 整型 R mm

09H 瞬时流速 1 整型 R mm/s

0AH 瞬时流量 1 整型 R dm3/s

0CH～0CH 累计流量 2 长整型 R m3