持续的气候威胁加强了测量河流流量的必要性. 河流流量(也称为溪流流量)可以使用速度和液位传感器进行监测. 物联网(物联网)技术使远程监测河流水位成为可能——提供实时洞察和警报, 即使在最偏远的环境中.
要点
- 河流流量(或溪流流量)可以使用物联网(物联网)传感器精确测量.
- 为了计算流量，需要知道流级、流速和深度/宽度.
- 可以监测计量和未计量的集水区.
- 传感器可以通过电池、太阳能或电源运行.
- 传感器包括水下和表面安装传感器(i.e. 雷达).
- 数据可以通过4G、LoRaWAN或卫星传输.
- 传感器可以安装在溪流、小溪或大型河网中.
- 数据可以从云端可视化、下载和分析.
为什么要测量河流流量??
测量河流流量和溪流流量很重要，原因如下:
- 监测洪水状况并产生警报.
- 避免低水位，并管理饮用水/灌溉用水供应.
- 调节流量，确保野生动物的生存.
- 管理水利设施(如灌溉系统).
如何测量流量?
为了测量流量，需要计算一些参数.
- 流阶段
- 河速度
- 河流深度和宽度
这些可以通过手动或通过使用传感器获得.
流阶段
流阶段 is simply the height of the water surface from the stream bed; many rivers around the world traditionally use a staff gauge to measure river levels. 仍然, 这些很容易出现人为错误，并且在需要时无法为建模目的提供连续读数. 现在，可以安装一个 水位传感器 每隔一段时间记录读数.
河速度
传统上, 管理机构使用机械流速计来评估河流的流速. 流速计的作用相当于水轮机, 由绕轴旋转的金属杯组成的轮子. 每转一圈就传送一个电信号, 旋转的速度与河流的流速成正比.
由于这些电流表的使用方式, 仪表需要直接安装在河流上方，并且只真正适合周期性测量.
一个更现代的解决方案是在河流上方安装一个基于雷达的水面速度传感器，利用多普勒效应测量流速.
河流深度和宽度
要准确地测量河流流量，你应该知道河流的宽度和高度.
计量集水区、堰及涵洞
河流流量监测的制约因素之一是只能在均匀的流量计中进行精确监测. 这些仪表通常以涵洞或堰的形式出现, 在哪里(取决于形状)您可以应用不同的计算(i.e. Cipolletti计算). 这些被称为计量集水区.
Ungauged集雨
你仍然可以在没有堰的情况下计算面积，但这个过程有点复杂. 测量过程包括将河流分成小段并测量每个小段. 一旦长度和高度确定, 您可以使用这些参数来计算每个河流分段的面积.
高度就是深度, 通过液位传感器计算, 但由于均匀量规的标准形状是梯形，因此它会根据分段而变化.
河面积计算
一旦所有参数都可用，就可以使用 深度x宽度 计算每个分段或使用堰/梯形的相关公式. 你可以用面积乘以流速值来计算流速, 以立方英尺每秒为单位输出河流流量/流量.
河流流量传感器类型
物联网传感器测量与河流水位和河流流量相关的不同参数，然后将数据无线传输到云端. 大多数传感器类型可以使用电池+太阳能, 而在某些情况下, 更先进的传感器可能需要一个小的电源供应. 一旦数据被传输，就可以使用云平台或应用程序查看和下载.
两个重要的传感器是测量河流的高度/面积和流速。.
超声波距离液位传感器
超声波传感器的工作原理是向物体发射声波并探测反射的声音. 然后传感器测量每个点之间的时间，以确定传感器与被测物体之间的距离. 传感器发出的声音是高频的, 人耳听不清, 但它允许聚焦“波束”(42KHz).
传感器安装在河流上方的固定高度上. 传感器测量安装点与河面之间的距离, 所以如果知道这条河的深度, 传感器计算的距离的任何变化都将表示河流高度的上升/下降.
传感器的采样间隔决定了电池的使用情况. 传感器可以配置为每隔几秒采样一次, 但最好的间隔是15分钟，以节省电池的使用. 在高洪水风险地区，您可以将读数间隔设置为每分钟.
雷达地面速度传感器
安装在河流上方的非接触式传感器设计用于使用雷达技术测量明渠和河流的水面速度. 它们的工作原理是探测水面反射的辐射并利用多普勒效应.
由于波接收器(传感器)是静止的，而源(河流)正在远离接收器, 本例中计算速度的公式为:
其中c为介质中波的速度(约为3 × 10)8 ms-1)， f为传感器观测到的频率，f0 发射频率(来自河流)和vs 河水的流速是多少.
表面速度传感器和距离水平传感器可以部署在一个封装中, 从而形成一个紧凑的河流流量监测解决方案.
数据传输
来自传感器的数据可以使用以下技术之一传输:
这些技术的结合意味着可以在城市中进行远程河流流量监测, 农村和极其偏远的环境(使用卫星).
数据可视化
与河流有关的数据可以通过网络仪表板查看, 应用程序或下载以作进一步分析. 如果您的组织使用地理信息系统或类似的系统，81818威尼斯可以将数据整合到这个环境中.
进一步的信息
我希望我能够解释河流流量监测的基础知识. 我经常与世界各地对河流水位和河流流量监测感兴趣的客户交谈. 如果您想了解更多关于81818威尼斯的解决方案范围以及81818威尼斯如何提供帮助, 请与81818威尼斯联系.
