明渠多普勒式超声波流量计说明书

一、设备概述

明渠多普勒式超声波流量计是一款用于明渠水文监测的专业设备，能够实现水位、流速、流量及环境温度等参数的自动采集、传输与展示。该设备整合了传感器技术、数据通信技术及能源管理技术，适用于主干渠、河道等场景的水量监测，可接入水量监控信息化系统实现统一管理，便于通过电脑终端或移动应用查询、分析监测数据。

二、测量原理

该流量计基于多普勒效应与速度面积法设计。工程师解释，设备工作时会向流体发射特定频率的超声波，超声波在接触流动介质中的颗粒或气泡后发生反射，反射波的频率因介质运动而产生偏移，即多普勒频移。通过计算频移值可直接获取流体的流速数据，再结合水位传感器测得的过流断面面积，依据速度面积法公式即可推导得出瞬时流量。这种原理使得设备在复杂水流条件下仍能保持较高的测量稳定性。

三、技术参数

流速测量：范围为 0.02-5m/s（可根据实际需求扩大），测量精度达 ±1%±0.01m/s 同时分辨率保持 1mm/s，能精准捕捉水流速度的细微变化。

水位测量：范围 0-10m（可扩大），精度控制在 ±1cm 且分辨率为 1mm，确保对水位变化的精确感知。

流量测量：范围 0.001-999999999m³/h，精度因断面形态有所差异通常在 ±2-3% 之间，分辨率为 0.001m³/h，满足不同流量规模的监测需求。

温度测量：覆盖 - 20-65℃范围，精度 ±0.5℃且分辨率 0.1℃，可同步监测水体温度环境。

供电与功耗：支持 9-24V 宽电压供电，功耗≤0.5W，适合搭配太阳能供电系统实现长效运行。

数据与接口：数据刷新频率为 1HZ，采用 RS485 Modbus 接口进行数据传输，配备 4 芯电缆 + 1 芯导气管，外壳采用 ABS 材质制作，外形尺寸为 220mm×70mm×33mm（L×W×H）。

环境适应性：防护等级达 IP68，可在 - 20-65℃（不结冰）环境下稳定工作，标配 20 米专用线缆以适应不同安装场景。

四、系统组成

设备系统由流量计主体、遥测终端、供电系统、数据传输模块及可选图像采集设备构成。遥测终端作为核心控制单元，具备数据采集、存储与转发功能，其存储容量为 16M flash+512M TF 卡（可扩展至 256G），支持 6-30V 电压输入且静态电流 < 1mA（12V）、待机工作电流 < 10mA（12V），配备多路输入输出接口及内置 4G 通信模块，能高效处理并传输监测数据。供电系统可选用太阳能供电（含太阳能板、蓄电池、充电控制器）或市电供电，搭配电源防雷器与信号防雷器保障电路安全。可选图像采集设备具备夜视功能，可辅助记录现场水流状况，其工作温度范围 - 40-85℃且防水等级 IP67，能适应复杂户外环境。

五、安装规范

安装位置需选择渠道顺直段以保证监测代表性，支架制作与固定需结合现场地形地质条件，确保牢固可靠尤其在高流速区域需进行加固处理防止设备被冲毁。电缆线需穿镀锌钢管敷设以避免外部损伤，机箱立杆应设置于渠道外侧。若线缆长度不足需接线时，水下接线需联系专业技术人员处理可预留长线缆或使用专用接线装置，陆上接线可采用普通 RVV4 芯线缆同时需用防水透气塞密封导气管且不得置于水中。市电供电时，线缆长度 100m 内可选用 RVV31mm 规格，超过则需采用 1.5mm-2mm 规格；流量计线缆 20m 内用 RVV40.5mm，20-50m 用 RVV4*1.0mm，更远距离需咨询技术人员。

六、数据处理与传输

遥测终端接收流量计采集的原始数据后进行解码、校验与分析，再按照 SL651-2014 水文通讯规约将处理后的数据通过 4G 网络传输至管理平台。管理平台基于 SQL Server 数据库存储数据，采用 B/S 架构支持多终端访问，可展示全部站点实时数据、单个站点历史数据，生成报表、曲线及 GIS 地理信息图表，实现单站多数据对比、多站数据对比及数据导出等功能。技术人员说明平台设计遵循规范先进性、安全可靠性等原则，具备良好的集成扩展性可满足未来增加监测站点或扩展业务功能的需求。

七、维护与注意事项

设备运行期间需定期清理水中垃圾防止其缠绕支架影响测流精度，维护人员应检查支架牢固性、线缆密封状况及防雷装置有效性。太阳能供电系统需定期清洁太阳能板以保证发电效率，蓄电池需检查电量与续航能力。设备工作温度需控制在规定范围，低温环境需采取防冻措施避免结冰影响传感器性能。平台参数设置与修改需由专业人员操作，确保数据采集频率、传输间隔等参数符合监测要求。若发现设备故障或数据异常，应及时联系技术支持人员进行排查与维修。