ITrong lĩnh vực giám sát thủy văn, thoát nước đô thị và cảnh báo lũ lụt, việc đo lưu lượng chính xác và đáng tin cậy trong các kênh hở (như sông, kênh tưới tiêu và ống thoát nước) là rất quan trọng. Các phương pháp đo mực nước - vận tốc truyền thống thường yêu cầu cảm biến phải được nhúng trong nước, khiến chúng dễ bị hư hại do trầm tích, mảnh vụn, ăn mòn và tác động của lũ lụt. Sự ra đời của máy đo lưu lượng 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. Đồng hồ đo lưu lượng “tích hợp” là gì?
Thuật ngữ “tích hợp” đề cập đến việc hợp nhất ba chức năng đo lường cốt lõi vào một thiết bị duy nhất:
- Đo vận tốc: Sử dụng nguyên lý hiệu ứng Doppler của radar bằng cách phát sóng vi ba hướng về mặt nước và thu nhận tín hiệu dội lại, tính toán vận tốc dòng chảy trên bề mặt dựa trên sự thay đổi tần số.
- Đo mực nước: Sử dụng công nghệ radar sóng liên tục điều tần (FMCW), đo chính xác khoảng cách từ cảm biến đến mặt nước bằng cách tính toán sự khác biệt thời gian giữa quá trình truyền và nhận sóng vi ba, từ đó xác định mực nước.
- Tính toán lưu lượng: Được trang bị bộ xử lý hiệu năng cao, thiết bị tự động tính toán lưu lượng tức thời và tích lũy bằng cách sử dụng các mô hình thủy lực (ví dụ: phương pháp vận tốc-diện tích) dựa trên các phép đo thời gian thực về mực nước và vận tốc, 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 chính
- Đo lường hoàn toàn không tiếp xúc
- Đặc điểm: Cảm biến được treo lơ lửng trên mặt nước mà không tiếp xúc trực tiếp với nước.
- Ưu điểm: Hoàn toàn tránh được các vấn đề như tích tụ cặn bẩn, vướng mắc mảnh vụn, ăn mòn và mài mòn, giảm đáng kể chi phí bảo trì và hao mòn cảm biến. Đặc biệt thích hợp cho các 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 khả năng 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 lắp đặt và bảo trì
- Tính năng: Chỉ cần một giá đỡ (ví dụ: trên cầu hoặc cột) để cố định cảm biến phía trên kênh, thẳng hàng với mặt cắt đo. Không cần các công trình dân dụng như giếng giảm tốc hoặc máng dẫn nước.
- Ưu điểm: Giúp đơn giản hóa đáng kể công tác thiết kế 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 thấu kính radar sạch sẽ, giảm thiểu công sức bảo dưỡng.
- Chức năng tích hợp, thông minh và hiệu quả.
- Tính năng: Thiết kế “tích hợp” thay thế các thiết lập nhiều thiết bị truyền thống như “cảm biến mực nước + cảm biến vận tốc dòng chảy + bộ 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 không người lái và giám sát từ xa.
- Phạm vi rộng và khả năng ứng dụng đa dạng
- Tính năng: Có khả năng đo cả dòng chảy tốc độ thấp và lũ tốc độ cao, với phạm vi đo mực nước lên đến 30 mét hoặc cao hơn.
- Ưu điểm: Thích hợp cho việc giám sát toàn thời gian từ mùa khô đến mùa lũ. Thiết bị sẽ không bị ngập hoặc hư hỏng do mực nước dâng cao đột ngột, đảm bảo thu thập dữ liệu không bị gián đoạn.
III. Các trường hợp ứng dụng điển hình
Trường hợp 1: Hệ thống thoát nước thông minh đô thị và cảnh báo ngập úng
- Tình huống: Một thành phố lớn cần theo dõi mực nước và lưu lượng dòng chảy của các đường ống thoát nước và sông ngòi quan trọng trong thời gian thực để ứng phó với các trận mưa bão cực đoan và kịp thời triển khai các biện pháp khẩn cấp kiểm soát lũ lụt và thoát nước.
- Vấn đề: Các cảm biến chìm truyền thống dễ bị tắc nghẽn hoặc hư hỏng do mảnh vụn trong những trận mưa lớn, và việc lắp đặt cũng như bảo trì chúng trong giếng rất khó khăn và nguy hiểm.
- Giải pháp: Lắp đặt các thiết bị đo lưu lượng radar tích hợp tại các cửa xả đường ống chính và các 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 thời gian thực lên nền tảng quản lý nước thông minh của thành phố. Khi lưu lượng tăng đột biến, cho thấy nguy cơ ngập úng gia tăng, hệ thống sẽ tự động phát ra cảnh báo, cung cấp thời gian phản ứng quý giá. Phương pháp đo không tiếp xúc đảm bảo độ chính xác ngay cả trong điều kiện nhiều mảnh vụn, loại bỏ nhu cầu nhân viên phải vào các khu vực nguy hiểm để bảo trì.
Trường hợp 2: Giám sát việc xả dòng chảy sinh thái trong kỹ thuật thủy lực
- Tình huống: Các quy định về môi trường yêu cầu các nhà máy thủy điện và hồ chứa phải xả một lượng nước nhất định để duy trì sức khỏe của các dòng sông ở hạ lưu, do đó cần phải giám sát việc tuân thủ liên tục.
- Vấn đề: Các cửa xả nằm trong môi trường phức tạp với dòng chảy rối, khiến việc lắp đặt thiết bị theo phương pháp truyền thống trở nên khó khăn và dễ bị hư hỏng.
- Giải pháp: Lắp đặt các 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 ra.
- Kết quả: Thiết bị đo chính xác dữ liệu lưu lượng mà không bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu loạn và bắn tóe, tự động tạo ra 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 những khu vực nguy hiểm.
Trường hợp 3: Đo lường lượng nước tưới tiêu nông nghiệp
- Tình huống: Các khu vực thủy lợi lớn cần đo lường chính xác lượng nước khai thác ở các cấp kênh khác nhau để tính phí dựa trên khối lượng.
- Vấn đề: Các kênh dẫn có hàm lượng trầm tích cao, có thể vùi lấp các cảm biến tiếp xúc. Việc cung cấp điện và liên lạc tại hiện trường gặp nhiều khó khăn.
- Giải pháp: Sử dụng các thiết bị đo lưu lượng tích hợp radar chạy bằng năng lượng mặt trời được lắp đặt trên các cầu đo bắc qua các kênh dẫn nước trong trang trại.
- Kết quả: Phương pháp đo không tiếp xúc bỏ qua vấn đề lắng đọng, năng lượng mặt trời giải quyết vấn đề cung cấp điện tại hiện trường, và truyền dữ liệu không dây cho phép đo lượng nước tưới tự động và chính xác, thúc đẩy tiết kiệm nước và sử dụng hiệu quả.
Trường hợp 4: Xây dựng trạm đo thủy văn cho các sông có quy mô nhỏ và trung bình
- Tình huống: Xây dựng các trạm thủy văn ở vùng sâu vùng xa trên các con sông nhỏ và vừa như một phần của mạng lưới thủy văn quốc gia.
- Vấn đề: Chi phí xây dựng cao và bảo trì khó khăn, đặc biệt là trong thời gian lũ lụt khi việc đo lưu lượng trở nên rủi ro và đầy thách thức.
- Giải pháp: Sử dụng đồng hồ đo lưu lượng radar tích hợp làm thiết bị đo lưu lượng chính, kết hợp với các giếng lắng đơn giản (để hiệu chuẩn) và hệ thống năng lượng mặt trời để xây dựng các trạm thủy văn không người vận hành.
- Kết quả: Giảm đáng kể độ khó về kỹ thuật dân dụng 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 những tính năng nổi bật như hoạt động không tiếp xúc, tích hợp cao, dễ lắp đặt và bảo trì tối thiểu, máy đo lưu lượng radar thủy văn tích hợp đang định hình lại các phương pháp giám sát lưu lượng thủy văn truyền thống. Nó giải quyết hoàn hảo các thách thức đo lường trong điều kiện khắc nghiệt và được sử dụng rộng rãi trong thoát nước đô thị, kỹ thuật thủy lực, giám sát môi trường, tưới tiêu nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Nó 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 và hạn hán, trở thành một công cụ không thể thiếu trong các hệ thống giám sát thủy văn hiện đại.
Trọn bộ máy chủ và mô-đun phần mềm không dây, hỗ trợ RS485 GPRS /4G/WIFI/LORA/LORAWAN.
Để có thêm cảm biến radar thông tin,
Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Email: info@hondetech.com
Trang web công ty:www.hondetechco.com
Điện thoại: +86-15210548582
Thời gian đăng bài: 02/09/2025