HX-F3便攜式明渠流量計(jì)

1、儀器設(shè)計(jì)研發(fā)背景

為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)水污染防治法》，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，生態(tài)環(huán)境部于2019年12月24日，發(fā)布了《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）安裝技術(shù)規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》。在《安裝技術(shù)規(guī)范》中，提出了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成中，需要有流量監(jiān)測(cè)單元，對(duì)于需測(cè)定流量的排污單位，要建設(shè)明渠標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量堰（槽），并且堰槽的建設(shè)應(yīng)能夠進(jìn)行明渠流量計(jì)比對(duì)工作，推薦三角堰、矩形堰及巴歇爾槽。在《驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》中，對(duì)水污染源流量監(jiān)測(cè)單元的驗(yàn)收方法提出了具體的要求，分為液位誤差比對(duì)和流量誤差比對(duì)，具體如下：

(1) 液位誤差比對(duì)：用便攜式明渠流量計(jì)比對(duì)裝置和超聲波明渠流量計(jì)測(cè)量同一水位觀測(cè)斷面處的液位值，進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，每2min記錄一次數(shù)據(jù)對(duì)，連續(xù)記錄6次，計(jì)算每一組數(shù)據(jù)對(duì)的誤差值Hi，選取大的Hi作為流量計(jì)的液位比對(duì)誤差。

(2) 流量誤差比對(duì)：用便攜式明渠流量計(jì)比對(duì)裝置和超聲波明渠流量計(jì)測(cè)量同一水位觀測(cè)斷面處的瞬時(shí)流量，進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)10min，分別讀取明渠流量比對(duì)裝置該時(shí)段內(nèi)的累積流量F1 和超聲波明渠流量計(jì)該時(shí)段內(nèi)的累積流量F2，按公式計(jì)算流量比對(duì)誤差ΔF。

根據(jù)以上要求可以看出，在現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)驗(yàn)收時(shí)需要用到便攜式明渠流量計(jì)，驗(yàn)收的過(guò)程中要連續(xù)地統(tǒng)計(jì)記錄液位數(shù)據(jù)及流量數(shù)據(jù)，需要在12分鐘內(nèi)同步記錄在線明渠流量計(jì)和便攜污水流量計(jì)各6個(gè)液位數(shù)據(jù)，及在10分鐘內(nèi)同步記錄在線明渠流量計(jì)和便攜污水流量計(jì)各2個(gè)明渠流量累計(jì)數(shù)據(jù)，而且因?yàn)槲鬯髁勘O(jiān)測(cè)過(guò)程是不可逆的，一旦在記錄過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則需要重新進(jìn)行比對(duì)，在時(shí)間上和空間上都給現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)收工作帶來(lái)了困難。

國(guó)內(nèi)雖然有各類的便攜式流量計(jì)，但是并沒(méi)有一款能夠方便快速完成上述比對(duì)任務(wù)的便攜式明渠流量計(jì)比對(duì)裝置，我們公司利用多年環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）安裝技術(shù)規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的要求，開(kāi)發(fā)出了一款針對(duì)明渠流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)要求的便攜式明渠流量計(jì)。

2、儀器介紹2.1 儀器外觀及組成

2.2 儀器現(xiàn)場(chǎng)安裝

既然是便攜式的明渠流量計(jì)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的安裝，要求能簡(jiǎn)便、快速的完成現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)的安裝部署工作。

1、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高度需要安裝三角固定架

2、根據(jù)調(diào)整橫向傳感器固定桿

3、安裝液位傳感器

4、將傳感器連接到便攜式明渠流量計(jì)，安裝完成

2.3 現(xiàn)場(chǎng)的比對(duì)過(guò)程

屏幕顯示界面

說(shuō)明

1、錄入現(xiàn)場(chǎng)信息

現(xiàn)場(chǎng)信息錄入以后會(huì)自動(dòng)的保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，再次比對(duì)試驗(yàn)時(shí)可以直接調(diào)用。堰槽類型可以點(diǎn)擊更換，見(jiàn)2.4現(xiàn)場(chǎng)明渠堰槽尺寸參數(shù)的輸入

2、液位檢測(cè)

便攜流量計(jì)會(huì)連續(xù)的記錄現(xiàn)場(chǎng)6個(gè)液位數(shù)據(jù)，液位的變化趨勢(shì)會(huì)以曲線的方式呈現(xiàn)，記錄完畢以后自動(dòng)停止。

3、流量檢測(cè)

便攜流量計(jì)會(huì)連續(xù)的累計(jì)現(xiàn)場(chǎng)的流量數(shù)據(jù)，流量的變化趨勢(shì)會(huì)以曲線的方式呈現(xiàn)，記錄完畢以后自動(dòng)停止。

4、錄入在線流量計(jì)數(shù)據(jù)

用戶在此界面輸入現(xiàn)場(chǎng)的液位數(shù)據(jù)及流量數(shù)據(jù)。

5、生成測(cè)量報(bào)告，任務(wù)完成。

現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量報(bào)告，會(huì)自動(dòng)的計(jì)算出液位誤差及流量誤差，用戶可以保存或現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)量數(shù)據(jù)。

通過(guò)以上可以看出，HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)是完全參照《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）安裝技術(shù)規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》的要求設(shè)計(jì)的，通過(guò)HX-F3型便攜明渠流量計(jì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比對(duì)任務(wù)，輕松快捷，用戶只需要輸入現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)即可。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)明渠堰槽尺寸參數(shù)的輸入

根據(jù)《JJG711-1990明渠堰槽流量計(jì)檢定規(guī)程》的要求，在進(jìn)行明渠流量測(cè)量的時(shí)候需要輸入一些現(xiàn)場(chǎng)明渠堰、槽的尺寸數(shù)據(jù)，對(duì)于不十分了解明渠檢定規(guī)程的使用者來(lái)說(shuō)，這些尺寸容易搞混，使測(cè)量的結(jié)果偏離正常值。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)這款產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于堰槽參數(shù)的輸入，采用了圖文結(jié)合的方式提示用戶輸入，用戶只需要根據(jù)圖片提示的位置量出相關(guān)的尺寸，輸入便攜流量計(jì)即可，如下：

步驟

1、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇堰型

2、輸入對(duì)應(yīng)位置的尺寸參數(shù)

用戶根據(jù)流量計(jì)屏幕提示的位置，測(cè)量出現(xiàn)場(chǎng)的尺寸數(shù)據(jù)，輸入HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)即可。

2.5 數(shù)據(jù)的保存、查詢、打印及導(dǎo)出

HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)內(nèi)置了存儲(chǔ)器，可以保存一萬(wàn)次的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)記錄，數(shù)據(jù)不丟失。HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)自帶有打印機(jī)，可以在現(xiàn)場(chǎng)打印比對(duì)報(bào)告，便于證據(jù)的保存。

HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，儀器出廠時(shí)標(biāo)配有PC端的數(shù)據(jù)采集軟件，可以在回到辦公室以后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦，生成EXCEL表格文件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)打印的比對(duì)報(bào)告

數(shù)據(jù)導(dǎo)出至計(jì)算機(jī)后打印的比對(duì)報(bào)告

HX-F3型便攜流量計(jì)支持GPS定位及北斗定位，可在每次執(zhí)行測(cè)量任務(wù)時(shí)，自動(dòng)記錄測(cè)量任務(wù)的地理位置信息，并將地理位置信息保存在任務(wù)的測(cè)量報(bào)告中，目前該項(xiàng)功能是選配的。

另外，HX-F3型便攜流量計(jì)標(biāo)配有手機(jī)端數(shù)據(jù)采集APP，可通過(guò)用戶手機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程分享，并可將每次的測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)送到客戶，便于用戶的統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)不丟失；

便攜流量計(jì)數(shù)據(jù)傳送至手機(jī)端APP

3、關(guān)于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

明渠堰槽流量計(jì)的工作原理是在明渠中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的量水堰槽，使流過(guò)堰槽的水的流量與水位呈單值關(guān)系，并按規(guī)定的位置測(cè)量水位，通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算出流量。根據(jù)原理可知，流量計(jì)測(cè)量的水的流量準(zhǔn)確性，除了現(xiàn)場(chǎng)需要有規(guī)范的量水堰槽以外，流量只與水位高度呈單值關(guān)系，因此，水位的準(zhǔn)確性是流量檢測(cè)的關(guān)鍵，我們采用的液位計(jì)是高品質(zhì)超聲波液位計(jì)，這款液位計(jì)無(wú)論在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還是產(chǎn)品的抗干擾耐腐蝕性，都能滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的需求。

有了準(zhǔn)確的液位檢測(cè)，對(duì)于計(jì)算公式，我們充分的研究了《JJG711-1990明渠堰槽流量計(jì)檢定規(guī)程》，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做了大量的比對(duì)工作，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)根據(jù)檢定規(guī)程的計(jì)算沒(méi)有誤差。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

堰型

液位落差p（mm）

渠寬B（mm）

堰寬b（mm）

液位h（mm）

JJG711（m3）

流量計(jì)（m3）

誤差（%）

三角堰

200

500

/

100

2.649

0

矩形堰

6.841

等寬堰

18.340

巴歇爾槽

8.342

300

600

150

7.287

18.793

40.193

22.773

另外，在產(chǎn)品出廠時(shí)，我們會(huì)為每一臺(tái)便攜流量計(jì)配有一個(gè)有資質(zhì)部門(mén)出具的的檢驗(yàn)校準(zhǔn)報(bào)告，進(jìn)一步說(shuō)明流量計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與合法性。

4、儀器主要功能特點(diǎn)及性能指標(biāo)

4.1 功能特點(diǎn)

適應(yīng)于四種基本堰型：三角堰、 矩形堰、 等寬堰、 巴歇爾槽；

配套有手機(jī)端數(shù)據(jù)采集APP，可通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程分享，并可將每次的測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)送到客戶；

定位功能（選配）：支持GPS定位及北斗定位，可自動(dòng)記錄每次測(cè)量任務(wù)的地理位置信息；

高精度信號(hào)采集模塊，24位采集精度，測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)有效；

大屏幕彩色液晶觸摸屏，觸控操作，關(guān)鍵數(shù)據(jù)密碼保護(hù)；

曲線顯示流量變化趨勢(shì)及液位變化趨勢(shì)；

友好的人機(jī)交互界面，圖文結(jié)合，即可對(duì)儀器進(jìn)行操作； 

儀器帶有微型打印機(jī)，可現(xiàn)場(chǎng)直接打印測(cè)量數(shù)據(jù)；

可與電腦連接，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸出至電腦，便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；

可存儲(chǔ)10000次的測(cè)量歷史記錄；

內(nèi)含大容量鋰電池，一次充電可連續(xù)測(cè)量72小時(shí)；

流量計(jì)內(nèi)置智能化電源管理系統(tǒng)，延長(zhǎng)電池使用壽命；

手提箱式設(shè)計(jì)，整機(jī)重量輕，方便用戶攜帶，防水等級(jí)IP65。

4.2 技術(shù)指標(biāo)

流量測(cè)量范圍：0～40m3/S；

流量測(cè)量頻次：3次/秒；

液位測(cè)量誤差：≤ 0.5mm；

流量測(cè)量誤差：≤ ±1%；

信號(hào)輸出方式：藍(lán)牙、USB，配套有電腦端PC軟件及手機(jī)端數(shù)據(jù)采集APP；

打印功能：自帶有熱敏打印機(jī)，可現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)量的數(shù)據(jù)，也可導(dǎo)出表格至計(jì)算機(jī)打?。?/p>

工作環(huán)境濕度：≤ 85%；

工作環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；

充電電源：AC 220V ±15%；

內(nèi)置電池：DC 16V鋰電池,電池供電連續(xù)工作時(shí)間：72小時(shí)；

外形尺寸：400mm×300mm×110mm；

整機(jī)重量： 2Kg。

5、結(jié)論

我們?cè)谠O(shè)計(jì)這款產(chǎn)品時(shí)，充分研究了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，力求在滿足數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，使現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)工作快捷而高效，希望這款產(chǎn)品能在環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流量監(jiān)測(cè)單元的比對(duì)