李俊嶺

（安徽沃特水務(wù)科技有限公司 合肥 230601）

1 問題提出

2019年8月，安徽省水利廳正式提出到2020年，實(shí)現(xiàn)全省小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)全覆蓋。因此，早期的河道水位監(jiān)測系統(tǒng)由于河流沖淤造成的主河槽的位置遷徙，造成自計井不能監(jiān)測低水位的情況需要解決（凡是具有自計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。測驗(yàn)項(xiàng)目有水位、流量、降水、懸移質(zhì)輸沙率。測驗(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即為黃海基面。測驗(yàn)河段順直長度200m，河寬245m 左右。

2 實(shí)現(xiàn)方法

低水位的時候采用雷達(dá)電子水尺采集，中、高水位采用原來的自計井，也就是浮子水位計采集。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、低水位的全時段水位采集問題。

在采集水位的時候，同時采集兩個水位傳感器的數(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 時域反射和ETS 等效時間采樣技術(shù)的接觸式雷達(dá)水位計，俗稱雷達(dá)式電子水尺，或雷達(dá)水尺。電子倉發(fā)射微波脈沖，沿著導(dǎo)波桿傳輸。當(dāng)微波遇到水面時，反射波沿導(dǎo)波桿傳回電子倉，超高速計時電路精確計算出傳導(dǎo)時間，實(shí)現(xiàn)水位的精確測量。雷達(dá)式電子水尺，是工業(yè)測距雷達(dá)在水位測量領(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），大量程（30m），高可靠，安裝簡便，免維護(hù)的技術(shù)跨越。雷達(dá)式電子水尺通過標(biāo)準(zhǔn)信號接口，與計算機(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)測系統(tǒng)。

圖1 原理框架圖

3.2 浮子水位計

其工作原理是：浮子式水位計使用浮子感知測量水位的變化，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，浮子產(chǎn)生向上浮力，使平衡錘拉動懸索帶動水位輪作順時針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器的顯示讀數(shù)增加；水位下降時，則浮子下沉，并拉動懸索帶動水位輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器的顯示器讀數(shù)減小。該儀器的水位輪測量圓周長為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應(yīng)的數(shù)字編碼（二進(jìn)制循環(huán)碼，又稱格雷碼）。不同量程的儀器使用不同長度的懸索能夠輸出1024～4096 組不同的編碼，可以用于測量10～40m 水位變幅。

3.3 水文遙測終端機(jī)

水文遙測終端機(jī)是一種應(yīng)用于水文監(jiān)測的設(shè)備，主要對降雨量、水位、墑情等要素進(jìn)行采集，存儲，將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器平臺的一種低功耗儀器設(shè)備。該設(shè)備一般應(yīng)用于野外且無人值守，采用太陽能電池板+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

該方案是在已有水位采集系統(tǒng)上升級改進(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)了改建自計井的代價高、周期長的缺點(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)場運(yùn)用4年。通過長時間的觀察運(yùn)用，此方案穩(wěn)定可靠，具有重大推廣意義，相信推廣后定會實(shí)現(xiàn)其巨大的實(shí)用價值和市場價值■