河流含沙量监测对于水利水电工程建设,水资源开发利用,水土流失治理,工农业取水用水,水文预报等意义重大。目前悬移质泥沙测验方法主要是人工取样,采用烘干法或置换法试验测量。该方法从样品的采集到分析,均需投入大量人力、物力,且测量周期长,操作过程繁琐,效率低。
随着新产品新技术的不断引进,结合泥沙监测经验,经过反复研究测试,我局研发了光电测沙仪。该仪器可以实现含沙量在0.001-700kg/m3范围内的实时在线监测。
仪器介绍
仪器组成
主机:采用不锈钢防护外壳,具备高可靠性及抗干扰性
数据采集终端:定时采集、数据备份
通信终端:支持NB-IOT4G/5G/电台/北斗卫星等通信方式
测控软件系统:图形化人机交互界面,数据过程直观显示、历史数据实时可查、数据报表自动生成
工作原理
光电测沙仪采用散射光式悬移质测量法,根据消光原理利用固体颗粒阻拦光线通过数量的差异,通过测量与入射光多个角度的散射光强度,与内置于系统内部的标定值比对分析,经过核心算法处理,计算出水样悬移质泥沙含量,实现连续监测,监测数据稳定且精度高。
数据传输及软件操控
快速 高效 安全 精准 实时 简洁 自动 科技 规范
光电测沙仪具备数据直连、4G /5G网络、北斗卫星、数传电台等多种传输方式,采用基于 B/S(浏览器/服务器)框架的软件系统,系统设置、数据查询等操作均由浏览器自动完成,便于维护,兼容性强。
安装方式及应用场景
缆道安装
安装在铅鱼上或吊箱下部。
柱体安装
安装在桥梁塔架水位井等入水柱体上,
结合自动升降系统,可视水位自动升降。
适于水位变化大的河道。
浮体安装
安装在专用浮体上,适合深水且不具备
固定安装
上述条件的地方。不受水位变幅影响。
维护自检及自动清洗
维护自检:设备在运行时会通过系统配置的自检功能对设备进行自动检测。
自动清洗:透镜面可设置自动清洗、定时清洗,保证设备精度。
功能介绍
B/S 登录、地图登录、巡航标定
1.B/S登录页面简洁、安全、快速。
2.安装测沙仪的站点地理位置定位,直观显示各站点位置。
分级权限管理
系统采用分级权限管理,超级管理员账号拥有最高权限,可在线添加测站管理、一般数据查询等账号,确保含沙量数据安全。
测沙数据实时显示
测沙数据实时显示,测沙数据可自定义设定采集时间如6分钟/次、10分钟/次等,同时也可调取查看近期及历史数据,并以曲线图、柱状图、数据列表三种方式进行呈现。
自动摘取所需数据
早8点数据自动摘录留存,变幅较大数据自动系统自动摘取,方便了解近期及历史的含沙量数据变化趋势。
主要参数指标
测沙范围:0.001~700kg/m3;
分辨率:0.001kg/m3;
温度:0~50°C;
系统误差:<1% ;
随机误差:<10%;
功耗:整机S150mA;
重量:主机S16kg;
主机:<380X170X300(长X宽x高) ;
供电电压:DC 12V;
设备组成:测沙仪主机、数据采集终端、通信终端、太阳能供电系统、在线测控平台;
比测情况
比测取样
2020年7月在小浪底水文站进行了比测,取样38次,时间段为7月8日16:45~7月19日8:00,最大含沙量相应最大流量3460m3/s。比测期最大流量3600m3/s,测点流速在2~3m/s。
比测数据
比测结论
经过在黄河水利委员会所属的黄河干流花园口水文站、小浪底水文站进行比测试验, HHSWꞏNUG-1型
光电测沙仪具备良好的应用结果,尤其是全面监测到了小浪底水文站0-349㎏/m³沙峰全过程。
经过比测数据分析,该仪器系统误差为0.37%,标准差4.4%,随机不确定度8.9%,符合《水文仪器基本
参数及通用技术条件》、《水文资料整编规范》的要求,满足《水文资料整编规范》中水位~流量关系线、
单~断沙关系线定线的一类精度站的相关规定,并通过适线检验、符号检验、偏离数值检验。
HHSWꞏNUG-1型光电测沙仪在稳定性、校测方法、观测精度、在线监测、数据存储、连续工作时间等
满足《河流悬移质泥沙测验规范》的规定。
HHSWꞏNUG- 1型光电测沙仪于2021 年3 月在黄河水利委员会河南水文水资源局正式发文批复投产应用。
检测情况
检测结论
经过国家认定机构进行检测,HHSW•NUG-1型光电测沙仪<50kg/ m 3 的部分系统误差为0.4%,标准差
为4.3%,随机不确定度为8.7%,>50kg/ m 3 的部分系统误差为-0.5%,标准差为2.9%,随机不确定度为5.8%,符
合《水文仪器基本参数及通用技术条件》、《水文资料整编规范》的要求,满足《水文资料整编规范》中水
位~流量关系线、单~断沙关系线定线的一类精度站的相关规定。并通过适线检验、偏离数值检验,在不间断
通信、因子校准、报警、抽样检测等方面均符合《GB 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分》通用要求。