HX-F3便攜式明渠流量計

1、儀器設計研發(fā)背景

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國水污染防治法》，保護生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，生態(tài)環(huán)境部于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）安裝技術規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗收技術規(guī)范》。在《安裝技術規(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(guī)范》中，對水污染源流量監(jiān)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：

(1) 液位誤差比對：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液位值，進行比對試驗，每2min記錄一次數(shù)據(jù)對，連續(xù)記錄6次，計算每一組數(shù)據(jù)對的誤差值Hi，選取大的Hi作為流量計的液位比對誤差。

(2) 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(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開始計時，計時10min，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(jù)以上要求可以看出，在現(xiàn)場比對驗收時需要用到便攜式明渠流量計，驗收的過程中要連續(xù)地統(tǒng)計記錄液位數(shù)據(jù)及流量數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，及在10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(shù)據(jù)，而且因為污水流量監(jiān)測過程是不可逆的，一旦在記錄過程中出現(xiàn)問題，則需要重新進行比對，在時間上和空間上都給現(xiàn)場的驗收工作帶來了困難。

國內雖然有各類的便攜式流量計，但是并沒有一款能夠方便快速完成上述比對任務的便攜式明渠流量計比對裝置，我們公司利用多年環(huán)保監(jiān)測儀器研發(fā)經驗，結合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）安裝技術規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗收技術規(guī)范》等標準的要求，開發(fā)出了一款針對明渠流量計現(xiàn)場比對要求的便攜式明渠流量計。

2、儀器介紹2.1 儀器外觀及組成

2.2 儀器現(xiàn)場安裝

既然是便攜式的明渠流量計，對于現(xiàn)場的安裝，要求能簡便、快速的完成現(xiàn)場流量計的安裝部署工作。

1、根據(jù)現(xiàn)場高度需要安裝三角固定架

2、根據(jù)調整橫向傳感器固定桿

3、安裝液位傳感器

4、將傳感器連接到便攜式明渠流量計，安裝完成

2.3 現(xiàn)場的比對過程

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，再次比對試驗時可以直接調用。堰槽類型可以點擊更換，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

便攜流量計會連續(xù)的累計現(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、生成測量報告，任務完成。

現(xiàn)場的測量報告，會自動的計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-F3型便攜式明渠流量計是完全參照《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）安裝技術規(guī)范》和《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N 等）驗收技術規(guī)范》的要求設計的，通過HX-F3型便攜明渠流量計對現(xiàn)場進行比對任務，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明渠堰槽流量計檢定規(guī)程》的要求，在進行明渠流量測量的時候需要輸入一些現(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，使測量的結果偏離正常值。為此，我們設計這款產品時，對于堰槽參數(shù)的輸入，采用了圖文結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的尺寸，輸入便攜流量計即可，如下：

步驟

1、根據(jù)現(xiàn)場情況選擇堰型

2、輸入對應位置的尺寸參數(shù)

用戶根據(jù)流量計屏幕提示的位置，測量出現(xiàn)場的尺寸數(shù)據(jù)，輸入HX-F3型便攜式明渠流量計即可。

2.5 數(shù)據(jù)的保存、查詢、打印及導出

HX-F3型便攜式明渠流量計內置了存儲器，可以保存一萬次的現(xiàn)場比對記錄，數(shù)據(jù)不丟失。HX-F3型便攜式明渠流量計自帶有打印機，可以在現(xiàn)場打印比對報告，便于證據(jù)的保存。

HX-F3型便攜式明渠流量計具有數(shù)據(jù)導出功能，儀器出廠時標配有PC端的數(shù)據(jù)采集軟件，可以在回到辦公室以后對現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)導出到電腦，生成EXCEL表格文件，對現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

流量計現(xiàn)場打印的比對報告

數(shù)據(jù)導出至計算機后打印的比對報告

HX-F3型便攜流量計支持GPS定位及北斗定位，可在每次執(zhí)行測量任務時，自動記錄測量任務的地理位置信息，并將地理位置信息保存在任務的測量報告中，目前該項功能是選配的。

另外，HX-F3型便攜流量計標配有手機端數(shù)據(jù)采集APP，可通過用戶手機實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的遠程分享，并可將每次的測量數(shù)據(jù)自動發(fā)送到客戶，便于用戶的統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)不丟失；

便攜流量計數(shù)據(jù)傳送至手機端APP

3、關于數(shù)據(jù)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(guī)定的位置測量水位，通過相應的公式計算出流量。根據(jù)原理可知，流量計測量的水的流量準確性，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高品質超聲波液位計，這款液位計無論在數(shù)據(jù)的準確性，還是產品的抗干擾耐腐蝕性，都能滿足現(xiàn)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(guī)程》，對測量數(shù)據(jù)做了大量的比對工作，經過實驗說明，HX-F3型便攜式明渠流量計根據(jù)檢定規(guī)程的計算沒有誤差。

實驗數(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（m3）

誤差（%）

三角堰

200

500

/

100

2.649

0

矩形堰

6.841

等寬堰

18.340

巴歇爾槽

8.342

300

600

150

7.287

18.793

40.193

22.773

另外，在產品出廠時，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(shù)據(jù)的準確性與合法性。

4、儀器主要功能特點及性能指標

4.1 功能特點

適應于四種基本堰型：三角堰、 矩形堰、 等寬堰、 巴歇爾槽；

配套有手機端數(shù)據(jù)采集APP，可通過手機實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的遠程分享，并可將每次的測量數(shù)據(jù)自動發(fā)送到客戶；

定位功能（選配）：支持GPS定位及北斗定位，可自動記錄每次測量任務的地理位置信息；

高精度信號采集模塊，24位采集精度，測量數(shù)據(jù)真實有效；

大屏幕彩色液晶觸摸屏，觸控操作，關鍵數(shù)據(jù)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，即可對儀器進行操作； 

儀器帶有微型打印機，可現(xiàn)場直接打印測量數(shù)據(jù)；

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)進行統(tǒng)計分析；

可存儲10000次的測量歷史記錄；

內含大容量鋰電池，一次充電可連續(xù)測量72小時；

流量計內置智能化電源管理系統(tǒng)，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。

4.2 技術指標

流量測量范圍：0～40m3/S；

流量測量頻次：3次/秒；

液位測量誤差：≤ 0.5mm；

流量測量誤差：≤ ±1%；

信號輸出方式：藍牙、USB，配套有電腦端PC軟件及手機端數(shù)據(jù)采集APP；

打印功能：自帶有熱敏打印機，可現(xiàn)場打印測量的數(shù)據(jù)，也可導出表格至計算機打印；

工作環(huán)境濕度：≤ 85%；

工作環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；

充電電源：AC 220V ±15%；

內置電池：DC 16V鋰電池,電池供電連續(xù)工作時間：72小時；

外形尺寸：400mm×300mm×110mm；

整機重量： 2Kg。

5、結論

我們在設計這款產品時，充分研究了相關的標準要求，力求在滿足數(shù)據(jù)準確性的基礎上，使現(xiàn)場比對工作快捷而高效，希望這款產品能在環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)流量監(jiān)測單元的比對