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阵列式雷达流量监测系统

河道流量监测是水文工作的核心环节,监测数据为防洪安全、水文水利计算及水资源评价提供关键支撑,而传统人工测流、单一点位测量

河道流量监测是水文工作的核心环节,监测数据为防洪安全、水文水利计算及水资源评价提供关键支撑,而传统人工测流、单一点位测量方式存在耗时久、精度低、人力成本高的问题,难以适配宽河道与汛期高水位高流速的监测需求。水文工程领域研究人员研发的阵列式雷达流量监测系统,以多垂线非接触式测量为核心特性,实现了河道流量的全自动、高精度监测,成为天然宽河道流量监测的重要技术方案。

该系统的流速测量依托多普勒效应,雷达探头发射的雷达波经水体表面反射后产生的多普勒频移与流速正相关,测算频移即可获取表面流速数据。流量计算则采用速度面积法,将雷达水位计测得的水位数据与预设断面参数结合换算过流面积,再通过流量公式完成瞬时流量计算,同时在监测断面不同位置均布多台流速仪,让多垂线测量数据更贴合实际水流分布,提升计算精准度。

系统由雷达流速仪、雷达水位计和遥测终端机构成基础监测单元,搭配市政或太阳能供电模式满足野外续航需求。雷达流速仪实现 0-40m 范围高精度流速采集,雷达水位计以 ±3mm 精度捕捉水位变化,二者均具备高防护等级适配野外环境;遥测终端机完成多设备数据汇总、流量计算与远程传输,同时支持本地数据存储与设备远程维护,各设备协同形成完整监测链路。

系统兼具多重技术优势,多垂线多流速测量模式大幅提升监测精度,非接触式测量实现野外免维护运行,测量与休眠结合的模式具备低功耗特性,防水、防结露、防雷设计使其能稳定运行于各类恶劣野外环境,真正实现无人值守的全自动监测。

系统配套的在线监测平台分为五层架构,可完成流量、水质等多要素数据的接入、存储与分析,实现监测数据可视化展示,同时具备站点管理、历史数据追溯、单站与多站数据对比分析功能,预警预报模块能在水文数据异常时及时告警,为水文决策提供科学辅助。

系统流量计算严格依据河流流量测验规范采用多垂线计算法,将断面划分为子断面后计算各垂线平均流速,再求和得到累计流量。针对雷达表面流速与实际平均流速的误差,研究人员采用校核后的流速仪获取校正系数,并根据不同水深选择一点法、二点法等校核方式,通过数据校正保障流量计算的精准性。

该系统有效解决了传统测流的行业痛点,可适配天然河流、水库坝下河道等多种监测场景,大幅降低水文监测的人力物力消耗,其数字化、智能化特性契合现代水文监测发展需求,为水文监测工作的数字化转型提供了坚实的技术支撑。