DB 1508_T 144—2023-渠道截面流速机械臂采集系统安装使用技术规程.docx

ICS 17.020CCS L 701508巴彦淖尔市地方标准DB1508/T 1442023渠道截面流速机械臂采集系统安装使用技术规程Technical specification for installation and use of open channel velocityrobotic arm data acquisition system2023-11-15 发布2023-12-15 实施巴彦淖尔市市场监督管理局发 布DB1508/T 1442023前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由内蒙古河套灌区水利发展中心提出。 本文件由巴彦淖尔市水利局归口。本文件起草单位：内蒙古河套灌区水利发展中心。本文件主要起草人：徐宏伟、姜杰、张利军、李根东、张广明、白淼、李占强、闫晋阳、裴文武、 苏小飞、周龙伟、步丰湖、张二东、曹立奇、李飞、焦文林、任秀、梁勇、李曼竹、陈爱萍。IDB1508/T 1442023渠道截面流速机械臂采集系统安装使用技术规程1 范围本文件规定了渠道截面流速机械臂采集系统安装使用的术语和定义、基本要求、技术参数、系统维 护等。本文件适用于巴彦淖尔市河套灌区渠道截面流速机械臂采集系统的安装使用。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 15966 水文仪器基本参数及通用技术条件GB/T 21303 灌溉渠道系统量水规范GB/T 27992.3 水深测量仪器 第3部分：超声波测深仪3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1灌溉渠道 irrigation channel联接灌溉水源和灌溉土地的水道，把从水源引取的水量输送和分配到灌区的各个部分。在一个灌区 范围内，按控制面积的大小把灌溉渠道分为干渠、支渠、斗渠、农渠、毛渠等5级。3.2水 深 depth of water水体的自由断面到其河床面的垂直距离，是水文特征值之一。注：由于受潮汐和其他因素的影响，实测水深，经水位改正后方为图载水深。3.3机械臂 mechanical arm用于模拟人操作设备的滑台。注：因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用，俗称滑台，本规范中分一维滑台和二维滑台。4 基本要求4.1 工作环境4.1.1 安装条件4.1.1.1 适用于渠道开口宽度为 5m 的以下的直口渠，根据渠道开口宽度可将测流设备保护房划分为 4 类，滑台类型可分为一维滑台和二维滑台，相对应的太阳能功率、蓄电池电量、充电控制器等主要设备 对应情况见表 1。1项 目数 据渠道开口宽，m2233445设备保护房长度,m222.52.5设备保护房高,m22.533滑台类型一维一维二维二维太阳能功率,W160160320320蓄电池电量,AH200200400400充电控制器,A202040404.1.1.2 应于非灌溉期安装。由于该测流系统具有机械控制设备，应在渠道上建简易保护房，简易保护房基础高于渠道顶部，将滑台、蓄电池、设备采集控制、水位采集设备放在简易保护房内。设备保护 房底部要设计设备采集孔和检修孔，滑台安装固定示意图见图 1、图 2。滑台正视图滑台侧视图标引符号ABCDEF设备名称水平滑台垂直滑台流速传感器限位计预留孔设备支架图 1 二维滑台结构示意图2图 2 二维滑台安装设备示意图4.1.1.3 滑台分为水平滑台、垂直滑台。一维滑台是指垂直滑台。二维滑台指水平滑台和垂直滑台组合工作。在滑台运行过程要做到限位保护，一维滑台限位包括上、下限位和零点；二维滑台限位包括水平滑 台的上下限位和零点，垂直滑台的上、下限位和零点。滑台尺寸对应关系见表 2。表 2 滑台尺寸4.1.1.4 测速传感器长度根渠道深度不同可分为以下几类，传感器长度表见表 3。3标引符号ABCDEFG设备名称垂直滑台滑台支架流速传感器设备箱检修车防盗门雷达水位计项 目尺 寸滑台长度，mm1000150020002500渠道开口宽,m2233445垂直滑台,mm1500200015002000水平滑台,mm20002500DB1508/T 1442023表 3 传感器长度项 目数 据渠道深度，m111.51.5222.5测速传感器长度,m11.522.54.1.2 安装地点选择根据GB/T 21303的要求进行地点（位置）选择，同时需满足下列条件：测流渠段平直、水流均匀；测流渠段纵横断面比较规则、稳定；测流断面与水流方向垂直；测流断面附近不应有影响水流的建筑物、树木或杂草等，测流断面在建筑物下游时，不受建筑 物泄流的影响；在不规则的土渠测流时，应将测流渠段衬砌成规则的标准段；安装地点（位置）选择确认时需要使用方、管理方、建设方的主要负责人签字确认，内容及格 式按附录 A 执行。4.1.3 安装要求4.1.4 流速要求0.01m/s10m/s。4.2 一般要求4.2.1 供电方式。4.2.1.1 支持太阳能控制器两种充电模式，PWM 控制器和 MPPT 控制器， PWM 是脉宽调制充电，MPPT 控制器是最大功率点跟踪。4.2.1.2 采用太阳能 12V 供电系统，角度根据不同经纬度确定，见表 4。表 4 太阳能发电量统计（晶硅组件）4.2.1.3 太阳能板的数量和蓄电池数量，根据所有用电设备功率计算和阴雨 3 天以上正常工作的设计。4.2.1.4 太阳能板高度架设要求，太阳能安装架子应采集国标热镀锌材质制作，太阳能板底边安装高度不应小于 3m，高度不应超过 6m，太阳能板全天采光不应有任何遮档物。4.2.2 通信技术和协议可根据需要釆用通信运营商提供的GPRS无线数据通信、无线数传电台通信、光纤等合理的通信方式， 提供标准的485通信协议。4.2.3 简易保护房基础设计要求4经测量找出渠道中轴线，将简易保护箱中心和渠道中心放在一条线上，预留孔按要求需放置在中心 线上。序号地区名称安装角度（）峰值日照时数，h/day每瓦年发电量，kWh/W1巴彦淖尔415.481.580图 3 设备保护房示意图4.2.4 设备规格型号主要设备规格与型号见表5。表 5 主要设备规格型号4.3 工作原理4.3.1 电磁流速仪5在两侧渠顶做长度由渠道开口决定，宽高为500mm1300mm的钢筋混凝土基础，底板做200mm厚的现 浇钢筋混凝土，做好简易箱连接的预埋件，以及太阳能板主植的预埋件，彩钢房地面高度和渠道最高运 行水位的距离要大于雷达水位计盲区。设备保护房示意图见图2。设备保护房垂直滑台渠道堤坝设备保护房地板测速传感器水深渠底项 目参数与型号滑台长度，mm1000150020002500流速传感器型号LS-S-050LS-S-160LS-S-160LS-S-160淤泥传感器型号JL-B-050NJL-B-050NJL-B-050NJL-B-050N雷达水位计JL-Y-100KJL-Y-100KJL-Y-100KJL-Y-100K渠道截面流速机械臂采集系统主要用断面流速法，通过雷达水位计测得水深，计算出测流传感器入水深度，通过工业计算机发送指令将测流传感器按照垂线条渠从零点开始下降至实测深度，测出流速。 然后移到下一条垂线进行施测，直至将所有测点全部测完后，滑台归位到零点，等待下一次采集指令。工业计算机通过将几点的垂线流速和断面分布进行计算，最终求得整个断面的流量，为了提高数据 的精度，淤泥传感器数实时对断面面积进行修正，当水深变化后，传感器高度实时进行调整，水深变化 范围C值可从软件中设置。为保证安全运行，滑台分别安装上、下、左、右限位，为保证棒式传感器在渠道中长时间测流不产生挂污现象，定时将棒式流速传感器收缩归位，此过程可将传感器上的挂污全部清理。4.3.2 垂线条数该系统中流速采集点为多点采集，垂线为任意条，程序可以设置垂线间距，通过前期测量值，将垂 线分成奇数条，流量算法和人工算法一样，分成几部分流量，最后加在一起为总流量。根据渠底宽度将 垂线条数做以下划分，见表6。表 6 渠底宽度与垂线条数项 目数 据渠底宽度，m2233445垂线条数,条1133设备柜里有显示单元，采集设备，传输设备，电流、电压指针，充电控制器，蓄电池，各项设备的功能及工作参数见表7。表 7 设备配置5 技术参数5.1 计量精度5.1.1 渠底电磁式流量采集系统流量测量精度最大允许误差为士 5.0%，流速传感器采用 304 不锈钢， 外壳防护等级为 IP68。5.1.2 水位测量准确度应达到 0mm10mm，准确度、重复性、防雷、绝缘、抗电磁干扰、外壳防护等级为 IP66,机械环境适应性应符合 GB/T 15966 的规定，水位测量准确度应与流量测量准确度保持一致。5.1.3 淤泥传感器量程为 0.01m1.5m,分辨率力为 0.0001m，盲区为 0.01m，外壳防护等级为 IP68。64.3.3 设备配置序号设备名称作用工作电压，v工作温度,1工业计算机采集存储数据、计算流量、显示水位924+65-402流速表头采集流速12+75-403数据通讯模块向中心传输数据924+80-504充电控制器太阳能对电池充电设备1224+70-455485集线器将所有485信号集中936+75-406蓄电池所有设备供电1224+75-407滑台控制模块控制滑台升级24+75-40812V转24V模块将12V变24V为滑台及滑台控制器供电936+75-40抗电磁干扰磁场稳定试验强度为 3A/m(2 级)，符合 GB/T 27992.3 的要求，淤泥传感器测量准确度应与流量测量准确度保持一致。5.1.4 淤泥传感器主要用于渠道测速垂线的淤积变化，让断面面积实时修正，增加流量的精准度。5.2 参数设置程序运行过程中需要进行设置的参数包括渠道开口宽度（渠底、边坡）、边坡角度、渠道形状（U 形、梯形）、淤泥传感器高度、流速传感器零点位置、水位计高程、数据采集个数、数据取数比例、有 效水位、设备地址、水位计地址、水位变化范围传感器移动值（C）、数值回传方式（自动、手动）。6 系统维护6.1 设备维护设备维护应遵守下列要求：传感器常年处于水中工作，停水后且具备安全操作的前提条件下，由两人以上对传感器进行清 理；本系统不应使用高压市电，只允许 12v 电源；水位计杆不安装与该系统无关的任何设备，也不应用于通讯和市电照明、动力电源的杆路；严格执行灌溉渠道管理中相关规定，不应在灌溉渠道中进行垂钓、游泳、捕鱼等作业；太阳能板不定期除尘，至少在太阳能板表面光洁的情况下每年进行 1 次除尘作业。6.2 数据维护每 5 分钟回传一组数据，对数据进行入库、发布。专管人员根据实际情况对所有数据进行不定期对比，进行抽测，发现数据异常应及时反馈，及时处 理。7AA附 录A（规范性）渠道截面流速机械臂采集系统安装地点选择确认表表A.1规定了渠道截面流速机械臂采集系统安装地点（位置）选择确认的内容格式。表 A.1 系统安装地点（位置）确认表日期：年月日单位名称测流安装地点左右岸距渠口距离系统安装位置示意图运行管理单位签字确认栏分管领导负责人办理人建设管理单位建设管理方组项目监理方签字确认栏项目监理8