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激光水位计在城市道路积水监测中的应用

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一、概述

近年来,由强降雨引起的城市隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生,在我国多雨的城市,积水有的竟然高达一米以上,且长时间不能及时排走,给人们的出行带来了很大的不便,严重时竟引发行人的死亡和失踪事件。此现象已经引起市政、水利水文等政府部门的关注:一方面要积极修建并管理好排水设施,另一方面建设城市防汛监测管理系统,作为城市防汛系统中的核心硬件——水位计承担了测量积水深度的核心作用,水位计的良好选型决定了城市防汛建设质量。我公司结合城市防汛系统的实际需要自主研发了一款新型水位计产品——激光水位计。

二、激光水位计特点及应用优势

2.1激光水位计是利用激光测距原理而研发,其特点如下:

1、激光水位计采用先进的激光测距原理进行水位测量,相较于其他类型水位测量产品,激光水位计具有更高的可靠性及抗干扰能力,不受温度、湿度、雾气的影响,可应用于江河、湖泊、 水库、河道、灌区渠道输水等水利水文工程中的水位监测,也可用于自来水、城市河道、城市内涝(道路积水)等市政工程中的水位监测。

2、 激光水位计测量精度与量程无关,全量程测量精度为±3mm,最大量程为70M。

3、 激光水位计既可以单支使用,也可以多段级联使用,可以根据现场实际安装位置及量程需求将激光水位计纵向级联以扩展测量量程,或横向阶梯级联形成多点测量网络。

4、 激光水位计系统集成度高,现场只需要购买PVC或镀锌保护管即可完成安装。

5、 激光水位计采用了先进的生产工艺技术,产品具有防腐、防冻、耐热、耐老化的特点,可适应于各类恶劣的测量环境。

2.2激光水位计在城市防汛中的应用优势:

1、激光水位计测量精度高

相较于其他类型的水位测量产品,激光水位计的测量精度更高,在城市道路积水中,一般水位都不超过1.5M,厘米级的误差与毫米级的误差事关重要。

2、非接触式测量、安装更加快捷方便

采用非接触式测量方式、激光发散角小,实际安装现场可采用75mm直径的PVC管或镀锌钢管作为保护管进行安装,可有效避免车辆、行人对测量效果的干扰。

3、系统集成度高、

整套系统集成了激光水位传感器、RTU、GPRS通讯模块、太阳能充电控制器、防雷模块、天线,集成商无需复杂的调试与接线即可完成系统的安装。

4、设备体积小

设备体积小,可适应在隧道内狭小空间的安装

5、提供专用无线RTU

在城市防汛系统中,需要集成LED显示屏控制、视频图像采集、雨量采集等功能,,我公司提专用的RTU设备,可进一步减少集成商的工程施工难度。


 

三、激光水位计与其他类型水位计产品适应性对比

3.1雷达水位计

雷达水位计也是一种非接触式传感器,它通过探测自身发出的微波被液面反射后的信息换算物面位置。优点:温度、湿度、雾等外界自然因素对其影响比较小,且测量精度较高,安装简单。缺点:价格昂贵;易受电磁波干扰,雷达波发散角大,容易受到行人与车辆等障碍物的干扰造成测量不准,因此在城市道路积水监测系统中,该传感器仍然不能使用。

3.1超声波水位计

超声波水位计与雷达水位计测量原理类似,超声波水位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算液面位置的。缺点:价格比较贵,超声波受传输媒介的气体成分外界温度、风俗影响较大,不适用于有气泡或悬浮物的介质;容易受电磁波干扰,精度一般。该传感器仍然不适用于城市道路积水监测的那样环境。

3.1浮子式水位计

机械浮子式和光电浮子式都是来用机械齿轮减速产生进位和退位的办法来形成编码,为了产生可靠编码,一般都用格雷码输出,量程变化范围大,可以高达到 80 米。优点:原理简单、误差来源少、价格相对较低。缺点:机械加工复杂、运行阻力大、使用寿命短,土建成本相对较高。在城市道路积水监测系统中,该传感器显然不适用那样的环境。

四、激光水位计典型参数

主要技术参数

测量范围

0-70M

精度                

±3mm  

分辨率

1mm

测量方式

连续测量

数据采集时间

1

报警方式

蜂鸣器报警/电脑显示/短信报警

防护等级

IP55,可有效防淋雨

输出

4-20mA模拟量输出、RS485、网口、RS232、、USB、无线

工作电源

工作电源电压

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

交流电源频率

50HZ±2HZ

系统工作环境

环境温度

-10℃~55℃

储存温度

-10℃~60℃(终端)

相对湿度

≤95%RH(40±2℃)(无结露)

五、安装方式

5.1安装方式一

针对于城市水文中下穿隧道等区域有建筑物可依附的区域,可直接使用管卡将激光水位计保护管固定咋建筑物上,如下图所示

  •  激光的特点是测距量程款,可倾斜安装,但要求激光保护管为直线。

  • 激光保护管外径为大于75~110mm的PVC或镀锌钢管。安装为直线,将竖直混凝土平面作为安装基础,基础上埋设可调节高低抱箍,将抱箍调节至同一竖直线上,固定好激光保护管,见左图

  • 使用膨胀螺栓将水位计控制器、太阳能电池板(市电供电无需)以及LED显示屏安装于合适的地点。


  •  

  • 5.2安装方式二

对于路面、湖泊等无建筑物可依附的区域,直接采用激光水位保护管作为支撑管,将控制箱、太阳能电池板等其他附件统一安装在一起

  • 适用于没有墙壁或支撑位的低洼地带。

 激光保护管外径为大于75~110mm钢管,钢管可以用于支持水位计与太阳能电池板。

 使用螺栓将水位计控制器、太阳能电池板以及LED显示屏安装于钢管上,并且使用螺栓将钢管固定于路面。

六、系统清单

序号

项目设备名称

配置及性能指标

1

激光水位计探头

量程:0~50m

2

激光水位计专用浮子

3

保护管

PVC管或镀锌钢管

4

过滤网


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