李俊嶺

（安徽沃特水務科技有限公司 合肥 230601）

1 問題提出

2019年8月，安徽省水利廳正式提出到2020年，實現全省小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)全覆蓋。因此，早期的河道水位監(jiān)測系統(tǒng)由于河流沖淤造成的主河槽的位置遷徙，造成自計井不能監(jiān)測低水位的情況需要解決（凡是具有自計井的河道肯定都是流域面積較大的河道）。本文介紹了在安慶相關水文站成功實施的主河槽遷徙后的低水位采集方法。沙河埠站于1954年4月23日設為水位站，1967年1月1日斷面上遷1km 并改為水文站。測驗項目有水位、流量、降水、懸移質輸沙率。測驗河段為砂質河床，沖淤變化劇烈。該站采用凍結基面，減1.945m即為黃?；?。測驗河段順直長度200m，河寬245m 左右。

2 實現方法

低水位的時候采用雷達電子水尺采集，中、高水位采用原來的自計井，也就是浮子水位計采集。其中的雷達電子水尺是完全防水密閉的。具體原理就是在現有產品平臺采集基礎上，增加一路雷達電子水尺，然后在結合軟件綜合判斷就能解決豐水期和枯水期，也就是高、中、低水位的全時段水位采集問題。

在采集水位的時候，同時采集兩個水位傳感器的數值，然后根據設定的水位切換數值，看采集的低水位傳感器的數值是否大于設定的水位切換值，若小于和等于，則取低水位傳感器值作為綜合后的水位值，若大于，則取設定的水位切換數值加上中、高水位傳感器的值，作為最終綜合后的水位值。原理框架圖見圖1。

3 技術原理

3.1 雷達電子水尺

其工作原理是：雷達式電子水尺是基于TDR 時域反射和ETS 等效時間采樣技術的接觸式雷達水位計，俗稱雷達式電子水尺，或雷達水尺。電子倉發(fā)射微波脈沖，沿著導波桿傳輸。當微波遇到水面時，反射波沿導波桿傳回電子倉，超高速計時電路精確計算出傳導時間，實現水位的精確測量。雷達式電子水尺，是工業(yè)測距雷達在水位測量領域的創(chuàng)新應用，實現了電子水尺向高精度（毫米級），大量程（30m），高可靠，安裝簡便，免維護的技術跨越。雷達式電子水尺通過標準信號接口，與計算機、PLC 等連接，也可以與相應的顯示、記錄、控制裝置（如RTU）連接，構成水位監(jiān)測系統(tǒng)。

圖1 原理框架圖

3.2 浮子水位計

其工作原理是：浮子式水位計使用浮子感知測量水位的變化，工作狀態(tài)下，浮子平衡錘與懸索連接牢固，懸索懸掛在水位輪的“V”形槽中。平衡錘起拉緊懸索和平衡作用，調整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。當水位上升時，浮子產生向上浮力，使平衡錘拉動懸索帶動水位輪作順時針方向旋轉，水位編碼器的顯示讀數增加；水位下降時，則浮子下沉，并拉動懸索帶動水位輪逆時針方向旋轉，水位編碼器的顯示器讀數減小。該儀器的水位輪測量圓周長為32cm，且水位輪與編碼器為同軸聯接，水位輪每轉一圈，編碼器也轉一圈，輸出對應的32 組數字編碼。當水位上升或下降，編碼器的軸就旋轉一定的角度，編碼器同步輸出一組對應的數字編碼（二進制循環(huán)碼，又稱格雷碼）。不同量程的儀器使用不同長度的懸索能夠輸出1024～4096 組不同的編碼，可以用于測量10～40m 水位變幅。

3.3 水文遙測終端機

水文遙測終端機是一種應用于水文監(jiān)測的設備，主要對降雨量、水位、墑情等要素進行采集，存儲，將采集數據轉發(fā)至服務器平臺的一種低功耗儀器設備。該設備一般應用于野外且無人值守，采用太陽能電池板+電池供電的組合方式，分布范圍廣，站點繁多，數據傳輸一般采用2G/3G/4G 通信方式。

4 結語

該方案是在已有水位采集系統(tǒng)上升級改進，使產品應用功能在任意低、中、高水位情況下都能使用，彌補了改建自計井的代價高、周期長的缺點，具有很強的先進性和經濟性。該方案技術成熟且已經在現場運用4年。通過長時間的觀察運用，此方案穩(wěn)定可靠，具有重大推廣意義，相信推廣后定會實現其巨大的實用價值和市場價值■