流量监测设备介绍

目前市场上， 排水管网环境中接触式测量方式中常见的监测设备主要是多普勒超声波流量计，非接触式测量方式主要是雷达超声波双模流量计。

1、多普勒超声波流量计（接触式）

超声波多普勒流量计是应用声学多普勒原理，采用超声波换能器，用超声波测量水体流速，进而根据相关公式计算出流量。

优势：测量精度高，量程宽；流体适应性较强，适合中小管路；可测满管与非满管。

缺陷：

1） 由于该种设备需要放入水体中进行监测的，但排水管道空间狭窄且井下环境具有有毒气体且下井安装十分危险，所以安装在排水管道中十分困难。

2） 排水管网水环境中有淤泥、油污、漂浮物等情况，淤泥、油污和漂浮物会将传感器探头覆盖，导致该种设备无法正常工作，从而无法得到有效监测数据。所以此类产品在排水管网环境下维护频次高。

图1 多普勒超声波流量计

2、复合型流量计（接触+非接触式）

雷达超声波双模流量计是一种采用接触式+非接触式两种工作模式的新型流量监测产品，由雷达测流模块、超声波测流模块、水位测量模块等组成。

流速采用雷达、超声波多普勒效应原理。针对水位，采用雷达测量方式，监测管道内水位信息。

通过预先设定的管道断面参数，根据流量计内置的水力模型，采用流速面积法公式，求得流量。

优势：量程范围宽；低功耗；体积小巧不影响监测；产品耐腐蚀；安装维护简单方便；在管网浅流、非满管时，采用雷达非接触测量的方式，减少维护量；在管网过饱和、满管状态时，切换接触式测量方式，保证测量数据的连续性；水体流态稳定的断面即可安装；后期无需经常性维护。

图2 雷达超声波双模流量计

由于排水管道内含有大量的淤泥、油污和垃圾等漂浮物，使得多普勒超声波流量计被淤泥和油污覆盖和被垃圾缠绕等频繁出现，这些问题导致多普勒超声波流量计需要频繁的维护和保养，导致人力成本和维护成本居高不下，同时也无法起到很好的在线监测作用。而单独雷达流量计，不能“满管测量”这个硬伤，与现阶段国内管网全周期流量监测需求相矛盾。

非满管用雷达，满管用超声波这种组合型的流量监测产品，解决了满管不能测量的问题。同时设备顶部安装，产品的维护工作也会大大减少。针对管网这一特殊场景下，是最优的选择。

当管网未满管时，采用雷达非接触式测量方式。通过预先设定的断面参数， 根据流量计内置的水力模型，将测得表面流速转化为断面平均流速，通过实测水 位，流量计结合断面参数计算出过水断面面积。根据流速面积法公式，计算得出流量。如下图所示。

流量计测流量示意图

当管网水位上升时，设备浸入水中，采用超声波接触式测量方式测量流速信息，结合压力式水位计测量的水深数据，同样通过流速面积法公式，最终计算设备半淹没及满管运行时的流量。

流量计测流量示意图

通过将两种工况下的流量进行叠加计算，最终可计算出管网的流量数据。实现对管网全状态下的流量实时监测。

流量站点安装设计

流量监测站、水位监测站由供电方式不同区分不同设计方案，正常可采用光伏供电时优选光伏供电设计，在无法光伏供电可采用电池供电方式。

光伏供电一次安装可实现长久供电，有部分施工安装工作；电池供电，安装简便，无法长久持续供电需要定期更换电池包后期有维护工作。

1、方案示意图：

流量监测站（光伏供电）

多普勒超声波流量计（接触式）  

复合型流量计（接触+非接触式）

流量监测站（纯电池供电）

多普勒超声波流量计（接触式）   

复合型流量计（接触+非接触式）