Интегрированный радарный датчик 3-в-1 для мониторинга открытого канала с возможностью загрузки данных через RTU.

1. Обзор продукта

Он JW-RD-600(HJ03) Интегрированный радарный расходомер Это бесконтактный прибор для мониторинга расхода воды, предназначенный для измерения скорости потока на поверхности, уровня воды и расчетного расхода в открытых каналах и естественных водотоках.

Система объединяет измерение скорости потока с помощью доплеровского радара и измерение уровня воды с помощью радара FMCW в одном приборе. Используя заданную геометрию канала и параметры гидравлического расчета, система преобразует измеренные данные в мгновенный расход и суммарный расход воды.

В отличие от подводных датчиков скорости, этот радарный расходомер работает над поверхностью воды. Он не требует прямого контакта со сточными водами, илом или движущейся водой, что делает его практичным вариантом мониторинга в труднодоступных местах.

Типичные области применения включают:

• мониторинг стока реки
• Измерение расхода воды в ирригационном канале
• городская система отвода ливневых вод
• Предотвращение наводнений и раннее предупреждение
• Мониторинг сточных вод в открытых каналах
• мониторинг водных ресурсов
• Дистанционные гидрологические наблюдательные станции

Датчик может быть подключен к регистратору данных, RTU или платформе мониторинга через поддерживаемые интерфейсы связи.

Для приобретения дополнительного оборудования ознакомьтесь с продукцией JW-IoT. Датчики уровня и расхода воды.

2. Как работает радарный расходомер «3 в 1»?

Прибор JW-RD-600 использует два принципа радиолокационных измерений в сочетании с алгоритмом расчета расхода на основе канала.

2.1 Измерение скорости поверхности с помощью доплеровского радара

Встроенный датчик скорости использует технологию микроволнового радара с частотой 24 ГГц.

Он излучает электромагнитные волны в направлении поверхности текущей воды. Движущиеся элементы поверхности отражают сигналы, вызывая доплеровский сдвиг частоты.

Прибор обрабатывает эту разницу частот для расчета скорости движения воды по поверхности.

Процесс измерения включает в себя:

1. Передача радиолокационных волн в направлении поверхности воды.
2. Приём отражённых микроволновых сигналов.
3. Обнаружение доплеровского сдвига частоты.
4. Обработка сигналов для определения скорости поверхности.
5. Применение поправок на угол измерения и гидравлических параметров.

Прибор обеспечивает автоматическое определение направления потока и встроенную коррекцию вертикального угла.

Поскольку доплеровский радар измеряет движение поверхности воды, для его работы необходимы подходящая водная поверхность и стабильное место для измерения.

Чрезмерная турбулентность, сильный ветер, необычные поверхностные условия или недостаточное отражение радиолокационного сигнала могут повлиять на надежность измерений.

2.2 Радарное измерение уровня воды FMCW

Датчик уровня воды использует радиолокационную технологию с частотной модуляцией непрерывной волны (FMCW).

Прибор излучает электромагнитные волны с частотной модуляцией в направлении поверхности воды и принимает их отражения.

Анализируя разницу частот между передаваемым и принимаемым сигналами, датчик вычисляет расстояние до поверхности воды.

Затем уровень воды определяется с использованием заданной опорной высоты или отметки дна канала.

Предусмотрены две конфигурации датчиков:

• JW-RD-600(HJ03)(A): Радар с частотой 60 ГГц, дальность измерения 0,2–7 м.
• JW-RD-600(HJ03)(B): Радар 80 ГГц, дальность измерения 0,4–40 м.

Выбор подходящей версии должен зависеть от ожидаемого диапазона уровня воды, высоты установки и условий мониторинга.

2.3 Расчет расхода в открытом канале

Прибор рассчитывает расход, используя принцип зависимости скорости от площади поперечного сечения.

Q = A × V

Где:

• В: Объемный расход (м³/с)
• А: Смоченная площадь поперечного сечения (м²)
• В: Средняя скорость потока (м/с)

Доплеровский радар измеряет скорость на поверхности, а не непосредственно среднюю скорость по всему поперечному сечению канала.

Гидравлический алгоритм прибора оценивает среднюю скорость, используя скорость на поверхности, параметры канала и поправочные коэффициенты.

Затем рассчитанная средняя скорость объединяется с площадью смоченного поперечного сечения для определения мгновенного расхода.

Для получения достоверных результатов пользователям необходимо правильно настроить геометрию канала.

Прибор также предоставляет данные о суммарном расходе воды для мониторинга водных ресурсов и учета сбросов.

Важный: Точность расчета расхода зависит от геометрии участка, гидравлических условий, конфигурации параметров русла и качества монтажа. Точность поверхностной скорости сама по себе не определяет общую точность расхода.

3. Технические характеристики

Общие характеристики

Радарное измерение скорости

Радарное измерение уровня воды

Технические характеристики могут зависеть от выбранной конфигурации. Перед заказом подтвердите версию модели и требования к выходным параметрам.

4. Поддерживаемые поперечные сечения открытых каналов

Одним из главных преимуществ радарного расходомера JW-RD-600 является его совместимость с различными геометрическими формами каналов.

В отличие от датчика уровня воды, который сообщает только высоту уровня воды, радарный расходомер использует параметры поперечного сечения для расчета расхода.

Круговые каналы

Для круглых трубопроводов, по которым протекает частично заполненный поток со свободной поверхностью, пользователи настраивают следующие параметры:

• Тип канала
• Расстояние от радиолокационного прибора до дна канала
• Радиус кругового канала

Данная конфигурация может быть актуальна для подходящих ливневых и дренажных каналов.

Трапециевидные каналы

Трапецеидальные поперечные сечения широко используются в проектах сельскохозяйственного орошения и водоотведения.

К необходимым параметрам относятся:

• ширина дна канала
• ширина верхней части канала
• Высота канала
• Расстояние от прибора до дна канала

Эти параметры позволяют программному обеспечению рассчитать площадь смоченного поперечного сечения при различных уровнях воды.

Прямоугольные и треугольные каналы

Прямоугольные и треугольные геометрические формы могут быть представлены с использованием соответствующих настроек параметров трапециевидного канала.

Они могут использоваться для создания инженерных дренажных и ирригационных каналов, если известны размеры русла.

U-образные каналы

Прибор также поддерживает U-образные конфигурации каналов.

Эти сведения актуальны для некоторых дренажных и искусственных систем водоотведения.

Рекомендации по установке: Перед настройкой прибора измерьте размеры канала и подтвердите фактические условия потока. Неправильные параметры поперечного сечения могут привести к значительным ошибкам в расчете расхода, даже если показания уровня воды и скорости кажутся нормальными.

5. Связь, Modbus RTU и удаленная загрузка данных.

Прибор JW-RD-600 предназначен для интеграции с системами сбора гидрологических данных и дистанционного мониторинга.

Связь по протоколам RS485 и Modbus RTU

Данное устройство поддерживает стандартную связь Modbus RTU.

Поддерживаемые коды функций Modbus включают:

• 0x03 — Чтение регистров хранения
• 0x04 — Чтение входных регистров
• 0x06 — Запись в один регистр хранения
• 0x10 — Запись в несколько регистров хранения

В регистровом списке содержится информация о скорости течения на поверхности, уровне воды, мгновенном расходе, суммарном расходе, направлении течения и диагностические данные.

Регистры конфигурации также поддерживают форму канала, параметры измерения, настройки последовательного порта и спящий режим.

Для системной интеграции прибор можно подключить к совместимому RTU, PLC или шлюзу сбора данных.

Интеграция гидрологических RTU

В проектах дистанционного мониторинга водных ресурсов радарный расходомер может быть частью телеметрической системы.

Типичный путь передачи данных выглядит следующим образом:

Радарный расходомер → RS485/Modbus RTU → Гидрологический RTU → Коммуникационная сеть → Платформа мониторинга

Устройство дистанционного зондирования (RTU) может собирать данные измерений и передавать их по коммуникационной сети, выбранной для проекта.

В документации к продукту указано, что в соответствующих конфигурациях RTU поддерживается гидрологический протокол SL651.

В качестве опции беспроводная связь включает 4G и LoRa, в зависимости от имеющегося оборудования и конфигурации связи.

Для версий со встроенной телеметрией перед развертыванием необходимо уточнить точные требования к беспроводной технологии, конфигурации SIM-карты, поддержке протоколов и подключению к облаку.

Изучите похожие материалы. Интеллектуальные решения для мониторинга водных ресурсов и окружающей среды..

Непрерывная и спящая работа

Радарный расходомер поддерживает непрерывное измерение и работу в режиме сна по расписанию.

Непрерывная работа обеспечивает частое обновление результатов измерений, но требует больше энергии.

Режим сна с таймером снижает энергопотребление, позволяя прибору переходить в режим пониженного энергопотребления между измерениями.

Однако в инструкции поясняется, что изменения объема выделений во время периодов сна могут приводить к расхождениям между расчетным суммарным потоком и фактическим потоком.

Поэтому при мониторинге наводнений или в приложениях, требующих точного суммарного расхода воды, следует избегать длительных периодов ожидания, если только их влияние на качество данных не является приемлемым.

6. Рекомендации по установке радарного расходомера

Правильная установка имеет решающее значение для надежного измерения расхода в открытом канале.

6.1 Выберите стабильный участок измерения

Подходящее место должно обладать следующими характеристиками:

• Прямой и устойчивый участок канала
• Относительно равномерный поток
• Четко определенное, измеримое поперечное сечение канала
• Минимальное влияние вихрей или сильной турбулентности.
• Ограниченное количество плавающего мусора и водной растительности.
• Надежная опорная конструкция

Избегайте участков с резкими изменениями направления течения, сильным подпором, неустойчивым руслом или значительным накоплением наносов.

6.2 Расположите прибор над водой

Радарный расходомер устанавливается над поверхностью воды с помощью кронштейна и опорной конструкции.

Описанный в руководстве способ крепления предполагает использование зажимов, подходящих для поперечины диаметром приблизительно 40–85 мм.

В процессе установки:

1. Закрепите прибор на опорном кронштейне.
2. Выровняйте прибор по требуемому направлению измерения расхода.
3. Установите прибор в заданное горизонтальное положение.
4. Убедитесь, что зона радиолокационного измерения охватывает предполагаемую поверхность воды.
5. Проверьте высоту установки и параметры опорного канала.
6. После установки проверьте данные связи и измерений.

Радарные датчики уровня и скорости имеют разные углы луча.

Радар уровня воды использует луч с углом обзора 8°, а радар скорости — луч с углом обзора 12°.

Таким образом, площадь измерительной зоны увеличивается с ростом высоты установки.

6.3 Избегайте неподходящих мест для измерений

Не выбирайте места, непосредственно затронутые следующими факторами:

• Резкие изгибы канала
• Большие перепады высоты
• Сильные вихри или завихрения
• Интенсивное осадконакопление
• Густая водная растительность
• Нестабильный разряд затвора
• Ветровые условия, препятствующие измерению скорости ветра на малой высоте над поверхностью.

Для ведения достоверных записей важно выбрать устойчивое место для установки и обеспечить репрезентативный уровень водной поверхности.

7. Типичные области применения

7.1 Речной сток и гидрологический мониторинг

Встроенный радиолокационный расходомер позволяет измерять скорость течения на поверхности, уровень воды и расчетный расход на станциях мониторинга рек.

Эти измерения могут использоваться для гидрологических наблюдений, управления водными ресурсами и анализа тенденций изменения речного стока.

При подключении к телеметрическому оборудованию данные могут передаваться в удаленный центр мониторинга.

7.2 Предотвращение наводнений и раннее предупреждение

В реках и руслах, подверженных наводнениям, повышение уровня воды и изменение скорости течения на поверхности предоставляют ценную информацию о развивающихся гидравлических условиях.

Датчик может быть объединен с дождемерами, RTU-устройствами и программным обеспечением для мониторинга в рамках одной системы. Система мониторинга наводнений.

Правила срабатывания сигнализации, оповещения и функции реагирования на чрезвычайные ситуации зависят от общей системы мониторинга и ее конфигурации.

7.3 Мониторинг сельскохозяйственных ирригационных каналов

Ирригационные каналы часто имеют четко выраженное прямоугольное или трапециевидное поперечное сечение, что делает их подходящими кандидатами для расчета зависимости скорости потока от площади поперечного сечения.

Радарный расходомер может поддерживать:

• мониторинг сброса воды из канала
• Данные о распределении поливной воды
• Наблюдение за водоотводом
• Дистанционный мониторинг ирригационной инфраструктуры

7.4 Мониторинг городских водоотводов и ливневых вод

Датчик может использоваться в подходящих открытых водоотводных каналах, ливневых водопроводах и других системах водоотведения со свободной поверхностью.

Мониторинг уровня воды и расчетный расход позволяют операторам лучше понимать изменения дренажных условий во время дождей.

Для получения дополнительной информации о методе измерения в открытом канале см. раздел... Расходомер для открытых каналов для интеллектуального мониторинга дренажных систем..

7.5 Мониторинг канализационных и водоотводных каналов

Бесконтактная радиолокационная технология актуальна для применения в системах очистки сточных вод, где нежелателен прямой контакт со сточными водами.

Поскольку прибор устанавливается над водой, нет необходимости погружать чувствительный элемент в сточные воды.

Однако место проведения измерений должно по-прежнему обеспечивать подходящую свободную поверхность и стабильные гидравлические условия.

7.6 Дистанционный мониторинг водных ресурсов

При наличии соответствующих телеметрических и силовых компонентов радарный расходомер может быть интегрирован в удаленные гидрологические станции.

Потенциальные области применения включают наблюдение за водными ресурсами, мониторинг каналов, мониторинг речного стока и распределенные сети мониторинга.

8. Бесконтактный радарный расходомер против погружного датчика расхода

Ни один из методов не является универсально превосходящим другой.

Радарные измерения особенно полезны в тех случаях, когда предпочтительна бесконтактная установка, в то время как другие технологии измерения расхода могут быть более подходящими для различных гидравлических требований или требований к точности.

9. Создайте свою систему мониторинга потоков в открытых каналах с помощью JW-IoT.

Компания JW-IoT предоставляет радиолокационное оборудование для измерения расхода воды в целях гидрологического мониторинга, управления орошаемым водоснабжением, городского водоотведения и дистанционного наблюдения за водными ресурсами.

Прибор JW-RD-600(HJ03) объединяет в себе бесконтактное измерение скорости поверхностного потока, радиолокационное определение уровня воды и расчет расхода воды в канале.

Для проектов, требующих удаленного доступа к данным, радарный расходомер может быть интегрирован с совместимыми RTU, коммуникационным оборудованием и платформами мониторинга.

Свяжитесь с JW-IoT для обсуждения выбора модели, геометрии канала, требований к связи, условий установки и интеграции проекта.

Электронная почта: info@jingelway.com

Исследовать Интеллектуальные решения для мониторинга воды от JW-IoT или Связаться с нами чтобы обсудить ваш проект.