ICS17.020

CCSL70

1508

巴彥淖爾市地方標(biāo)準(zhǔn)

DB1508/T144—2023

渠道截面流速機(jī)械臂采集系統(tǒng)

安裝使用技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationforinstallationanduseofopenchannelvelocity

roboticarmdataacquisitionsystem

2023-11-15發(fā)布2023-12-15實(shí)施

巴彥淖爾市市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

DB1508/T144—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利發(fā)展中心提出。

本文件由巴彥淖爾市水利局歸口。

本文件起草單位：內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利發(fā)展中心。

本文件主要起草人：徐宏偉、姜杰、張利軍、李根東、張廣明、白淼、李占強(qiáng)、閆晉陽、裴文武、

蘇小飛、周龍偉、步豐湖、張二東、曹立奇、李飛、焦文林、任秀、梁勇、李曼竹、陳愛萍。

I

DB1508/T144—2023

渠道截面流速機(jī)械臂采集系統(tǒng)安裝使用技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了渠道截面流速機(jī)械臂采集系統(tǒng)安裝使用的術(shù)語和定義、基本要求、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)維

護(hù)等。

本文件適用于巴彥淖爾市河套灌區(qū)渠道截面流速機(jī)械臂采集系統(tǒng)的安裝使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T15966水文儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件

GB/T21303灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范

GB/T27992.3水深測量儀器第3部分：超聲波測深儀

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

灌溉渠道irrigationchannel

聯(lián)接灌溉水源和灌溉土地的水道，把從水源引取的水量輸送和分配到灌區(qū)的各個(gè)部分。在一個(gè)灌區(qū)

范圍內(nèi)，按控制面積的大小把灌溉渠道分為干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠、毛渠等5級。

3.2

水深depthofwater

水體的自由斷面到其河床面的垂直距離，是水文特征值之一。

注：由于受潮汐和其他因素的影響，實(shí)測水深，經(jīng)水位改正后方為圖載水深。

3.3

機(jī)械臂mechanicalarm

用于模擬人操作設(shè)備的滑臺。

注：因其獨(dú)特的操作靈活性，已在工業(yè)裝配、安全防爆等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，俗稱滑臺，本規(guī)范中分一維滑臺和二

維滑臺。

4基本要求

4.1工作環(huán)境

4.1.1安裝條件

4.1.1.1適用于渠道開口寬度為5m的以下的直口渠，根據(jù)渠道開口寬度可將測流設(shè)備保護(hù)房劃分為4

類，滑臺類型可分為一維滑臺和二維滑臺，相對應(yīng)的太陽能功率、蓄電池電量、充電控制器等主要設(shè)備

對應(yīng)情況見表1。

1

DB1508/T144—2023

表1主要設(shè)備對應(yīng)表

項(xiàng)目數(shù)據(jù)

渠道開口寬，m＜22～33～44～5

設(shè)備保護(hù)房長度,m222.52.5

設(shè)備保護(hù)房高,m22.533

滑臺類型一維一維二維二維

太陽能功率,W160160320320

蓄電池電量,AH200200400400

充電控制器,A20204040

4.1.1.2應(yīng)于非灌溉期安裝。由于該測流系統(tǒng)具有機(jī)械控制設(shè)備，應(yīng)在渠道上建簡易保護(hù)房，簡易保

護(hù)房基礎(chǔ)高于渠道頂部，將滑臺、蓄電池、設(shè)備采集控制、水位采集設(shè)備放在簡易保護(hù)房內(nèi)。設(shè)備保護(hù)

房底部要設(shè)計(jì)設(shè)備采集孔和檢修孔，滑臺安裝固定示意圖見圖1、圖2。

滑臺側(cè)視圖

滑臺正視圖

標(biāo)引符號ABCDEF

設(shè)備名稱水平滑臺垂直滑臺流速傳感器限位計(jì)預(yù)留孔設(shè)備支架

圖1二維滑臺結(jié)構(gòu)示意圖

2

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標(biāo)引符號ABCDEFG

設(shè)備名稱垂直滑臺滑臺支架流速傳感器設(shè)備箱檢修車防盜門雷達(dá)水位計(jì)

圖2二維滑臺安裝設(shè)備示意圖

4.1.1.3滑臺分為水平滑臺、垂直滑臺。一維滑臺是指垂直滑臺。二維滑臺指水平滑臺和垂直滑臺組

合工作。

在滑臺運(yùn)行過程要做到限位保護(hù)，一維滑臺限位包括上、下限位和零點(diǎn)；二維滑臺限位包括水平滑

臺的上下限位和零點(diǎn)，垂直滑臺的上、下限位和零點(diǎn)。滑臺尺寸對應(yīng)關(guān)系見表2。

表2滑臺尺寸

項(xiàng)目尺寸

滑臺長度，mm1000150020002500

渠道開口寬,m＜22～33～44～5

垂直滑臺,mm1500200015002000

水平滑臺,mm20002500

4.1.1.4測速傳感器長度根渠道深度不同可分為以下幾類，傳感器長度表見表3。

3

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表3傳感器長度

項(xiàng)目數(shù)據(jù)

渠道深度，m＜11～1.51.5～22～2.5

測速傳感器長度,m11.522.5

4.1.2安裝地點(diǎn)選擇

根據(jù)GB/T21303的要求進(jìn)行地點(diǎn)（位置）選擇，同時(shí)需滿足下列條件：

——測流渠段平直、水流均勻；

——測流渠段縱橫斷面比較規(guī)則、穩(wěn)定；

——測流斷面與水流方向垂直；

——測流斷面附近不應(yīng)有影響水流的建筑物、樹木或雜草等，測流斷面在建筑物下游時(shí)，不受建筑

物泄流的影響；

——在不規(guī)則的土渠測流時(shí)，應(yīng)將測流渠段襯砌成規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)段；

——安裝地點(diǎn)（位置）選擇確認(rèn)時(shí)需要使用方、管理方、建設(shè)方的主要負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)，內(nèi)容及格

式按附錄A執(zhí)行。

4.1.3安裝要求

經(jīng)測量找出渠道中軸線，將簡易保護(hù)箱中心和渠道中心放在一條線上，預(yù)留孔按要求需放置在中心

線上。

4.1.4流速要求

0.01m/s～10m/s。

4.2一般要求

4.2.1供電方式。

4.2.1.1支持太陽能控制器兩種充電模式，PWM控制器和MPPT控制器，PWM是脈寬調(diào)制充電，MPPT

控制器是最大功率點(diǎn)跟蹤。

4.2.1.2采用太陽能12V供電系統(tǒng)，角度根據(jù)不同經(jīng)緯度確定，見表4。

表4太陽能發(fā)電量統(tǒng)計(jì)（晶硅組件）

序號地區(qū)名稱安裝角度（°）峰值日照時(shí)數(shù)，h/day每瓦年發(fā)電量，kWh/W

1巴彥淖爾415.481.580

4.2.1.3太陽能板的數(shù)量和蓄電池?cái)?shù)量，根據(jù)所有用電設(shè)備功率計(jì)算和陰雨3天以上正常工作的設(shè)計(jì)。

4.2.1.4太陽能板高度架設(shè)要求，太陽能安裝架子應(yīng)采集國標(biāo)熱鍍鋅材質(zhì)制作，太陽能板底邊安裝高

度不應(yīng)小于3m，高度不應(yīng)超過6m，太陽能板全天采光不應(yīng)有任何遮檔物。

4.2.2通信技術(shù)和協(xié)議

可根據(jù)需要釆用通信運(yùn)營商提供的GPRS無線數(shù)據(jù)通信、無線數(shù)傳電臺通信、光纖等合理的通信方式，

提供標(biāo)準(zhǔn)的485通信協(xié)議。

4.2.3簡易保護(hù)房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求

4

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在兩側(cè)渠頂做長度由渠道開口決定，寬高為500mm×1300mm的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，底板做200mm厚的現(xiàn)

澆鋼筋混凝土，做好簡易箱連接的預(yù)埋件，以及太陽能板主植的預(yù)埋件，彩鋼房地面高度和渠道最高運(yùn)

行水位的距離要大于雷達(dá)水位計(jì)盲區(qū)。設(shè)備保護(hù)房示意圖見圖2。

垂直滑臺

設(shè)備保護(hù)房

渠道堤壩設(shè)備保護(hù)房地板

測速傳感器

水深

渠底

圖3設(shè)備保護(hù)房示意圖

4.2.4設(shè)備規(guī)格型號

主要設(shè)備規(guī)格與型號見表5。

表5主要設(shè)備規(guī)格型號

項(xiàng)目參數(shù)與型號

滑臺長度，mm1000150020002500

流速傳感器型號LS-S-050LS-S-160LS-S-160LS-S-160

淤泥傳感器型號JL-B-050NJL-B-050NJL-B-050NJL-B-050N

雷達(dá)水位計(jì)JL-Y-100KJL-Y-100KJL-Y-100KJL-Y-100K

4.3工作原理

4.3.1電磁流速儀

5

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渠道截面流速機(jī)械臂采集系統(tǒng)主要用斷面流速法，通過雷達(dá)水位計(jì)測得水深，計(jì)算出測流傳感器入

水深度，通過工業(yè)計(jì)算機(jī)發(fā)送指令將測流傳感器按照垂線條渠從零點(diǎn)開始下降至實(shí)測深度，測出流速。

然后移到下一條垂線進(jìn)行施測，直至將所有測點(diǎn)全部測完后，滑臺歸位到零點(diǎn)，等待下一次采集指令。

工業(yè)計(jì)算機(jī)通過將幾點(diǎn)的垂線流速和斷面分布進(jìn)行計(jì)算，最終求得整個(gè)斷面的流量，為了提高數(shù)據(jù)

的精度，淤泥傳感器數(shù)實(shí)時(shí)對斷面面積進(jìn)行修正，當(dāng)水深變化后，傳感器高度實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，水深變化

范圍C值可從軟件中設(shè)置。

為保證安全運(yùn)行，滑臺分別安裝上、下、左、右限位，為保證棒式傳感器在渠道中長時(shí)間測流不產(chǎn)

生掛污現(xiàn)象，定時(shí)將棒式流速傳感器收縮歸位，此過程可將傳感器上的掛污全部清理。

4.3.2垂線條數(shù)

該系統(tǒng)中流速采集點(diǎn)為多點(diǎn)采集，垂線為任意條，程序可以設(shè)置垂線間距，通過前期測量值，將垂

線分成奇數(shù)條，流量算法和人工算法一樣，分成幾部分流量，最后加在一起為總流量。根據(jù)渠底寬度將

垂線條數(shù)做以下劃分，見表6。

表6渠底寬度與垂線條數(shù)

項(xiàng)目數(shù)據(jù)

渠底寬度，m＜22～33～44～5

垂線條數(shù),條1133

4.3.3設(shè)備配置

設(shè)備柜里有顯示單元，采集設(shè)備，傳輸設(shè)備，電流、電壓指針，充電控制器，蓄電池，各項(xiàng)設(shè)備的

功能及工作參數(shù)見表7。

表7設(shè)備配置

序號設(shè)備名稱作用工作電壓，v工作溫度,℃

1工業(yè)計(jì)算機(jī)采集存儲數(shù)據(jù)、計(jì)算流量、顯示水位9～24+65～-40

2流速表頭采集流速12+75～-40

3數(shù)據(jù)通訊模塊向中心傳輸數(shù)據(jù)9～24+80～-50

4充電控制器太陽能對電池充電設(shè)備12～24+70～-45

5485集線器將所有485信號集中9～36+75～-40

6蓄電池所有設(shè)備供電12～24+75～-40

7滑臺控制模塊控制滑臺升級24+75～-40

812V轉(zhuǎn)24V模塊將12V變24V為滑臺及滑臺控制器供電9～36+75～-40

5技術(shù)參數(shù)

5.1計(jì)量精度

5.1.1渠底電磁式流量采集系統(tǒng)流量測量精度最大允許誤差為士5.0%，流速傳感器采用304不銹鋼，

外殼防護(hù)等級為IP68。

5.1.2水位測量準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到0mm～10mm，準(zhǔn)確度、重復(fù)性、防雷、絕緣、抗電磁干擾、外殼防護(hù)等

級為IP66,機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)符合GB/T15966的規(guī)定，水位測量準(zhǔn)確度應(yīng)與流量測量準(zhǔn)確度保持一致。

5.1.3淤泥傳感器量程為0.01m～1.5m,分辨率力為0.0001m，盲區(qū)為0.01m，外殼防護(hù)等級為IP68。

6

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抗電磁干擾磁場穩(wěn)定試驗(yàn)強(qiáng)度為3A/m(2級)，符合GB/T27992.3的要求，淤泥傳感器測量準(zhǔn)確度應(yīng)與

流量測量準(zhǔn)確度保持一致。

5.1.4淤泥傳感器主要用于渠道測速垂線的淤積變化，讓斷面面積實(shí)時(shí)修正，增加流量的精準(zhǔn)度。

5.2參數(shù)設(shè)置

程序運(yùn)行過程中需要進(jìn)行設(shè)置的參數(shù)包括渠道開口寬度（渠底、邊坡）、邊坡角度、渠道形狀（U

形、梯形）、淤泥傳感器高度、流速傳感器零點(diǎn)位置、水位計(jì)高程、數(shù)據(jù)采集個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)取數(shù)比例、有

效水位、設(shè)備地址、水位計(jì)地址、水位變化范圍傳感器移動值（C）、數(shù)值回傳方式（自動、手動）。

6系統(tǒng)維護(hù)

6.1設(shè)備維護(hù)

設(shè)備維護(hù)應(yīng)遵守下列要求：

——傳感器常年處于水中工作，停水后且具備安全操作的前提條件下，由兩人以上對傳感器進(jìn)行清

理；

——本系統(tǒng)不應(yīng)使用高壓市電，只允許12v電源；

——水位計(jì)桿不安裝與該系統(tǒng)無關(guān)的任何設(shè)備，也不應(yīng)用于通訊和市電照明、動力電源的桿路；

——嚴(yán)格執(zhí)行灌溉渠道管理中相關(guān)規(guī)定，不應(yīng)在灌溉渠道中進(jìn)行垂釣、游泳、捕魚等作業(yè)；

——太陽能板不定期除塵，至少在太陽能板表面