一種適用于水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收工作的明渠流量計(jì)
——HX-F3型便攜式明渠流量計(jì)
1、背景
為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國水污染防治法》，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，于2019年12月24日，發(fā)布了《水污染源在線監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)的組成中，需要有流量監(jiān)測單元，對于需測定流量的排污單位，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，對水污染源流量監(jiān)測單元的驗(yàn)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：一種適用于水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收工作的明渠流量計(jì)
(1) 液位誤差比對：用便攜式明渠流量計(jì)比對裝置（液位測量精度≤0.1 mm）和超聲波明渠流量計(jì)測量同一水位觀測斷面處的液位值，進(jìn)行比對試驗(yàn)，每2 min記錄一次數(shù)據(jù)對，連續(xù)記錄6次，計(jì)算每一組數(shù)據(jù)對的誤差值Hi，選取*大的Hi作為流量計(jì)的液位比對誤差。
(2) 流量誤差比對：用便攜式明渠流量計(jì)比對裝置和超聲波明渠流量計(jì)測量同一水位觀測斷面處的瞬時(shí)流量，進(jìn)行比對試驗(yàn)，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)10 min，分別讀取明渠流量比對裝置該時(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)算流量比對誤差ΔF。
根據(jù)以上要求可以看出，在現(xiàn)場驗(yàn)收時(shí)需要用到便攜式明渠流量計(jì)，驗(yàn)收的過程中要連續(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個明渠流量累計(jì)數(shù)據(jù)，而且因?yàn)槲鬯髁勘O(jiān)測過程是不可逆的，一旦在記錄過程中出現(xiàn)問題，則需要重新進(jìn)行比對驗(yàn)收，在時(shí)間上和空間上都給現(xiàn)場的驗(yàn)收工作帶來了困難。
國內(nèi)雖然有各類的明渠污水流量計(jì)，但是并沒有一款能夠方便快速完成上述驗(yàn)收任務(wù)的便攜式污水流量計(jì)，我們公司利用多年環(huán)保監(jiān)測儀器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《水污染源在線監(jiān)測系統(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，開發(fā)出了一款專門針對明渠流量計(jì)現(xiàn)場驗(yàn)收要求的便攜式明渠流量計(jì)。
2、產(chǎn)品介紹一種適用于水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收工作的明渠流量計(jì)
2.1儀器外觀，組成
2.2現(xiàn)場安裝
既然是便攜式的明渠流量計(jì)，對于現(xiàn)場的安裝，要求能簡便、快速的完成現(xiàn)場流量計(jì)的安裝部署工作。
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1、安裝縱向支撐柱 | 2、安裝橫向傳感器固定桿 |
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3、安裝液位傳感器 | 4、將傳感器連接到電腦，安裝完成 |
2.3現(xiàn)場的比對過程
步驟 | HX-F3屏幕顯示界面 | 說明 |
1、錄入現(xiàn)場信息 | | 現(xiàn)場信息錄入以后會自動的保存到數(shù)據(jù)庫，再次比對試驗(yàn)時(shí)可以直接調(diào)用。堰槽類型可以點(diǎn)擊更換，見2.4 現(xiàn)場明渠堰槽尺寸參數(shù)的輸入 |
2、液位檢測 | | 便攜流量計(jì)會連續(xù)的記錄現(xiàn)場6個液位數(shù)據(jù)，液位的變化趨勢會以曲線的方式呈現(xiàn)，記錄完畢以后自動停止。 |
3、流量檢測 | | 便攜流量計(jì)會連續(xù)的累計(jì)現(xiàn)場的流量數(shù)據(jù)，流量的變化趨勢會以曲線的方式呈現(xiàn)，記錄完畢以后自動停止。 |
4、錄入在線流量計(jì)數(shù)據(jù) | | 用戶在此界面輸入現(xiàn)場的液位數(shù)據(jù)及流量數(shù)據(jù)。 |
5、生成測量報(bào)告，任務(wù)完成。 | | 現(xiàn)場的測量報(bào)告，會自動的計(jì)算出液位誤差及流量誤差，用戶可以保存或現(xiàn)場打印測量數(shù)據(jù)。 |
通過以上可以看出，HX-F型便攜式明渠流量計(jì)是依照《水污染源在線監(jiān)測系統(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HX-F型便攜流量計(jì)對現(xiàn)場進(jìn)行比對任務(wù)，輕松快捷，用戶只需要輸入現(xiàn)場的數(shù)據(jù)即可。
2.4現(xiàn)場明渠堰槽尺寸參數(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)行明渠流量測量的時(shí)候需要輸入一些現(xiàn)場明渠堰、槽的尺寸數(shù)據(jù)，對于不十分了解明渠檢定規(guī)程的使用者來說，這些尺寸容易搞混，使測量的結(jié)果偏離正常值。為此，我們設(shè)計(jì)這款產(chǎn)品時(shí)，對于堰槽參數(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 | HX-F3屏幕顯示界面 |
1、根據(jù)現(xiàn)場情況選擇堰型 | |
2、輸入對應(yīng)位置的尺寸參數(shù) | | |
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用戶根據(jù)流量計(jì)屏幕提示的位置，量出現(xiàn)場的尺寸數(shù)據(jù)，輸入流量計(jì)即可。
2.5數(shù)據(jù)的保存、查詢、打印及導(dǎo)出
HX-F便攜式明渠流量計(jì)內(nèi)置了存儲器，可以保存一萬次的現(xiàn)場比對記錄，數(shù)據(jù)丟失。HX-F型便攜式明渠流量計(jì)自帶有打印機(jī)，可以在現(xiàn)場打印校正報(bào)告，便于證據(jù)的保存。
HX-F型便攜式明渠流量計(jì)具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，可以在回到辦公室以后對現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦，生成EXCEL表格文件，對現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
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)定的位置測量水位，通過相應(yīng)的公式計(jì)算出流量。根據(jù)原理可知，流量計(jì)測量的水的流量準(zhǔn)確性，除了現(xiàn)場需要有規(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)確性是流量檢測的關(guān)鍵，我們采用的液位計(jì)是邦納的T30型超聲波液位計(jì)，這款液位計(jì)無論在數(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)場測量的需求。
有了準(zhǔn)確的液位檢測，對于計(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》，對測量數(shù)據(jù)做了大量的比對工作，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)說明，HX-F3便攜式明渠流量計(jì)根據(jù)檢定規(guī)程的計(jì)算。
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 | 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 |
一種適用于水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收工作的明渠流量計(jì)另外，在產(chǎn)品出廠前，我們會為每一臺便攜流量計(jì)配有一個有資質(zhì)部門出具的的檢驗(yàn)校準(zhǔn)報(bào)告，進(jìn)一步說明流量計(jì)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與合法性。
4、一種適用于水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場驗(yàn)收工作的明渠流量計(jì)產(chǎn)品主要功能特點(diǎn)及性能指標(biāo)
4.1 功能特點(diǎn)
(1) 適應(yīng)于四種基本堰型：三角堰、矩形堰、 等寬堰、 巴歇爾槽；
(2) 高精度信號采集模塊，24位采集精度，測量數(shù)據(jù)真實(shí)有效；
(3) 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)；
(4) 曲線顯示流量變化趨勢及液位變化趨勢；
(5) 友好的人機(jī)交互界面，圖文結(jié)合，無需專業(yè)知識即可對儀器進(jìn)行操作；
(6) 儀器帶有微型打印機(jī)，可現(xiàn)場直接打印測量數(shù)據(jù)；
(7) 可與電腦連接，將測量數(shù)據(jù)輸出至電腦，便于用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；
(8) 可存儲10000次的測量歷史記錄；
(9) 內(nèi)含大容量鋰電池，一次充電可連續(xù)測量72小時(shí)；
(10)流量計(jì)內(nèi)置智能化電源管理系統(tǒng)，延長電池使用壽命；
(11)手提箱式設(shè)計(jì)，整機(jī)重量輕，方便用戶攜帶，防水等級IP65；
4.2 技術(shù)指標(biāo)
(1) 流量測量范圍：0~40m3/S；
(2) 流量測量頻次：3次/秒；
(3) 流量測量誤差：≤ ±5%；
(4) 信號輸出方式：USB；
(5) 工作環(huán)境濕度：≤ 85%；
(6) 工作環(huán)境溫度：—10℃~＋50℃；
(7) 工作電源：AC 220V±10%；
(8) 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)；
(9) 外形尺寸：400mm×300mm×110mm；
(10)整機(jī)重量：≤ 2Kg。
5、結(jié)論
我們在設(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)場比對驗(yàn)收工作快捷而高效，希望這款產(chǎn)品能在線監(jiān)測系統(tǒng)流量監(jiān)測單元的驗(yàn)收工作中，降低使用者的工作強(qiáng)度和難度，提高工作效率，為現(xiàn)場驗(yàn)收工作提供幫助。
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