水测家移动缆道雷达波测流系统安装调试方案

    水测家SCJ-ZDLL01自动缆道雷达波测流系统由缆道塔架、自动运行车、雷达流速仪、遥测终端机、LORA电台、水位计、供电系统以及充电桩组成。设备采用低功耗设计，采集时间可以设置，同时设备支持在线值守，随时召测。 遥测终端机集成4G通讯模块，同时支持有线以太网接入，设备支持远程设置与召测功能，广泛应用于中小河流的在线测流，为大江大河高洪水位时提供全天候的在线监测。

一：设备的组成以及工作原理

1、设备清单

雷达在线流量监测站单个站点所包含的主要设备如下表所示：

监测仪器应根据监测项目来选择，传感器的选择应本着技术先进、经济合理、性能可靠适用、长期稳定并满足监测要求的原则。具体的传感器选型原则如下：

1.先进性原则：根据监测要求，选用技术成熟、性能先进的传感器，实现数据的自动化采集；

2.可靠、适用性原则：选择合适的传感器，保证系统在长期运行中的可靠耐用，经济实用；

3.耐久性原则：选用经久耐用的传感器，具有防水、防潮、抗雷电等性能，能在复杂的环境条件长期稳定和正常工作；

4.可维护：可扩展原则。传感器易于维护和更换，并能在后期根据需要进行删减或增加；

5.精度合适、经济合理原则：根据监测精度需要，满足精度适中的仪器，兼顾性能和经济；

1.1、雷达流速仪

供电范围：直流12V/24V（极限DC9-28V）建议DC12V

工作电流：平均电流<18mA@DC12V25℃

工作温度：-30℃~70℃

存储温度：-40℃~85℃

流速范围：0-65m/s(可设置范围0-18m/s;0-36m/s;0-65m/s),默认0-18m/s

流速精度：1%(1m以内精度±1cm/s)

流速分辨率：1mm/s

防水等级：IP68

电源保护：防反接保护,静电放电保护

极限工作温度：-35℃~80℃

通讯接口：RS485接口(波特率9600,8,N,1),有效传输距离1000m(>300m需要外接150Ω匹配电阻)

通讯协议：标准Modbus-RTU协议,功能码03H

测流雷达频率：24GHz

测流天线波束角：水平方向12°，垂直方向25°

尺寸：100x100x38mm

重量：0.55Kg(不含线缆与支架)

1.2、雷达水位计

型号：SCJ - LD40

品牌：WTRExpert (水测家)

量程：0 - 40m，可满足多种不同水域深度测量需求，无论是较浅的河渠，还是深度较大的水库、湖泊等，都能精准覆盖。

供电范围：直流 12V/24V（极限 DC 6 - 28V），建议 DC12。宽幅的供电范围使得设备在不同电源条件下都能稳定运行，且推荐的 12V 供电，能有效保障设备工作的稳定性与高效性。

测量精度：±3mm，达到毫米级别的测量精度，为水利工程建设、水资源管理、防汛抗旱等工作提供极为精准的数据支撑，确保对水位的微小变化都能精确捕捉。

雷达波频率：24 - 24.25GHz，该频段的雷达波具有良好的穿透性和反射特性，能在复杂环境下稳定地发射和接收信号，有效避免外界干扰，保障测量准确性。

天线角度 (水平和垂直，3dB)：±6°，天线角度的合理设计，使得雷达波能够更精准地覆盖目标水域范围，提升信号接收的有效性和准确性。

测距原理：调频连续波（FMCW）技术。通过发射连续变化频率的雷达波，并接收反射波，精确计算发射波与反射波之间的频率差，从而精准得出水位计与水面的距离，进而计算出水位高度。这种技术具有高精度、高分辨率等优势，能适应各种复杂的测量环境。

设备特点

小巧轻便：体积小巧、重量轻，便于在不同场景下进行安装与部署，降低了安装难度和人力成本。

标准接口：配备标准的 RS485 接口，通讯距离远，方便与其他设备进行数据传输和系统集成，可满足远程监测与控制的需求。

高防护等级：IP68 防水等级，即便被水淹没也不会导致设备损坏，能够适应恶劣的户外水环境，无论是暴雨天气还是水位暴涨，都能稳定运行，保障数据采集的连续性。

高精度无漂移：水位测量精度高，而且无漂移，无需频繁校准，减少了维护工作量，长期使用也能保证测量数据的可靠性。

应用场景：可用于河流、明渠、水库、排污管网、水箱等液位非接触测量。在河流监测中能实时掌握水位变化，助力防洪预警；在水库管理中，为水资源调度提供准确数据；在排污管网监测里，有助于了解污水水位情况，保障管网正常运行等 。

1.3、遥测终端机RTU

支持水位、流速换算流量

配套上位机软件可设置渠道、管道类型参数等

支持GPRS/GSM流量数据远程传输功能

支持同时向多个站点发送报文

支持多种工作模式（包括自报模式、查询、应答式、兼容式等）

内置大容量存储空间、支持USB本地数据导出功能

支持远程升级、配置、维护

工作温度：-10-60℃

配套上位机软件

1.4、太阳能供电系统

供电系统由太阳能充电控制器、太阳能电源系统、蓄电池组成。

太阳能充电控制器

在发电系统中，充电控制器在整个系统中起着重要的作用，扮演着系统管理和组织核心的角色。充放电控制器能够为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。

太阳能电源系统

太阳能电源系统主要由太阳能板及线路组成，为蓄电池提供有效、稳定的输入电源。

蓄电池

蓄电池是供电系统不可缺少的重要部件。蓄电组将市电输出的直流电贮能起来，供负载使用。在发电系统中，蓄电池处于浮充电状态。

1.5、防雷设施

（1）电源防雷器

遥测站遭遇雷击主要是雷电流破坏，雷电流主要是由于其热效应、机械效应、电磁感应、行波和干扰等等对通信设备造成破坏。因为使用低电压工作的电子遥测设备，对异常电压感应很敏感，因此，必须严格地抑制雷电感应，仔细地安装好避雷器和搞好接地，在相应易引雷进线处还须加电源防雷器，把雷电感应的损害减到最小。

（2）信号防雷器

信号防雷器是防止雷电和其他内部过电压侵入水文设备造成损坏，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护的设备，专门适用于信号线路的雷电防护。

安装调试步骤

一．前期勘察

1、测量河道宽度（或由业主提供）

2.测量立杆\塔架参数（直径、高度等，方便定制抱箍支架）

 水文缆道雷达测流塔架尺寸

二．定制辅材/客户自备（包括抱箍、间距30cm限位支架、6mm钢丝绳、紧线器、锁头、配重等）

缆道雷达测流辅材

注：一般为7*19结构，不包塑，304不锈钢材质，配套不锈钢的钢丝锁头，6mm钢丝安全承重>500Kg，最大承重>1000kG

三．准备工具和工人

拉钢丝绳需要专业有经验工人和工具，一般为电工。支架固定后需要焊接。拉钢丝绳一般会用到拉线器、登杆脚扣、以及其他基本工具（如安全绳，电焊机、各型号扳手、钳子、螺丝刀、卷尺、梯子等。挂配重会用到滑轮、铁葫芦甚至是工程车）具体依据现场情况

四．安装

1. 立杆斜拉（确定受力方向和点位，安装斜拉装置）

2.确定安装点位（钢丝绳两端高程一致），固定小车停靠箱和停靠箱端支架，并穿绳

3.固定配重端支架，穿绳

挂配重前将两根线拉平行，高度一致，用收线器先固定仔

4. 挂配重（注意一定要安全规范施工，多根钢丝绳环绕锁紧，留足下垂空间）

方法一：借助工程车

 方法二：通过葫芦固定

4.放下配重，再次调整钢丝绳至水平。根据实际情况可能还需适当增减配重

缆道雷达测流配重调整

5.安装太阳能板或供电系统，以及水位计等。注意规范接线（先接电池再接太阳能，并套波纹管）

水文缆道测流供电安装方法

五.接线安装

缆道雷达测流系统接线图

六.调试

1.先调整好停靠箱充电桩，用电脑操控小车，拧紧防掉落螺栓，慢速分段行驶，检测钢丝绳平整度进行微调。反复测试，确保小车能每次顺利通行。同时还要注意小车抗风能力、转速扭矩、通讯等。

缆道雷达测流车调整

最后检查所有设备。

仪器校准以及现场安装注意事宜

一、系数补偿计算

1、一般在线测流时，通过雷达流量计无法测量不同深度的流速，所以一般单点测速我们会选择0.6倍水深处的流速，而雷达流速仪测量的是表面流速，想要更高的精度需要进行人工校核补偿。

垂线上测点流速位置分布

2、大段面测流

大断面数据就是河道的剖面坐标数据，通常需要人工测绘得到，在有缆道铅鱼的水文站可以通过铅鱼进行测量，没有水文站的河道可以通过测深仪进行测量。

大段面成果表

SCJ-RTU01遥测终端机中输入的大断面数据

3、岸边系数

 由于岸边可能存在回水或死水位，以及岸边的粗糙程度不一样，需要一个经验系数进行补偿，通常的岸边系数取值如下：

岸边流速系数

4、水位

水位通常是通过岸边站的水位计测量得到，根据现场的环境，使用不同的水位计，有垂直岸边的可以选择非接触的雷达水位计，如果是岸边坡度很缓，可以选择气泡水位计或者压力水位计，水位与大断面坐标以及垂线位置可以将大断面的过流面积分割成小的区域面积。

多垂线区域示意图

4、多垂线测流的流量计算

首先我们需要采集到水位H，然后采集到每个流速垂线的垂线流速，也就是通过在每个测流垂线位置安装流速仪来采集到的原始流速，原始流速通过系数补偿（不是必须的）得到垂线流速，如上图所示，3个测流垂线，假设3个垂线的流速分别为v1,v2,v3，4个区域面积分别为s1,s2,s3,s4,那么首先我们需要计算4个区域的平均流速，平均流速的基本计算方式为：岸边的平均流速是靠近岸边的垂线*岸边系数得到，中间两个垂线间的平均流速是两个垂线流速相加然后除2得到，假设4个区域的平均流速为va1,va2,va3,va4,起点岸边系数为a1,终点岸边系数为a2，那么4个平均流速计算方式如下：

va1 = v1*a1;

va2 = (v1+v2)/2;

va3 = (v2+v3)/2;

va4 = v3*a2;

4个区域的面积需要通过大断面坐标与垂线位置以及水位计算得到，在水测家遥测终端机中集成了算法，这个算法一般不需要人工进行计算。

现在需要将4个区域的瞬时流量q1,q2,q3,q4进行计算，计算方式为速度乘以面积：

q1 = va1*s1;

q2 = va2*s2;

q3 = va3*s3;

q4 = va4*s4;

上面计算得到了每个区域的瞬时流量，那么我们可以计算得到整个断面的平均流量q，以及断面平均流速va,断面过流面积s，计算方式如下：

q = q1+q2+q3+q4;

s = s1+s2+s3+s4;

va = q/s;

二、遥测终端机中设置

使用配置助手连接遥测终端机，在【断面与测流垂线设置】中设置大断面数据以及垂线位置，以及每个垂线对应的流速仪的通讯地址，配置如下：

之后设置好水位计，选择水位计型号，安装高度，高程等，即可正常开始采集与计算，通过多垂线的方式进行流量采集计算。

最后可以通过水测家云平台进行数据查看，遥测终端机RTU也可以进行数据存储于导出，生成标准的报表。

历史数据与垂线流速流量报表