ITrong lĩnh vực giám sát thủy văn, thoát nước đô thị và cảnh báo lũ lụt, việc đo lưu lượng dòng chảy trong các kênh hở (như sông, kênh tưới tiêu và ống thoát nước) một cách chính xác và đáng tin cậy là vô cùng quan trọng. Các phương pháp đo mực nước-vận tốc truyền thống thường yêu cầu các cảm biến phải được nhúng trong nước, khiến chúng dễ bị hư hỏng do trầm tích, mảnh vụn, ăn mòn và tác động của lũ lụt. Sự ra đời của lưu lượng kế radar thủy văn tích hợp, với những ưu điểm không tiếp xúc, độ chính xác cao và đa chức năng, đã giải quyết hoàn hảo những thách thức này và ngày càng trở thành giải pháp được ưa chuộng cho việc giám sát thủy văn hiện đại.
I. Lưu lượng kế “Tích hợp” là gì?
Thuật ngữ “tích hợp” đề cập đến việc hợp nhất ba chức năng đo lường cốt lõi thành một thiết bị duy nhất:
- Đo vận tốc: Sử dụng nguyên lý hiệu ứng Doppler của radar bằng cách phát sóng vi ba về phía bề mặt nước và thu lại tiếng vang, tính toán vận tốc dòng chảy bề mặt dựa trên sự thay đổi tần số.
- Đo mực nước: Sử dụng công nghệ radar sóng liên tục điều biến tần số (FMCW), đo chính xác khoảng cách từ cảm biến đến mặt nước bằng cách tính toán chênh lệch thời gian giữa quá trình truyền và nhận sóng vi ba, từ đó xác định được mực nước.
- Tính toán lưu lượng: Được trang bị bộ xử lý hiệu suất cao, hệ thống tự động tính toán lưu lượng tức thời và tích lũy bằng các mô hình thủy lực (ví dụ: phương pháp vận tốc-diện tích) dựa trên các phép đo mực nước và vận tốc theo thời gian thực, kết hợp với hình dạng và kích thước mặt cắt ngang kênh được nhập trước (ví dụ: hình chữ nhật, hình thang, hình tròn).
II. Các tính năng và ưu điểm cốt lõi
- Đo lường hoàn toàn không tiếp xúc
- Tính năng: Cảm biến được treo phía trên mặt nước mà không tiếp xúc trực tiếp với nguồn nước.
- Ưu điểm: Hoàn toàn tránh được các vấn đề như tích tụ cặn bẩn, vướng mảnh vụn, ăn mòn và mài mòn, giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì và hao mòn cảm biến. Đặc biệt phù hợp trong điều kiện khắc nghiệt như lũ lụt và nước thải.
- Độ chính xác và độ tin cậy cao
- Tính năng: Công nghệ radar có khả năng chống nhiễu mạnh mẽ và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng nước. Độ chính xác đo mực nước bằng radar FMCW có thể đạt ±2mm, với phép đo vận tốc ổn định.
- Ưu điểm: Cung cấp dữ liệu thủy văn liên tục, ổn định và chính xác, tạo cơ sở đáng tin cậy cho việc ra quyết định.
- Dễ dàng cài đặt và bảo trì
- Tính năng: Chỉ cần giá đỡ (ví dụ: trên cầu hoặc cột) để cố định cảm biến phía trên kênh, căn chỉnh với mặt cắt ngang đo. Không cần các công trình dân dụng như giếng lắng hoặc máng trượt.
- Ưu điểm: Đơn giản hóa đáng kể quy trình lắp đặt, rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí xây dựng và rủi ro lắp đặt. Việc bảo trì hàng ngày chỉ bao gồm việc giữ cho ống kính radar sạch sẽ, giảm thiểu công sức bảo trì.
- Chức năng tích hợp, thông minh và hiệu quả
- Tính năng: Thiết kế “tích hợp” thay thế các thiết lập đa thiết bị truyền thống như “cảm biến mực nước + cảm biến tốc độ dòng chảy + bộ phận tính toán lưu lượng”.
- Ưu điểm: Đơn giản hóa cấu trúc hệ thống và giảm thiểu các điểm lỗi tiềm ẩn. Các thuật toán tích hợp tự động thực hiện tất cả các phép tính và truyền dữ liệu từ xa qua 4G/5G, LoRa, Ethernet, v.v., cho phép vận hành tự động và giám sát từ xa.
- Phạm vi rộng và khả năng ứng dụng rộng rãi
- Tính năng: Có khả năng đo cả dòng chảy tốc độ thấp và lũ tốc độ cao, với phạm vi đo mực nước lên tới 30 mét hoặc cao hơn.
- Ưu điểm: Phù hợp cho việc giám sát toàn thời gian, từ mùa khô đến mùa lũ. Thiết bị không bị ngập nước hoặc hư hỏng do mực nước dâng cao đột ngột, đảm bảo việc thu thập dữ liệu không bị gián đoạn.
III. Các trường hợp ứng dụng điển hình
Trường hợp 1: Cảnh báo ngập úng và thoát nước thông minh đô thị
- Tình huống: Một thành phố lớn cần theo dõi mực nước và lưu lượng dòng chảy của các đường ống thoát nước chính và các con sông theo thời gian thực để ứng phó với những trận mưa lớn và nhanh chóng triển khai các biện pháp kiểm soát lũ lụt và thoát nước khẩn cấp.
- Vấn đề: Các cảm biến chìm truyền thống dễ bị tắc nghẽn hoặc hư hỏng do mảnh vụn trong những trận mưa lớn, việc lắp đặt và bảo trì chúng trong giếng rất khó khăn và nguy hiểm.
- Giải pháp: Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng radar tích hợp tại các cửa xả đường ống chính và mặt cắt ngang sông, gắn trên cầu hoặc cột chuyên dụng.
- Kết quả: Các thiết bị hoạt động ổn định 24/7, tải dữ liệu lưu lượng theo thời gian thực lên nền tảng quản lý nước thông minh của thành phố. Khi lưu lượng tăng đột biến, báo hiệu nguy cơ ngập úng gia tăng, hệ thống sẽ tự động đưa ra cảnh báo, cung cấp thời gian phản hồi hữu ích. Đo lường không tiếp xúc đảm bảo độ chính xác ngay cả trong điều kiện đầy mảnh vụn, loại bỏ nhu cầu nhân sự phải vào khu vực nguy hiểm để bảo trì.
Trường hợp 2: Giám sát xả thải dòng chảy sinh thái trong kỹ thuật thủy lực
- Kịch bản: Các quy định về môi trường yêu cầu các nhà máy thủy điện và hồ chứa phải xả một lượng “dòng chảy sinh thái” nhất định để duy trì sức khỏe của dòng sông hạ lưu, đòi hỏi phải theo dõi việc tuân thủ liên tục.
- Vấn đề: Các lỗ thoát khí có môi trường phức tạp với dòng chảy hỗn loạn, khiến việc lắp đặt thiết bị truyền thống trở nên khó khăn và dễ bị hư hỏng.
- Giải pháp: Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng radar tích hợp phía trên các kênh xả để đo trực tiếp vận tốc và mực nước của dòng chảy được xả.
- Kết quả: Thiết bị đo chính xác dữ liệu lưu lượng mà không bị ảnh hưởng bởi nhiễu loạn và bắn tóe, tự động tạo báo cáo. Điều này cung cấp bằng chứng tuân thủ không thể chối cãi cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước, đồng thời tránh được những khó khăn khi lắp đặt thiết bị ở các khu vực nguy hiểm.
Trường hợp 3: Đo lường nước tưới tiêu nông nghiệp
- Kịch bản: Các khu vực tưới tiêu lớn cần đo lường chính xác lượng nước khai thác ở nhiều cấp độ kênh khác nhau để lập hóa đơn theo khối lượng.
- Vấn đề: Các kênh đào chứa hàm lượng trầm tích cao, có thể chôn vùi các cảm biến tiếp xúc. Việc cung cấp điện và liên lạc tại hiện trường gặp nhiều khó khăn.
- Giải pháp: Sử dụng đồng hồ đo lưu lượng radar tích hợp chạy bằng năng lượng mặt trời được lắp trên các cầu đo lường trên các kênh nông trại.
- Kết quả: Đo lường không tiếp xúc không gây ra vấn đề về trầm tích, năng lượng mặt trời giải quyết vấn đề cung cấp điện tại chỗ và truyền dữ liệu không dây cho phép đo lượng nước tưới tự động và chính xác, thúc đẩy việc bảo tồn nước và sử dụng hiệu quả.
Trường hợp 4: Xây dựng trạm thủy văn cho các sông vừa và nhỏ
- Kịch bản: Xây dựng các trạm thủy văn ở vùng sâu vùng xa trên các sông vừa và nhỏ thuộc mạng lưới thủy văn quốc gia.
- Vấn đề: Chi phí xây dựng cao và khó bảo trì, đặc biệt là trong thời gian lũ lụt khi việc đo lưu lượng là rất nguy hiểm và khó khăn.
- Giải pháp: Sử dụng lưu lượng kế radar tích hợp làm thiết bị đo lưu lượng cốt lõi, bổ sung thêm giếng lắng đơn giản (để hiệu chuẩn) và hệ thống năng lượng mặt trời để xây dựng các trạm thủy văn không người lái.
- Kết quả: Giảm đáng kể khó khăn về kỹ thuật xây dựng và chi phí xây dựng các trạm thủy văn, cho phép giám sát dòng chảy tự động, loại bỏ rủi ro an toàn cho nhân viên trong quá trình đo lũ và cải thiện tính kịp thời và đầy đủ của dữ liệu thủy văn.
IV. Tóm tắt
Với các tính năng nổi bật như vận hành không tiếp xúc, tích hợp cao, lắp đặt dễ dàng và bảo trì tối thiểu, lưu lượng kế radar thủy văn tích hợp đang định hình lại các phương pháp giám sát lưu lượng thủy văn truyền thống. Thiết bị này giải quyết hoàn hảo các thách thức đo lường trong điều kiện khắc nghiệt và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thoát nước đô thị, kỹ thuật thủy lợi, giám sát môi trường, tưới tiêu nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Thiết bị cung cấp hỗ trợ dữ liệu mạnh mẽ và đảm bảo kỹ thuật cho quản lý nước thông minh, quản lý tài nguyên nước và phòng chống lũ lụt, hạn hán, trở thành một công cụ không thể thiếu trong các hệ thống giám sát thủy văn hiện đại.
Bộ máy chủ và mô-đun không dây phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN
Để biết thêm cảm biến radar thông tin,
Vui lòng liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web của công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng: 02-09-2025