轨道式渠道断面自动测流系统标准征求意见稿

1T/CIDA0000-202X轨道式渠道断面自动测流系统本标准规定了轨道式渠道断面自动测流系统的组成、技术要求、安装调试、检验规则等。本标准适用于灌区测流行业的轨道式渠道断面自动测流系统的设计、生产、检验与使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50179-2015河流流量测验规范GB/T9359-2016水文仪器基本环境试验条件及方法GB/T15966-2017水文仪器基本参数及通用技术条件GB/T18185-2014水文仪器可靠性技术要求GB/T19705-2017水文仪器信号与接口GB/T21303-2017灌溉渠道系统量水规范SL61-2015水文自动测报系统技术规范SL651-2014水文监测数据通信规约SL/T427-2021水资源监测数据传输规约3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1灌溉渠道系统irrigationcanalsystem由干渠、支渠、斗渠和农渠及其附属建筑物组成的固定灌溉渠道网络。3.2流量discharge单位时间内通过河流、渠道或管道某一过水断面的水体体积。3.3渠道断面自动测流车（仪）automaticmeasurementvehicle/instrumentforchannelsectionflow渠道断面自动测流车（仪）是基于分段流速面积法获取水体流速和水深后，依据《灌溉渠道系统量水规范》（GB/T21303—2017）得到渠道流量的测流设备，根据其大小可适用于干渠、支渠和斗渠。3.4测流房flowmeasurementhouse测流房是用于测流车的存放及设备电源管理的配套设施。3.5测桥flowmeasuringbridge2T/CIDA0000-202X测桥是用于渠道断面自动测流车测量渠道流量的桥梁。4轨道式渠道断面自动测流系统4.1系统组成轨道式渠道断面自动测流系统是一种适用于大、中、小型灌区灌溉渠道系统的轨道式自动测流系统，由渠道断面自动测流车（仪）、信息化管理平台软件、配套设施（测桥、测流房等）三个部分组成。4.2一般规定轨道式渠道断面自动测流车性能、技术参数等符合本标准的规定。4.3适用场景轨道式渠道断面自动测流系统可广泛应用于灌区、水文断面、特殊场景等应用场景：a)灌区：适用于规则硬化渠道，且水体流态稳定，便于测流系统安装使用的场景。b)水文断面：轨道式渠道断面自动测流系统可满足GB50179-2015要求得到渠道流量，适用于水文断面测流。c)特殊场景：轨道式渠道断面自动测流车可同时搭载旋桨流速仪和雷达流量计（或超声多普勒流速仪等流速测量设备低流速深水位时采用旋桨流速仪测量，同时标定雷达流量计（或超声多普勒流速仪等流速测量设备）。渠道大流速或低水位时采用雷达流量计（或超声多普勒流速仪等流速测量设备）实现特殊场景流量测量。4.4轨道式渠道断面自动测流系统特点轨道式渠道断面自动测流系统适用于灌区的干渠、支渠、斗渠，可用于梯形渠、矩形渠、三角渠、U形渠、不规则断面等多种渠道类型的流量监测，应具备下列功能：a)轨道式渠道断面自动测流系统支持手动、自动、远程三种工作模式；b)自动和远程工作模式下，可自动完成水位、分层流速、水深测量，并发送水位、水深、分层流速、局部流量、断面流量等数据到上位机软件；c)轨道式渠道断面自动测流系统具备自动定点测量、自动计算断面流量功能，可实现现场无人值守测量；d)渠道断面自动测流车可同时搭载含沙量测量仪，在流量测量时可同步测量含沙量；e)轨道式渠道断面自动测流系统可支持加密地形测量；f)轨道式渠道断面自动测流系统可选配其它在线流速测量设备通过旋桨流速仪标定关系曲线实现多传感器融合的在线测量。5轨道式渠道断面自动测流系统技术要求5.1一般要求a)测桥、轨道等金属零部件应进行防腐、防锈处理；b)渠道断面自动测流车整机、零部件加工应符合图纸要求，装配正确无误；c)渠道断面自动测流车运动部件应转动灵活，无卡滞；d)通信系统数据传输正常；e)上位机软件应运行流畅。3T/CIDA0000-202X5.2环境条件轨道式渠道断面自动测流系统在下列条件下能正常工作：a)工作环境温度：-10℃~+40℃;b)风力：不大于6级；c)相对湿度：不大于95无冷凝d)轨道到渠底距离：不大于10米；e)渠道宽度：不大于100米。5.3电源供电要求a)市电供电参数要求：220V±10%；b)太阳能供电参数要求：依据当地的太阳能辐射参数和负载特性，确定太阳能电池方阵的总功率，依据当地的连续阴雨天情况设计蓄电池的最小容量。5.4接口要求a)轨道式渠道断面自动测流系统输出信号与接口应符合GB/T19705-2017中5.3.2的规定。b)轨道式渠道断面自动测流系统部件间可采用RS485等有线连接方式，也可采用持GPRS、4G、5G、Wi-Fi、ZigBee、LoRa等无线连接方式，但需要保证系统部件间信息交互和处理的一致性。5.5设备技术参数5.5.1渠道断面自动测流设备a)渠道断面自动测流设备类型：大型渠道断面自动测流车、小型渠道断面自动测流车及固定式渠道断面自动测流仪；b)渠道断面自动测流设备选型：表1渠道断面自动测流设备选型表c)技术指标1)大型渠道断面自动测流车轮距：550mm±5mm；轴距：800mm±5mm；行进速度：≥50cm/s；升降速度：≥30cm/s。2)小型渠道断面自动测流车轮距：300mm±5mm；轴距：480mm±5mm；行进速度：≥30cm/s；升降速度：≥30cm/s。3)固定式渠道断面自动测流仪升降结构：伸缩杆/卷扬式；4T/CIDA0000-202X升降速度：≥30cm/s；动态响应延迟：≤50ms。5.5.2水位计a)量程：5m、10m；b)准确度：±2cm或0.2%FS；c)信号输出：4mA～20mA或RS485信号。5.5.3流速仪5.5.3.1旋桨流速仪a)量程：0.04m/s～10m/s；b)起转速度：0.035m/s；c)适用水深：0.3m～10m；d)适用流速：0m/s～5m/s；e)测量精度：相对误差≤±1.5%；f)信号输出：脉冲信号或RS485信号。5.5.3.2雷达流量计a)量程：0.1m/s～20m/s；b)测流精度：±1.0%FS；c)信号输出：RS485信号。5.5.3.3电磁流速仪a)测量范围：0.005m/s～10m/s；b)测量精度：±2.0%FS；c)适用水深：0.3m～10m；d)信号输出：RS485信号。5.5.4水深测量a)量程：0m～10m；b)检测方式：接触式；c)测量误差：≤5mm。5.5.5流速测量方法a)垂线数量：按照GB/T21303-2017确定；b)垂线流速测量：自动分层流速测量，不同水深分层要求按GB/T21303-2017确定；c)单点测量时长：60s/100s/120s可选。5.5.6流量计算5.5.6.1计算方式：分段流速面积法。5.5.6.2部分面积的平均流速按下列公式计算：a)两测速垂线间的平均流速可按式（1）计算：5H0=0A0,1A1,2A2,3 H1H2H3An,n+1HnT/CIDA0000-202XH0=0A0,1A1,2A2,3 H1H2H3An,n+1HnV(V+Vi+1)/2…………………b)水边平均流速（V0,1或Vn,n+1）可按式（2）、式（3）计算V=aV1………VnVnn+1=aVn上述式中：i—垂线序号，i=1,2,3,4,5…，n,n为测线总数；见图1；Vn,n+1—第i和i+1两条垂线间断面平均流速，单位为米每秒（m/sVi—第i条垂线平均流速，单位为米每秒（m/s）；α—岸标流速系数，与渠道的断面形状、渠岸的糙率、水流条件等有关。b1,2b2,3bn,n+1b0,1b1,2b2,3bn,n+1b0,1图1测流断面面积划分示意图5.5.6.3岸边流速系数α应实测率定。无实测资料时可根据渠道岸边情况选用以下参考值：a)规则土渠的斜坡岸边：α=0.67~0.75d)梯形断面混凝土衬砌渠断：α=0.8~0.9e)不平整的陡岸边：α=0.8f)光滑的陡岸边：α=0.95.5.6.4面积可按式（4）计算：Ai-1,i=0.5(Hi-1+Hi)bi-1,i………………式中：Ai-1—第i-1和第i条两条垂线间的面积，单位为平方米（m2Hi-1—第i-1条垂线的实际水深，单位为米（mHi—第i条垂线的实际水深，单位为米（mbi-1—第i-1和第i条两条垂线之间的断面宽，单位为米（m）。5.5.6.5两水边面积可按式（5）、式（6）计算：A0,1=0.5H1b0,1……（5）6T/CIDA0000-202XAn,n+1=0.5Hnbn,n+1……（6）5.5.6.6两条垂线间的流量可按式（7）计算：qn1,n-1,iAi1,i……（7）式中：qi-1,i—第i-1和第i条两条垂线间的流量，单位为立方米每秒（m3/s）；Vi-1,i—第i-1和第i条两条垂线间的速度，单位为米每秒（m/s）；Ai-1,i—第i-1和第i条两条垂线间的断面面积，单位为平方米（m2）。5.5.6.7断面流量可按式（8）计算：0,i2,3n,n+1……（8）式中：Q—断面测量流量，单位为立方米每秒（m3/s）。5.5.6.8断面流量测量误差断面流量绝对误差可按式（9）计算：真 （9）式中：△—测量绝对误差，单位为立方米每秒（m3/s）；Q—断面测量流量，单位为立方米每秒（m3/s）；Q真—断面真实流量，单位为立方米每秒（m3/s）；断面流量相对误差可按式（10）计算： 式中：δ—测量相对误差。渠道断面流量测量误差应满足表2的要求。表2渠道断面流量测量误差5.5.7信息化管理平台软件信息化管理平台软件支持移动端、浏览器、客户端等多种平台，具有多站点管理、远程控制、实时视频监控、数据分析、历史查询、自动报表等功能，软件自动化程度高、界面友好、操作简便。信息化管理平台软件实时接收渠道断面自动测流车采集的流速、水位、水深等数据，并显示渠道断面自动测流车的电池电量、充电状态及现场运行测流状态，自动计算断面流量并生成数据报表。5.5.8附属设施7T/CIDA0000-202X5.5.8.1测桥测桥是渠道断面自动测流车的运行轨道。一般可分为侧装式测桥、吊装式测桥和简易式测桥三种。侧装式测桥/吊装式测桥：新建测桥单跨不大于60m，可兼作人工测桥。原测流断面有人工测桥时，可在原有人工测桥基础上进行侧装或吊装改造。简易式测桥：结构形式简易，可满足渠道断面自动测流车的运行要求。5.5.8.2测流房测流房是用于渠道断面自动测流车的存放及设备电源管理的配套设施。一般可采用彩钢结构、砖混结构或者装配式房屋。测流房尺寸可根据渠道断面自动测流车尺寸进行设计和建造，推荐尺寸为：3m×3m×3m。5.6测流断面选择规范测流断面选择应满足下列条件：a)测流渠段平直、水流均匀，其长度应大于20倍渠段的最大水深；b)测流渠段纵横断面比较规则、稳定；c)测流断面与水流方向垂直；d)测流断面附近不应有影响水流的建筑物、树木或杂草等，测流断面在建筑物下游时，不受建筑物泄流的影响；e)在不规则的土渠测流时，应将测流渠段衬砌成规则的标准段面（如梯形断面等）。5.7率定与测量精度要求当轨道式渠道断面自动测流系统测量设备采用雷达流速仪、电磁流速仪（或超声多普勒流速仪等流速测量设备）时按照SL195-2015、GB/T21303-2017、GB50179-2015等规范要求，进行率定。雷达流速仪、电磁流速仪（或超声多普勒流速仪等流速测量设备）的率定与比测应以旋桨流速仪法为主，率定实测流量应不少于30次，并遵照GB50179-2015执行。率定与比测断面应选在监测断面下游代表性可靠、区间无水量加入或引出的渠段。率定应采用多线多点法进行，具体要求：a)测速垂线。测速垂线应均匀分布，并控制断面地形和流速沿断面分布的转折变化，水面宽≤10m时，垂线数应不少于6条，水流条件复杂时适当加密；水面宽＞10m，依据精度要求，参照《灌溉渠道系统量水规范》确定测速垂线数；b)垂线测点。一般采用5点法（水面、0.2h、0.6h、0.8h、渠底）测速；水流条件稳定的断面且水深不小于0.3m，在保证测验精度的前提下，可采用3点法（0.2h、0.6h、0.8h）测速；c)测点流速测验历时。单个测点流速测验历时应不少于100s。d)率定比测周期。率定与比测周期为1次/年。6检验规则6.1检验分类检验分为出厂检验、现场检验。6.2出厂检验8T/CIDA0000-202Xa)每台产品均需进行出厂检验。检验合格的，出具产品合格证方可出厂。b)流速仪、水位计应出具第三方权威检测机构的检验报告。c)出厂检验各项指标须符合本标准的规定，有1项不合格则判定该产品不合格。6.3现场检验6.3.1手动控制功能人为操作渠道断面自动测流车完成前进、后退、下放仪器、收回仪器、测量水深、上传数据、返回等动作，应顺畅执行所有手动控制功能。6.3.2自动测量功能通过上位机的操作，可以实现自动前进、后退、下放仪器测量、测量完毕自动返回等功能，并将实时数据上传到上位机。6.3.3流速测量功能根据不同垂线，在上位机设置测量参数后，可以实现针对不同垂线流速测量功能，可根据垂线水深自动判断采用单点法、两点法、三点法或五点法，并实时上传测量结果至上位机，旋桨流速仪测量误差应不大于±1.5%，电磁流速仪流速测量误差应不大于±2.0%。6.3.4水位水深测量功能应实现测量垂线的水位、水深测量功能，其中水深测量具备湿绳补偿功能，水深测量误差应不大于5mm。6.3.5流量计算功能应实现分段流量计算和断面总流量计算功能，流量结果基本要求最大允许相对误差应不大于±5.0%，高等级要求最大允许相对误差应不大于±2.0%，计算结果可直接发送到上位机。6.3.6自动充电功能应实现电池低电量情况下的自动返回充电。6.3.7设备异常报警功能应实现渠道断面自动测流车主要部件异常情况下的声光报警功能。7包装运输与存储7.1包装渠道断面自动测流车应采用专门的包装箱，底部应设置托盘，并将渠道断面自动测流车固定在托盘上，确保包装箱内没有可移动的零部件。包装箱应坚固完好，能抵御运输、装卸及存储过程中的正常振动、冲击和挤压，并便于装卸及搬运，箱外应具有明显标识。7.2运输宜采用专用工具进行装卸，若采用人工装卸，需确保人身及货物安全。堆垛层数不宜超过2层，运输过程中需确保货物固定无松动。7.3存储9T/CIDA0000-202X渠道断面自动测流车应存储在清洁、干燥、通风且无腐蚀性气体的地方，堆垛高度不应超过2层，要考虑受力均匀并防止倒塌，且渠道断面自动测流车不应倒置。8标识、使用说明书8.1标识在产品的显著部位应有标签，并清晰标明下列内容：——产品名称、型号；——生产厂家及商标；——出厂编号及日期。8.2使用说明书产品应有配套的使用说明书，满足GB/T9969-2008的规定。T/CIDA0000-202X（资料性附录）轨道式渠道断面自动测流系统安装调试表1□2□3□4□5□6□7□8□9□□1□2□3□4□5□6□7□8□9□T/CIDA0000-202X（资料性附录）系统组成、测量原理及过程B.1渠道断面自动测流系统组成轨道式渠道