江西水电站生态下泄流量远程监测系统技术方案

文章来源:开封惠尔仪表有限公司

一、项目背景

水电工程中引水式开发、混合式开发,以及堤坝式开发水库初期蓄水期和参与系统调峰的电站,会造成闸坝至厂房河段或坝址下游河段减水甚至断流,使河段水环境容量降低从而影响水质,使水生生态系统遭受破坏,并影响到鱼类资源。水位降低和水面积减少还会导致河谷及河岸植被退化,对河段工农业取水、航运、景观产生不利影响。

  

为保护河流生态环境,推动水资源科学、合理、有序开发和可持续利用,各地水利和环保部门相继出台措施对不满足生态流量下泄要求的水电站责令整改或挂牌督办。

“水电站生态下泄流量远程监测系统”是重要的长效监督、管理手段,为主管部门随时掌握各水电站的下泄流量情况、保障下游河流的生态用水需求发挥了重要作用。

二、方案设计

2.1监测方式

  对水电站下泄流量的监测,可在电站泄水口设立监测点,安装在线监测设备;也可在电站下游附近选择河道断面作为监测断面,安装在线监测设备,监测下泄流量。

对于河床式或坝后式水电站,监测断面应设置在发电厂房尾水下游;

对于引水式水电站,监测断面应分别设置在发电厂房尾水下游和水库大坝下游。

2.2、监测内容

水电站生态下泄流量监测以水量监测为主,配合视频监控或者图片监控。通过数据与图像结合的方式集中监控各水电站的最小生态下泄流量情况。主要监测参数为水位、流量(有封闭管道可采用管道式流量计进行精确测量; 渠道或是河道式的流量可通过水位—流量关系曲线计算得出),视频监控为连续的视频图像或者定时传输的图片。为流域生态保护、水政管理、水文水资源监测等提供服务。

2.3、系统组成

监控中心:具有INTERNET网络,外网具备固定IP地址,安装服务器、生态下泄流量远程监控系统软件。接收现场传回的流量数据,并将每个测站的流量数据与视频数据集成到同一个界面上,便于用户查看,同时将视频图像截图存入数据库,便于以后调用。

通讯网络:光纤网络、4G网络。

监测设备:DATA系列遥测终端机,采集传感器的水位数据,流量计以及根据水位流量关系曲线计算出流量数据,并定时将流量数据上报到监控中心。

传感器:流量传感器、视频传感器、水位计等。

电源:交流220V电源或者太阳能电源。

2.4系统拓扑图

image.png

三、 监测站设备介绍

3.1遥测终端机

3.1.1遥测终端机资质

★ 设备获得全国工业产品生产许可证。

★ 设备通过水利部《水资源监测数据传输规约》(SZY206-2016)的测试,测试结果为“47项全部通过”。

设备通过水利部《水资源监测设备技术要求》(SZY203-2016)。

设备通过水利部《水资源监测设备质量检验》(SZY205-2016)。

设备通过水利部《加密传输规约》V1.2。

设备通过水利部《特殊区域水文、水资源数据安全采集系统接口规范》V1.18。

设备通过水利部《特殊区域水文、水资源数据安全采集系统RTU追加测试大纲》。

  设备通过水文监测数据通信规约(SL651-2014)的测试,测试结果要求HEX码 30项、ASCII码30项全部通过。

设备通过水文自动测报系统技术规范(SL61-2003)的测试。

水资源监控设备基本技术条件(SL4262008

    设备通过 水文自动测报系统设备遥测终端机(SL180-2015)的测试。

 

3.1.2遥测终端机功能

◆ 通信功能:支持接入GPRS/CDMA、4G、短消息、卫星、光纤等多种通讯方式; 

◆ 采集功能:采集水位、雨量变送器的标准信号;采集流量计、脉冲表的流量数据;采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。

◆ 图片抓拍功能:可外接工业照相机,进行图片抓拍。

◆ 控制功能:支持自动控制、远程控制水泵、阀门等控制设备。

◆ 远程管理功能:支持远程参数设置、程序升级。

◆ 报警功能:监测数据越限,立即上报告警信息。

◆ 加报功能:具有水位超限加报、暴雨加报功能。

◆ 存储功能:本机循环存储监测数据,掉电不丢失。

◆ 多中心功能:支持与多中心进行数据通信;支持实时在线、定时上报两种工作模式。

◆工作体制:可配置成自报式RTU,应答式RTU,自报/应答兼容式RTU。

◆参数设置:支持串口设参、远程设参功能。

◆召测功能:支持实时数据召测、历史数据召测。

◆数据具有断电保护功能:任何时候的检修和断电,都不会破坏和改变原来的数据。只有重新设置才会改变RTU机内原来设定的各项参数。

◆具备时钟功能:可通过INTERNET网络实现时钟同步。

◆具备电源管理功能,可实时采集设备供电电压,以确定设备的供电情况,保护设备。

◆看门狗安全设计,可以实现自动复位。

3.1.3遥测终端机的技术指标

静态值守电流:<2mA /12V DC

工作电流:≤10mA /12V DC

显示功能:LCD液晶显示。

参数设置:COM,Bluetooth,GPRS

工作制式:自报式、应答式、混合式

传输协议:TCP,UDP

串口: 1路调试串口(RS232/DB9),2路采集串口(RS485/RS232)

DI:4路DI接口(无源接点)

PI:6路PI接口(无源接点)

AI:4路(4-20mA /0-5V、精度0.5%)

DO: 3路输出

CPU:32位处理器、运行频率100MHz

MTBF:≥25000h

波特率:1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600(Bit/S)可设

供电电源:DC10-30V

工作环境:温度:-40℃~85℃;湿度:≤95%

3.1.4遥测终端机功能框图——光纤通讯

image.png3.1.5遥测终端机功能框图——4G通讯

image.png

3.2 电磁流量计介绍

3.2.1、概述

电磁流量计的设计和制造符合标准JB/T9248-1999《电磁流量计》,是一种测量导电介质体积流量的速度式仪表,在进行现场监测显示的同时,可输出标准的电流信号,供记录、调节、控制使用,实现检测自动控制,并可实现信号的远距离传送。广泛应用于环保、钢铁、石油、化工、煤炭、冶金、矿产、造纸、供排水、食品、医药等行业中的导电液体的流量计量。仪表的结构形式有一体型和分体型。分体电磁流量计.jpg

3.2.2、特 

★测量管内无可动部件,便于维护管理;无阻流部件,无压力损失;

★被测液体最低电导率≥20μS/cm,配合各种衬里材料,可适用于测量各种酸、碱、盐溶液及泥浆、矿浆、纸浆等介质的流量;

★测量精度不受流体的密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,测量精度高;

★低频矩形波激磁,不受工频及现场各种干扰的影响,工作稳定可靠;

★不受流体方向影响,正反向均可准确计量;

★液晶背光显示,可在线修改参数,操作简单方便;

★中文、英文显示方式(可选);

★可记录正向总量、反向总量、差值总量;

★具有空管测量、报警功能,并能适应不同的流体介质。

3.2.3、测量原理

电磁流量计是运用法拉第电磁感应定律原理,即导电物体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电动势。其感应电动势

E为:E=KBdV

 

流量Q为:Q=3600×V×S

式中: K—仪表系数

B—磁感应强度(T)

D—电极间距(m)

V—流体平均流速(m/s)

S—导管内截面积(m²)

测量流量时,导电性液体以流速V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过与液体直接接触的电极检出。对于同一流量计SBd为常量,所以流量与感应电动势E(或流速V)的大小成正比。

3.2.4、技术指标

 适用测量通径:DN6mm~DN3000mm

 介质电导率: ≥20 μs/cm

 衬里材料: 聚氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、聚硅氟橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯F46PFA

 电极材料: SUS316、哈氏合金B HB 、哈氏合金C(HC)、钛(Ti)、钽(Ta)、铂/铱合金

 工作环境温度:-20℃~60℃

 转换器工作环境湿度:≤95%

 外壳防护等级:IP65、IP67、IP68

 流速测量范围:0.5~10米/

 配套精度等级:0.5级、0.2级

    数:瞬时流量、流速、正反向累计总量

 检测报警参数:流体空管检测报警、励磁电流检测报警、上下限报警、系统报警

 网络功能:HART、MODBUS、GPRS、PROFIBUS(选配)

 供电电源

交流电源,电压适用范围:85VAC~250VAC直流24V电源,电压适用范围:20VDC~36VDC自供电3.6V电源

四、现场安装示意图

   微信图片_20190327094414.jpgmmexport1556240342517.jpgmmexport1556240347762.jpgQQ图片20190824091507.jpg 分区计量DN400.jpg

 

 开封惠尔仪表有限公司电磁流量计咨询热线/微信:15938578762(贺经理)