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激光水位計在城市道路積水監測中的應用

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一、概述

近年來,由強降雨引起的城市隧道及立交橋下低洼處存在大量積水的現象時有發生,在我國多雨的城市,積水有的竟然高達一米以上,且長時間不能及時排走,給人們的出行帶來了很大的不便,嚴重時竟引發行人的死亡和失蹤事件。此現象已經引起市政、水利水文等政府部門的關注:一方面要積修建并管理好排水設施,另一方面建設城市防汛監測管理系統,作為城市防汛系統中的核心硬件——水位計承擔了測量積水深度的核心作用,水位計的良好選型決定了城市防汛建設質量。我公司結合城市防汛系統的實際需要自主研發了一款新型水位計產品——激光水位計。

二、激光水位計特點及應用優勢

2.1激光水位計是利用激光測距原理而研發,其特點如下:

1、激光水位計采用先進的激光測距原理進行水位測量,相較于其他類型水位測量產品,激光水位計具有更高的可靠性及抗干擾能力,不受溫度、濕度、霧氣的影響,可應用于江河、湖泊、 水庫、河道、灌區渠道輸水等水利水文工程中的水位監測,也可用于自來水、城市河道、城市內澇(道路積水)等市政工程中的水位監測。

2、 激光水位計測量精度與量程無關,全量程測量精度為±3mm,大量程為70M。

3、 激光水位計既可以單支使用,也可以多段級聯使用,可以根據現場實際安裝位置及量程需求將激光水位計縱向級聯以擴展測量量程,或橫向階梯級聯形成多點測量網絡。

4、 激光水位計系統集成度高,現場只需要購買PVC或鍍鋅保護管即可完成安裝。

5、 激光水位計采用了先進的生產工藝技術,產品具有防腐、防凍、耐熱、耐老化的特點,可適應于各類惡劣的測量環境。

2.2激光水位計在城市防汛中的應用優勢:

1、激光水位計測量精度高

相較于其他類型的水位測量產品,激光水位計的測量精度更高,在城市道路積水中,一般水位都不超過1.5M,厘米級的誤差與毫米級的誤差事關重要。

2、非接觸式測量、安裝更加快捷方便

采用非接觸式測量方式、激光發散角小,實際安裝現場可采用75mm直徑的PVC管或鍍鋅鋼管作為保護管進行安裝,可有效避免車輛、行人對測量效果的干擾。

3、系統集成度高、

整套系統集成了激光水位傳感器、RTU、GPRS通訊模塊、太陽能充電控制器、防雷模塊、天線,集成商無需復雜的調試與接線即可完成系統的安裝。

4、設備體積小

設備體積小,可適應在隧道內狹小空間的安裝

5、提供專用無線RTU

在城市防汛系統中,需要集成LED顯示屏控制、視頻圖像采集、雨量采集等功能,,我公司提專用的RTU設備,可進一步減少集成商的工程施工難度。


 

三、激光水位計與其他類型水位計產品適應性對比

3.1雷達水位計

雷達水位計也是一種非接觸式傳感器,它通過探測自身發出的微波被液面反射后的信息換算物面位置。優點:溫度、濕度、霧等外界自然因素對其影響比較小,且測量精度較高,安裝簡單。缺點:價格昂貴;易受電磁波干擾,雷達波發散角大,容易受到行人與車輛等障礙物的干擾造成測量不準,因此在城市道路積水監測系統中,該傳感器仍然不能使用。

3.1超聲波水位計

超聲波水位計與雷達水位計測量原理類似,超聲波水位計是通過探測自身發出的超聲波被液面反射后的信號換算液面位置的。缺點:價格比較貴,超聲波受傳輸媒介的氣體成分外界溫度、風俗影響較大,不適用于有氣泡或懸浮物的介質;容易受電磁波干擾,精度一般。該傳感器仍然不適用于城市道路積水監測的那樣環境。

3.1浮子式水位計

機械浮子式和光電浮子式都是來用機械齒輪減速產生進位和退位的辦法來形成編碼,為了產生可靠編碼,一般都用格雷碼輸出,量程變化范圍大,可以高達到 80 米。優點:原理簡單、誤差來源少、價格相對較低。缺點:機械加工復雜、運行阻力大、使用壽命短,土建成本相對較高。在城市道路積水監測系統中,該傳感器顯然不適用那樣的環境。

四、激光水位計典型參數

主要技術參數

測量范圍

0-70M

精度                

±3mm  

分辨率

1mm

測量方式

連續測量

數據采集時間

1

報警方式

蜂鳴器報警/電腦顯示/短信報警

防護等級

IP55,可有效防淋雨

輸出

4-20mA模擬量輸出、RS485、網口、RS232、、USB、無線

工作電源

工作電源電壓

AC(187~240)V,DC:12V~24V

交流電源頻率

50HZ±2HZ

系統工作環境

環境溫度

-10℃~55℃

儲存溫度

-10℃~60℃(終端)

相對濕度

≤95%RH(40±2℃)(無結露)

五、安裝方式

5.1安裝方式一

針對于城市水文中下穿隧道等區域有建筑物可依附的區域,可直接使用管卡將激光水位計保護管固定咋建筑物上,如下圖所示

  •  激光的特點是測距量程款,可傾斜安裝,但要求激光保護管為直線。

  • 激光保護管外徑為大于75~110mm的PVC或鍍鋅鋼管。安裝為直線,將豎直混凝土平面作為安裝基礎,基礎上埋設可調節高低抱箍,將抱箍調節至同一豎直線上,固定好激光保護管,見左圖

  • 使用膨脹螺栓將水位計控制器、太陽能電池板(市電供電無需)以及LED顯示屏安裝于合適的地點。


  •  

  • 5.2安裝方式二

對于路面、湖泊等無建筑物可依附的區域,直接采用激光水位保護管作為支撐管,將控制箱、太陽能電池板等其他附件統一安裝在一起

  • 適用于沒有墻壁或支撐位的低洼地帶。

 激光保護管外徑為大于75~110mm鋼管,鋼管可以用于支持水位計與太陽能電池板。

 使用螺栓將水位計控制器、太陽能電池板以及LED顯示屏安裝于鋼管上,并且使用螺栓將鋼管固定于路面。

六、系統清單

序號

項目設備名稱

配置及性能指標

1

激光水位計探頭

量程:0~50m

2

激光水位計專用浮子

3

保護管

PVC管或鍍鋅鋼管

4

過濾網


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