Sensor de radar integrado 3 em 1 para monitoramento de canal aberto com upload RTU

1. Visão geral do produto

O Medidor de vazão por radar integrado JW-RD-600(HJ03) É um instrumento de monitoramento de fluxo de água sem contato, projetado para medir a velocidade da superfície, o nível da água e a vazão calculada em canais abertos e cursos d'água naturais.

O sistema integra a medição da velocidade por radar Doppler e a medição do nível da água por radar FMCW em um único instrumento. Utilizando parâmetros predefinidos de geometria do canal e de cálculo hidráulico, o sistema converte os dados medidos em vazão instantânea e descarga acumulada.

Diferentemente dos sensores de velocidade submersos, este medidor de vazão por radar opera acima da superfície da água. Ele não requer contato direto com águas residuais, sedimentos ou água em movimento, tornando-se uma opção prática de monitoramento para locais de difícil acesso.

Aplicações típicas incluem:

• monitoramento da vazão do rio
• Medição do fluxo em canais de irrigação
• Drenagem urbana de águas pluviais
• Prevenção e alerta precoce de inundações
• Monitoramento de águas residuais em canais abertos
• Monitoramento de recursos hídricos
• Estações remotas de observação hidrológica

O sensor pode ser conectado a um registrador de dados, RTU ou plataforma de monitoramento por meio de interfaces de comunicação compatíveis.

Para equipamentos adicionais, explore a JW-IoT. Sensores de nível e fluxo de água.

2. Como funciona o medidor de vazão por radar 3 em 1?

O JW-RD-600 utiliza dois princípios de medição por radar juntamente com um algoritmo de cálculo de fluxo baseado em canal.

2.1 Medição da velocidade da superfície por radar Doppler

O sensor de velocidade integrado utiliza tecnologia de radar de micro-ondas de 24 GHz.

Ele transmite ondas eletromagnéticas em direção à superfície da água em movimento. As características da superfície em movimento refletem os sinais, produzindo uma mudança de frequência Doppler.

O instrumento processa essa diferença de frequência para calcular a velocidade da superfície da água.

O processo de medição inclui:

1. Transmitindo ondas de radar em direção à superfície da água.
2. Recebimento de sinais de micro-ondas refletidos.
3. Detecção da mudança de frequência Doppler.
4. Processamento dos sinais para determinar a velocidade da superfície.
5. Aplicando correções de ângulo de medição e hidráulicas.

O instrumento oferece identificação automática da direção do fluxo e correção integrada do ângulo vertical.

Como o radar Doppler mede o movimento da superfície, ele requer uma superfície de água adequada e um local de medição estável.

Turbulência excessiva, ventos fortes, condições de superfície incomuns ou reflexão insuficiente do radar podem afetar a confiabilidade das medições.

2.2 Medição do nível da água por radar FMCW

O sensor de nível de água utiliza a tecnologia de radar de Onda Contínua Modulada em Frequência (FMCW).

O instrumento transmite ondas eletromagnéticas moduladas em frequência em direção à superfície da água e recebe seus reflexos.

Ao analisar a diferença de frequência entre os sinais transmitidos e recebidos, o sensor calcula a distância até a superfície da água.

O nível da água é então determinado usando a altura de referência configurada ou a elevação do fundo do canal.

Duas configurações de sensores são especificadas:

• JW-RD-600(HJ03)(A): Radar de 60 GHz, alcance de medição de 0,2 a 7 m.
• JW-RD-600(HJ03)(B): Radar de 80 GHz, alcance de medição de 0,4 a 40 m.

A versão apropriada deve ser selecionada de acordo com a faixa de nível de água esperada, a altura de instalação e o ambiente de monitoramento.

2.3 Cálculo do Escoamento em Canal Aberto

O instrumento calcula o fluxo usando o princípio da velocidade-área.

Q = A × V

Onde:

• P: Vazão volumétrica (m³/s)
• UM: Área da seção transversal molhada (m²)
• V: Velocidade média do fluxo (m/s)

O radar Doppler mede a velocidade da superfície em vez de medir diretamente a velocidade média em toda a seção transversal do canal.

O algoritmo hidráulico do instrumento estima a velocidade média usando a velocidade da superfície, os parâmetros do canal e os fatores de correção.

A velocidade média calculada é então combinada com a área da seção transversal molhada para determinar a vazão instantânea.

Para obter resultados confiáveis, os usuários devem configurar corretamente a geometria do canal.

O instrumento também fornece valores de fluxo cumulativo para monitoramento de recursos hídricos e registros de descarga.

Importante: A precisão do cálculo da vazão depende da geometria do local, das condições hidráulicas, da configuração dos parâmetros do canal e da qualidade da instalação. A precisão da velocidade superficial, por si só, não garante a precisão da vazão total.

3. Especificações Técnicas

Especificações gerais

Medição de velocidade por radar

Medição do nível da água por radar

As especificações podem variar de acordo com a configuração selecionada. Confirme a versão do modelo e os requisitos de saída antes de fazer o pedido.

4. Seções transversais de canais abertos suportados

Uma das principais vantagens do medidor de vazão por radar JW-RD-600 é a sua compatibilidade com diferentes geometrias de canal.

Ao contrário de um sensor de nível de água que indica apenas a altura da água, o medidor de vazão por radar utiliza parâmetros da seção transversal para calcular a vazão.

Canais circulares

Para condutos circulares que transportam fluxo de superfície livre parcialmente preenchido, os usuários configuram:

• Tipo de canal
• Distância do instrumento de radar até o fundo do canal
• Raio do canal circular

Essa configuração pode ser relevante para condutos adequados de águas pluviais e drenagem.

Canais trapezoidais

Seções transversais trapezoidais são comuns em projetos de irrigação agrícola e de distribuição de água.

Os parâmetros obrigatórios incluem:

• largura do fundo do canal
• largura superior do canal
• Altura do canal
• Distância do instrumento até o fundo do canal

Esses parâmetros permitem que o software calcule a área da seção transversal molhada em diferentes níveis de água.

Canais retangulares e triangulares

Geometrias retangulares e triangulares podem ser representadas usando configurações apropriadas de parâmetros de canal trapezoidal.

Podem ser utilizados em projetos de drenagem e canais de irrigação onde as dimensões do canal são conhecidas.

Canais em forma de U

O instrumento também suporta configurações de canal em forma de U.

Esses aspectos são relevantes para determinados sistemas de drenagem e de condução de água construídos.

Recomendação de instalação: Antes de configurar o instrumento, verifique as dimensões do canal e confirme as condições reais de fluxo. Parâmetros de seção transversal incorretos podem gerar erros significativos no cálculo da vazão, mesmo quando as leituras de nível e velocidade da água parecem normais.

5. Comunicação, Modbus RTU e Envio Remoto de Dados

O JW-RD-600 foi projetado para integrar-se a sistemas de aquisição de dados hidrológicos e de monitoramento remoto.

Comunicação RS485 e Modbus RTU

O produto suporta comunicação Modbus RTU padrão.

Os códigos de função Modbus suportados incluem:

• 0x03 — Ler registradores de retenção
• 0x04 — Ler registradores de entrada
• 0x06 — Escrever um único registrador de retenção
• 0x10 — Escrever em vários registradores de retenção

A lista de registros fornece acesso à velocidade da superfície, nível da água, vazão instantânea, fluxo acumulado, direção do fluxo e informações de diagnóstico.

Os registros de configuração também suportam formato de canal, parâmetros de medição, configurações seriais e modo de repouso.

Para integração de sistemas, o instrumento pode ser conectado a uma RTU, PLC ou gateway de aquisição de dados compatível.

Integração de RTU hidrológica

Para projetos de monitoramento remoto de água, o medidor de vazão por radar pode fazer parte de um sistema de telemetria.

Um caminho de dados típico é:

Medidor de vazão por radar → RTU RS485/Modbus → RTU hidrológica → Rede de comunicação → Plataforma de monitoramento

Uma RTU pode coletar dados de medição e transmiti-los através da rede de comunicação selecionada para o projeto.

A documentação do produto identifica o suporte para o protocolo hidrológico SL651 nas configurações de RTU aplicáveis.

A comunicação sem fio opcional inclui 4G e LoRa, sujeita ao hardware fornecido e à configuração de comunicação.

Para versões com telemetria integrada, os requisitos exatos de tecnologia sem fio, configuração do SIM, suporte a protocolos e conexão com a nuvem devem ser confirmados antes da implementação.

Explore os relacionados Soluções inteligentes para monitoramento de água e meio ambiente.

Operação contínua e em modo de repouso

O medidor de vazão por radar suporta medição contínua e operação em modo de espera temporizada.

A operação contínua oferece atualizações de medição frequentes, mas requer mais energia.

A operação em modo de hibernação temporizada reduz o consumo de energia, permitindo que o instrumento entre em um estado de baixo consumo de energia entre as medições.

No entanto, o manual explica que as alterações na descarga durante os períodos de sono podem criar diferenças entre o fluxo cumulativo calculado e o fluxo real.

Para monitoramento de enchentes ou aplicações que exigem vazão cumulativa precisa, longos intervalos de inatividade devem ser evitados, a menos que seu efeito na qualidade dos dados seja aceitável.

6. Diretrizes de Instalação do Medidor de Vazão por Radar

A instalação correta é essencial para uma medição confiável da vazão em canais abertos.

6.1 Selecione uma seção de medição estável

Um local adequado deve ter:

• Um trecho de canal reto e estável
• Fluxo relativamente uniforme
• Uma seção transversal de canal definida e mensurável
• Interferência mínima de vórtices ou forte turbulência.
• Detritos flutuantes e vegetação aquática limitados
• Uma estrutura de suporte segura

Evite locais com mudanças abruptas na direção do fluxo, fortes efeitos de remanso, leitos de canais instáveis ou acúmulo significativo de sedimentos.

6.2 Posicione o instrumento acima da água

O medidor de vazão por radar é montado acima da superfície da água utilizando um suporte e uma estrutura de apoio.

O sistema de montagem descrito no manual utiliza braçadeiras adequadas para uma barra transversal com diâmetro aproximado de 40 a 85 mm.

Durante a instalação:

1. Fixe o instrumento ao suporte.
2. Alinhe o instrumento com a direção da medição de fluxo desejada.
3. Ajuste o instrumento para a posição de nível especificada.
4. Certifique-se de que a área de medição do radar cubra a superfície da água pretendida.
5. Verifique a altura de instalação e os parâmetros de referência do canal.
6. Verifique os dados de comunicação e medição após a instalação.

Os sensores de nível e velocidade do radar possuem ângulos de feixe diferentes.

O radar de nível da água utiliza um feixe de 8°, enquanto o radar de velocidade utiliza um feixe de 12°.

Consequentemente, a área de medição aumenta conforme a altura de instalação aumenta.

6.3 Evite locais de medição inadequados

Não selecione locais diretamente afetados por:

• Curvas acentuadas do canal
• Grandes desníveis
• Redemoinhos ou vórtices fortes
• Deposição severa de sedimentos
• vegetação aquática densa
• descarga instável do portão
• Condições de vento que interferem na medição de baixa velocidade superficial

Um local de montagem estável e uma superfície de água representativa são importantes para manter registros confiáveis.

7. Aplicações típicas

7.1 Monitoramento Hidrológico e de Vazão Fluvial

O medidor de vazão por radar integrado pode medir a velocidade da superfície, o nível da água e a vazão calculada em estações de monitoramento de rios.

Essas medições podem auxiliar na observação hidrológica, na gestão de recursos hídricos e na análise das tendências de vazão dos rios.

Quando conectado a equipamentos de telemetria, os dados podem ser transmitidos para uma central de monitoramento remota.

7.2 Prevenção e Alerta Precoce de Inundações

Em rios e canais sujeitos a inundações, a subida do nível da água e a alteração da velocidade da corrente na superfície fornecem informações valiosas sobre o desenvolvimento das condições hidráulicas.

O sensor pode ser combinado com pluviômetros, RTUs e software de monitoramento em um mesmo sistema. Sistema de monitoramento de enchentes.

As regras de alarme, notificações e funções de resposta a emergências dependem do sistema de monitoramento mais amplo e de sua configuração.

7.3 Monitoramento de canais de irrigação agrícola

Os canais de irrigação geralmente possuem seções transversais retangulares ou trapezoidais definidas, o que os torna candidatos adequados para o cálculo do fluxo de velocidade em função da área.

Um medidor de vazão por radar pode suportar:

• Monitoramento da vazão do canal
• Registros de distribuição de água para irrigação
• observação de transporte de água
• Monitoramento remoto da infraestrutura de irrigação

7.4 Drenagem Urbana e Monitoramento de Águas Pluviais

O sensor pode ser utilizado em canais de drenagem abertos adequados, condutos de águas pluviais e outras aplicações de drenagem de superfície livre.

Ao monitorar o nível da água e a vazão calculada, os operadores podem compreender melhor as mudanças nas condições de drenagem durante eventos de chuva.

Para outra opção de medição em canal aberto, consulte o Medidor de vazão em canal aberto para monitoramento inteligente de drenagem.

7.5 Monitoramento de Canais de Esgoto e Águas Residuais

A tecnologia de radar sem contato é relevante para aplicações em águas residuais, onde a exposição direta ao esgoto é indesejável.

Como o instrumento é instalado acima da água, o conjunto de sensores não precisa ser submerso nas águas residuais.

No entanto, o local de medição ainda deve fornecer uma superfície livre adequada e condições hidráulicas estáveis.

7.6 Monitoramento Remoto de Recursos Hídricos

Com componentes de telemetria e energia adequados, o medidor de vazão por radar pode ser integrado a estações hidrológicas remotas.

As aplicações potenciais incluem a observação de recursos hídricos, o monitoramento de canais, o monitoramento da vazão de rios e redes de monitoramento distribuídas.

8. Medidor de vazão por radar sem contato versus sensor de vazão submerso

Nenhum dos métodos é universalmente superior.

A medição por radar é particularmente útil quando se prefere a instalação sem contato, enquanto outras tecnologias de medição de vazão podem ser mais adequadas para diferentes requisitos hidráulicos ou de precisão.

9. Crie seu sistema de monitoramento de fluxo em canais abertos com JW-IoT

A JW-IoT fornece equipamentos de medição de vazão por radar para monitoramento hidrológico, gestão de água para irrigação, drenagem urbana e observação remota de recursos hídricos.

O JW-RD-600(HJ03) combina medição de velocidade superficial sem contato, sensoriamento de nível de água por radar e cálculo de vazão baseado em canal em um único instrumento.

Para projetos que exigem acesso remoto a dados, o medidor de vazão por radar pode ser integrado a RTUs, equipamentos de comunicação e plataformas de monitoramento compatíveis.

Entre em contato com a JW-IoT Discutir a seleção do modelo, a geometria do canal, os requisitos de comunicação, as condições de instalação e a integração do projeto.

E-mail: info@jingelway.com

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