一種適用于水污染源在線監測系統現場驗收工作的明渠流量計
——便攜式明渠流量計
1、背景
為貫徹《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國水污染防治法》，保護生態環境，保障人體健康，生態環境部于2019年12月24日，發布了《水污染源在線監測系統（CODCr、NH3-N 等）安裝技術規范》和《水污染源在線監測系統（CODCr、NH3-N 等）驗收技術規范》。在《安裝技術規范》中，提出了在線監測系統的組成中，需要有流量監測單元，對于需測定流量的排污單位，要建設明渠標準化計量堰（槽），并且堰槽的建設應能夠進行明渠流量計比對工作，推薦三角堰、矩形堰及巴歇爾槽。在《驗收技術規范》中，對水污染源流量監測單元的驗收方法提出了具體的要求，分為液位誤差比對和流量誤差比對，具體如下：
液位誤差比對：用便攜式明渠流量計比對裝置（液位測量精度≤0.1 mm）和超聲波明渠流量計測量同一水位觀測斷面處的液位值，進行比對試驗，每2 min記錄一次數據對，連續記錄6次，計算每一組數據對的誤差值Hi，選取最大的Hi作為流量計的液位比對誤差。
流量誤差比對：用便攜式明渠流量計比對裝置和超聲波明渠流量計測量同一水位觀測斷面處的瞬時流量，進行比對試驗，待數據穩定后，開始計時，計時10 min，分別讀取明渠流量比對裝置該時段內的累積流量F1 和超聲波明渠流量計該時段內的累積流量F2，按公式計算流量比對誤差ΔF。
根據以上要求可以看出，在現場驗收時需要用到便攜式明渠流量計，驗收的過程中要連續地統計記錄液位數據及流量數據，需要在12分鐘內同步記錄在線明渠流量計和便攜污水流量計各6個液位數據，及在12分鐘內同步記錄在線明渠流量計和便攜污水流量計各2個明渠流量累計數據，而且因為污水流量監測過程是不可逆的，一旦在記錄過程中出現問題，則需要重新進行比對驗收，在時間上和空間上都給現場的驗收工作帶來了困難。
國內雖然有各類的明渠污水流量計，但是并沒有一款能夠方便快速完成上述驗收任務的便攜式污水流量計，我們公司利用多年環保監測儀器研發經驗，結合《水污染源在線監測系統（CODCr、NH3-N 等）安裝技術規范》和《水污染源在線監測系統（CODCr、NH3-N 等）驗收技術規范》等標準的要求，開發出了一款專門針對明渠流量計現場驗收要求的便攜式明渠流量計。
2、產品介紹
現場安裝
既然是便攜式的明渠流量計，對于現場的安裝，要求能簡便、快速的完成現場流量計的安裝部署工作。
現場的比對過程
按照圖示連接儀表與探頭
插入內存卡，開機（否則不儲存數據）
設置屏幕中內容，點擊保存參數（根據自己實際情況填寫數據）
磁盤清理：內存卡儲存滿之后會有提示，一般不需要操作。
觸屏校準：圈中準心依次點擊進行校準
保存參數：檢測點參數設置完之后，點擊保存。
關于數據的準確性
明渠堰槽流量計的工作原理是在明渠中設置標準的量水堰槽，使流過堰槽的水的流量與水位呈單值關系，并按規定的位置測量水位，通過相應的公式計算出流量。根據原理可知，流量計測量的水的流量準確性，除了現場需要有規范的量水堰槽以外，流量只與水位高度呈單值關系，因此，水位的準確性是流量檢測的關鍵，我們采用的液位計是雷達水位計，這款液位計無論在數據的準確性，還是產品的抗干擾耐腐蝕性，都能滿足現場測量的需求。
有了準確的液位檢測，對于計算公式，我們充分的研究了《JJG711-1990 明渠堰槽流量計檢定規程》，對測量數據做了大量的比對工作，經過實驗說明，便攜式明渠流量計根據檢定規程的計算沒有誤差。
實驗數據：
|
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（m3） |
誤差（%） |
|
三角堰 |
200 |
500 |
/ |
100 |
2.649 |
2.649 |
0 |
|
矩形堰 |
200 |
500 |
200 |
100 |
6.841 |
6.841 |
0 |
|
等寬堰 |
200 |
500 |
/ |
100 |
18.340 |
18.340 |
0 |
|
巴歇爾槽 |
/ |
/ |
200 |
100 |
8.342 |
8.342 |
0 |
|
三角堰 |
300 |
600 |
/ |
150 |
7.287 |
7.287 |
0 |
|
矩形堰 |
300 |
600 |
300 |
150 |
18.793 |
18.793 |
0 |
|
等寬堰 |
300 |
600 |
/ |
150 |
40.193 |
40.193 |
0 |
|
巴歇爾槽 |
/ |
/ |
300 |
150 |
22.773 |
22.773 |
0 |
另外，在產品出廠前，我們會為每一臺便攜流量計配有一個有資質部門出具的的檢驗校準報告，進一步說明流量計測量數據的準確性與合法性。
4、產品主要功能特點及性能指標
4.1 便攜式明渠流量計
1、特點：
- 適應于四種基本堰型：三角堰、 矩形堰、 等寬堰、 巴歇爾槽；
- 高精度信號采集模塊，測量數據真實有效；
- 大屏幕彩色液晶觸摸屏，觸控操作，關鍵數據密碼保護；
- 曲線顯示流量變化趨勢及液位變化趨勢；
- 友好的人機交互界面，圖文結合，無需專業知識即可對儀器進行操作；
- 儀器帶有微型打印機，可現場直接打印測量數據；
- 可與電腦連接，將測量數據輸出至電腦，便于用戶對數據進行統計分析；
- 可存儲10000次的測量歷史記錄，記錄SD卡中；
- 內含大容量鋰電池，一次充電可連續測量10小時；
- 流量計內置智能化電源管理系統，延長電池使用壽命；
- 手提箱式設計，整機重量輕，方便用戶攜帶，防水等級IP65；
2、性能指標：
- 流量測量范圍：0~40m3/S；
- 流量測量頻次：3次/秒；
- 流量測量誤差：≤ ±5%；
- 信號輸出方式：SD卡，打印機；
- 工作環境濕度：≤ 85%；
- 工作環境溫度：—10℃~＋50℃；
- 工作電源：AC 220V±10%；（充電器）
- 內置電池：DC 12.6鋰電池,電池供電連續工作時間：72小時；
- 外形尺寸：400mm×300mm×110mm；
- 整機重量：≤ 2Kg。
4.2雷達水位計
雷達液位計系列產品，是指工作在 76-81GHz的調頻連續波(FMCW)雷達產品。產品最大量程可以達到70m, 盲區在10 cm以內。由于它工作頻率更高，帶寬更大，測量精度更高。產品提供支架的固定方式，3.6V鋰電池供電，485、TTL、NB通信，無需現場布線使得安裝便捷簡易。
雷達液位計系列的主要優勢如下：
- 基于自研的CMOS毫米波射頻芯片，實現更緊湊的射頻架構，更高的信噪比，更小的盲區。
- 5GHz工作帶寬，使產品擁有更高的測量分辨率與測量精度。
- 最窄6°天線波束角，安裝環境中的干擾對儀表的影響更小，安裝更為便捷。
- 一體化透鏡設計，體積精巧。
- 顯控和液位計采用分離設計，可定制。
- 支持NB無線傳輸，可配置上傳周期。
- 低功耗運行，壽命大于3年。
- 水位超上、下限（可配置）上傳報警信息。
- 支持手機藍牙調試，方便現場人員維護工作（后續版本支持）。