主河槽遷徙后高中低水位的全時(shí)段采集方法應(yīng)用

李俊嶺

（安徽沃特水務(wù)科技有限公司 合肥 230601）

1 問(wèn)題提出

2019年8月，安徽省水利廳正式提出到2020年，實(shí)現(xiàn)全省小型水庫(kù)雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)全覆蓋。因此，早期的河道水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于河流沖淤造成的主河槽的位置遷徙，造成自計(jì)井不能監(jiān)測(cè)低水位的情況需要解決（凡是具有自計(jì)井的河道肯定都是流域面積較大的河道）。本文介紹了在安慶相關(guān)水文站成功實(shí)施的主河槽遷徙后的低水位采集方法。沙河埠站于1954年4月23日設(shè)為水位站，1967年1月1日斷面上遷1km 并改為水文站。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、降水、懸移質(zhì)輸沙率。測(cè)驗(yàn)河段為砂質(zhì)河床，沖淤變化劇烈。該站采用凍結(jié)基面，減1.945m即為黃?；妗y(cè)驗(yàn)河段順直長(zhǎng)度200m，河寬245m 左右。

2 實(shí)現(xiàn)方法

低水位的時(shí)候采用雷達(dá)電子水尺采集，中、高水位采用原來(lái)的自計(jì)井，也就是浮子水位計(jì)采集。其中的雷達(dá)電子水尺是完全防水密閉的。具體原理就是在現(xiàn)有產(chǎn)品平臺(tái)采集基礎(chǔ)上，增加一路雷達(dá)電子水尺，然后在結(jié)合軟件綜合判斷就能解決豐水期和枯水期，也就是高、中、低水位的全時(shí)段水位采集問(wèn)題。

在采集水位的時(shí)候，同時(shí)采集兩個(gè)水位傳感器的數(shù)值，然后根據(jù)設(shè)定的水位切換數(shù)值，看采集的低水位傳感器的數(shù)值是否大于設(shè)定的水位切換值，若小于和等于，則取低水位傳感器值作為綜合后的水位值，若大于，則取設(shè)定的水位切換數(shù)值加上中、高水位傳感器的值，作為最終綜合后的水位值。原理框架圖見(jiàn)圖1。

3 技術(shù)原理

3.1 雷達(dá)電子水尺

其工作原理是：雷達(dá)式電子水尺是基于TDR 時(shí)域反射和ETS 等效時(shí)間采樣技術(shù)的接觸式雷達(dá)水位計(jì)，俗稱(chēng)雷達(dá)式電子水尺，或雷達(dá)水尺。電子倉(cāng)發(fā)射微波脈沖，沿著導(dǎo)波桿傳輸。當(dāng)微波遇到水面時(shí)，反射波沿導(dǎo)波桿傳回電子倉(cāng)，超高速計(jì)時(shí)電路精確計(jì)算出傳導(dǎo)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)水位的精確測(cè)量。雷達(dá)式電子水尺，是工業(yè)測(cè)距雷達(dá)在水位測(cè)量領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電子水尺向高精度（毫米級(jí)），大量程（30m），高可靠，安裝簡(jiǎn)便，免維護(hù)的技術(shù)跨越。雷達(dá)式電子水尺通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接口，與計(jì)算機(jī)、PLC 等連接，也可以與相應(yīng)的顯示、記錄、控制裝置（如RTU）連接，構(gòu)成水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1 原理框架圖

3.2 浮子水位計(jì)

其工作原理是：浮子式水位計(jì)使用浮子感知測(cè)量水位的變化，工作狀態(tài)下，浮子平衡錘與懸索連接牢固，懸索懸掛在水位輪的“V”形槽中。平衡錘起拉緊懸索和平衡作用，調(diào)整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。當(dāng)水位上升時(shí)，浮子產(chǎn)生向上浮力，使平衡錘拉動(dòng)懸索帶動(dòng)水位輪作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，水位編碼器的顯示讀數(shù)增加；水位下降時(shí)，則浮子下沉，并拉動(dòng)懸索帶動(dòng)水位輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，水位編碼器的顯示器讀數(shù)減小。該儀器的水位輪測(cè)量圓周長(zhǎng)為32cm，且水位輪與編碼器為同軸聯(lián)接，水位輪每轉(zhuǎn)一圈，編碼器也轉(zhuǎn)一圈，輸出對(duì)應(yīng)的32 組數(shù)字編碼。當(dāng)水位上升或下降，編碼器的軸就旋轉(zhuǎn)一定的角度，編碼器同步輸出一組對(duì)應(yīng)的數(shù)字編碼（二進(jìn)制循環(huán)碼，又稱(chēng)格雷碼）。不同量程的儀器使用不同長(zhǎng)度的懸索能夠輸出1024～4096 組不同的編碼，可以用于測(cè)量10～40m 水位變幅。

3.3 水文遙測(cè)終端機(jī)

水文遙測(cè)終端機(jī)是一種應(yīng)用于水文監(jiān)測(cè)的設(shè)備，主要對(duì)降雨量、水位、墑情等要素進(jìn)行采集，存儲(chǔ)，將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器平臺(tái)的一種低功耗儀器設(shè)備。該設(shè)備一般應(yīng)用于野外且無(wú)人值守，采用太陽(yáng)能電池板+電池供電的組合方式，分布范圍廣，站點(diǎn)繁多，數(shù)據(jù)傳輸一般采用2G/3G/4G 通信方式。

4 結(jié)語(yǔ)

該方案是在已有水位采集系統(tǒng)上升級(jí)改進(jìn)，使產(chǎn)品應(yīng)用功能在任意低、中、高水位情況下都能使用，彌補(bǔ)了改建自計(jì)井的代價(jià)高、周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，具有很強(qiáng)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。該方案技術(shù)成熟且已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用4年。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察運(yùn)用，此方案穩(wěn)定可靠，具有重大推廣意義，相信推廣后定會(huì)實(shí)現(xiàn)其巨大的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值■