Innovadora tecnología de radar para medir la velocidad, el nivel del agua y el caudal
2023-05-28 22:24:22, SOMMER Messtechnik GmbHLos innovadores sensores de radar Doppler de alto rendimiento de SOMMER para el caudal de agua, la hidrología del nivel del agua, los recursos hídricos, la vigilancia de las aguas residuales, el exclusivo equivalente de nieve y agua nieve, la tecnología de vigilancia meteorológica y los sistemas de fácil manejo para la gestión de datos y la telemetría son prueba del singular espíritu innovador de la empresa. Los equipos de SOMMER permiten la detección y monitorización de parámetros medioambientales lejos de cualquier infraestructura y en entornos remotos y difíciles, como las estaciones meteorológicas para la monitorización medioambiental en regiones alpinas, son un ejemplo fehaciente de la fiabilidad de los productos y la magnífica tecnología de SOMMER.
Sensor de caudal RQ-30
El sensor de flujo de superficie RQ30 aplica una antena plana microstrip de nueva generación, que tiene una fina base dieléctrica (por ejemplo, laminado de fibra de vidrio de teflón) con una fina capa metálica unida a un lado como placa de masa y un parche metálico de una forma determinada (paralelogramo o triángulo) realizado mediante grabado fotolitográfico en el otro lado, que se alimenta al parche mediante líneas microstrip y sondas axiales, lo que constituye la antena plana microstrip.
Características y ventajas
Tamaño reducido, peso ligero, perfil bajo, puede conformarse con soportes (por ejemplo, aviones).
Diversas propiedades eléctricas. Diferentes diseños de elementos microstrip con dirección de radiación máxima que puede ajustarse de lado a lado; fácil de obtener diversas polarizaciones.
Fácil de integrar, puede integrarse con dispositivos y circuitos activos como un conjunto unificado.
Buena precisión de detección y poca influencia del entorno.
La aplicación de subbandas dispersas de haz tridimensional de un solo sensor permite la detección polivalente, por ejemplo, la detección simultánea de la velocidad del flujo, el nivel del agua y la intensidad de la lluvia.
El sistema microstrip plano emite un pulso de microondas muy corto de 1ns y mide el tiempo de funcionamiento del tiempo de vuelo de microondas pulsadas mediante un algoritmo de velocidad y distancia de subbanda dispersa tridimensional y difusión de señal en el dominio del tiempo, y mide simultáneamente la señal ambiental (lluvia) y calcula la velocidad mediante un método de compensación DSP basado en el ruido de la señal ambiental.
El SOMMER RQ30 está polarizado linealmente y presenta una buena resistencia a la lluvia y la nieve. En concreto: en primer lugar, la onda polarizada linealmente no se ve afectada por las reflexiones, por lo que no produce un cambio de fase tras la reflexión y no afecta a la recepción; en segundo lugar, en caso de oclusión de obstáculos, en la parte posterior de estos la onda polarizada linealmente tiene una mejor capacidad de derivación que una onda polarizada circularmente; en tercer lugar, la menor pérdida de polarización de la polarización lineal es más favorable para la recepción.
Capacidad de derivación en la frecuencia de transmisión: se trata en realidad de la resistencia a las interferencias de la lluvia y la nieve. Cuando una onda de microondas encuentra un obstáculo en su trayectoria de propagación, siempre intenta sortearlo y propagarse de nuevo hacia delante. Este fenómeno se denomina derivación de microondas. Es bien sabido que la capacidad de derivación de las ondas ultracortas es débil, lo que crea las llamadas "zonas de sombra" detrás de los edificios altos. Sin embargo, la calidad de la señal no sólo se ve afectada por la distancia de la antena receptora al obstáculo y el tamaño de éste, sino también por la frecuencia. Cuanto más alta es la frecuencia, más grande y cercano es el obstáculo y mayor es el impacto. Por el contrario, cuanto menor sea la frecuencia, menor será el impacto cuanto más pequeño y lejano sea el obstáculo. Por lo tanto, una frecuencia de 24 GHZ es mucho más resistente a las interferencias de la lluvia y la nieve que una frecuencia de 36 GHZ.
Consumo de energía: El SOMMER RQ 30 consume menos energía. El RQ 30 utiliza un oscilador resonante dieléctrico de microondas de alto valor Q (5000-10000) como elemento estabilizador de frecuencia, que presenta características destacadas de bajo ruido de fase, alta estabilidad de frecuencia, fácil sintonización y bajo consumo de energía en comparación con el oscilador de efecto Geng.
El SOMMER RQ30 viene con el software de función de transformada de Fourier FTT, que puede transformar de Fourier la señal de eco, transformar la señal de eco al dominio de la frecuencia para su análisis, no sólo refleja las características estructurales de la señal de eco, sino que también permite la convolución rápida, la identificación de objetivos y muchos otros algoritmos fáciles de implementar es un medio de análisis importante y eficaz en el procesamiento de señales de eco.
El SOMMER RQ30 integra una interfaz estándar RS485 estanca directamente en la placa base y utiliza un protocolo de comunicación RS485 transparente para acceder directamente a los sistemas de telemetría.
Parámetros técnicos
1、Tipo de producto: radar de placa plana (última generación) distancia de irradiación superior a 200m
2、Principio de medición: Doppler
3、Adaptado a la dirección del flujo de agua: corriente abajo, contracorriente opcional
4、Tipos de río/canal disponibles: 1) Superficie de agua consistente muy suave 2) Río/canal suave general 3) Río/canal general 4) Río/canal turbulento 5) Río/canal muy turbulento 6) Salpicaduras de agua
5、Adaptado a las condiciones climáticas: para todo tipo de clima, apto para trabajar bajo fuertes lluvias y tormentas de nieve, sin fallos por lluvia.
6、Modo de control: activación por hardware, control paralelo por protocolo de software, inicio y parada libre de la medición
7、Banda de radar y frecuencia: banda Ka; 24.160 GHz8、Tiempo de adquisición de datos: 0 a 240 s ajustable
9、Rango de ajuste del intervalo de medición: modo de trabajo 1: 8 s a 5 h ajustable; modo de trabajo 2: disparo por hardware de dispositivo externo modo de trabajo 3: RS484, comando de puerto SDI-12
10、Modo de salida de datos de velocidad de flujo en una medición: 1）Promedio en movimiento 2）Promedio de números grandes 3）Promedio del valor mínimo 4）Promedio del valor medio
11、Ángulo del haz del radar: 6,5°x 5,5º @ punto -3dB, potencia de transmisión 50 mW.
12、Rango de ajuste del ángulo vertical del radar: 30-60º (compensación automática), ángulo de dirección de medición del flujo convencional: 58-61 grados.
13、Resolución y precisión del seguimiento del ángulo vertical: resolución 0,1°; precisión 1°.
14、Ángulo de dirección horizontal del radar: ajustable
15、Distancia de la sonda de radar desde la superficie del agua: de 0,5 m a 30 m (altura máxima de instalación 100 m)
16, Rango de medición de la velocidad del flujo: 0,15 m a 15 m/s Medición del nivel del agua: convencional 15 m, 30 m o 70 m, medición del tiempo de vuelo por impulsos de 26 GHz (banda K)
17. Resolución y error: ±0,02 m/s; ±1 %.
18. Interfaz analógica: 4-20 mA, con acceso a otros sensores como nivel de agua integrado, temperatura, meteorología, medio ambiente, etc.
19、Interfaz digital: RS232; RS-232 (TTL); RS-485A; RS485B (1200 baudios --115200 baudios); SDI-12 (1200 baudios)
20、Tasa de transmisión en baudios: 1200-19200021、Resultados de salida automáticos: caudal, caudal medio de la sección, caudal en tiempo real de la superficie, nivel de agua, relación señal-ruido, área de la sección, etc., puede establecer una variedad de protocolos de comunicación. Precisión de flujo: en la regulación transversal distribución de la velocidad de flujo ha sido el caso para lograr una clase de precisión de medición de la estación.
22, modo de trabajo de reinicio: 1) reinicio duro: eliminar todos los datos históricos en la memoria caché de la última medición, para empezar a calcular el caudal actual con nuevos datos; 2) reinicio suave: conservar todos los datos históricos en la memoria caché de la última medición combinada con nuevos datos para empezar a calcular el caudal actual; 23, calidad de la señal visualización gráfica directa
24、Generar automáticamente diferentes niveles de agua tabla de valores K integral, la sección de línea de valor K, la velocidad de flujo integral, el nivel del agua, la línea de proceso de flujo, la sección de alarma de cambio de sedimentación
25, sección transversal sub-nivel de refinamiento de la tasa de ajuste preciso del nivel de agua de la tasa, la sección transversal de la calidad del lecho del río diferentes de acuerdo a la distribución real de la anchura de la división, respectivamente, de acuerdo con su naturaleza para determinar la rugosidad. A continuación, a su respectiva área correspondiente sobre el agua como el peso, promedio ponderado para averiguar la rugosidad media, de acuerdo con la línea vertical ubicación rugosidad, además de sus lados izquierdo y derecho de la alta y baja rugosidad entre el impacto generado por la fuerza de gradiente a través del flujo de agua, y, finalmente, con el razonamiento más métodos experimentales para derivar la fórmula de rugosidad.
26、RQ30D：Para las secciones transversales complejas, un ordenador central puede comandar otro sistema de medición de flujo de radar del mismo tipo para trabajar conjuntamente y synchronously.RQ-Commander Modeling Software complejo de flujo sintético diferentes secciones transversales.
27、Fuente de alimentación: 5,5 - 30 VDC
28、Protección de energía: con desconexión de energía y protección de sobretensión
29, Corriente: máx. 130 mA (durante la medición)
30、Dormancia: menos de 1mA
31、Temperatura de funcionamiento: -35°C ~ +60°C
32、Temperatura de almacenamiento: -40° C~60 ° C
33、Nivel de protección contra rayos incorporado: 0,6 kW Ppp
34, Nivel de protección de campo: IP 68
35、Resistente a las interferencias de la lluvia: buena consistencia de la estabilidad de los datos de flujo bajo una intensidad de lluvia de 250 mm/h o superior
36、Función de autoaprendizaje, extrapolación de la relación de caudal del nivel de agua en ausencia de datos de medición reales, extrapolación del caudal
Escenarios de aplicación
El RQ-30 es capaz de medir el caudal en ríos, arroyos, canales abiertos y canales donde se requiera una monitorización continua. Gracias a la tecnología de radar sin contacto, el dispositivo de medición no se ve afectado fácilmente por la contaminación, los residuos o la madera flotante en el agua. Además, la medición sin contacto garantiza un mantenimiento muy reducido y un funcionamiento a prueba de fallos, especialmente durante crecidas o inundaciones.
Medición continua in situ del servicio hidrológico del Rin fijo
El servicio hidrográfico del estado federado de Vorarlberg (Austria) es responsable de la medición del caudal del Rin. La medición del caudal debe realizarse registrando continuamente el volumen de agua (nivel del agua, tasa de descarga) y, en particular, determinando con precisión el caudal en situaciones extremas causadas por inundaciones. Por lo tanto, los sensores deben instalarse de forma segura en un lugar donde no puedan ser dañados por escombros o madera a la deriva para evitar daños en los sensores. La instalación sencilla y rentable en el puente y la posibilidad de activación son otros requisitos importantes para el sistema de medición.
El sensor de radar de descarga RQ-30 mide la velocidad y el nivel del agua en el Rin -sin contacto y, por tanto, sin mantenimiento- y calcula automáticamente la descarga actual en m³/s. El sistema está instalado en la base del puente principal del pueblo de Hoechst, sobre el Rin, donde está protegido de la crecida y las inundaciones. El RQ-30 es fácil de instalar y es un instrumento de medición de caudal robusto y fiable. Como resultado, se pueden obtener datos precisos del caudal incluso en acontecimientos extremos, como la inundación de 2005, que se produjo una vez en un siglo.
Disponible inmediatamente después de su puesta en funcionamiento, el RQ-30 no requiere ninguna actividad que requiera mucho tiempo para obtener curvas de caudal. Mediante la recogida continua de valores de velocidad y nivel del agua y el cálculo del caudal en el lugar de medición, se puede analizar la relación entre el nivel del agua y el caudal (h/Q) y la velocidad y el nivel del agua (v/h). Además, los cambios en el lecho del río pueden deducirse de los cambios en estas relaciones y el caudal puede modificarse en consecuencia. De este modo, mediante el control continuo de los caudales se pueden cuantificar con precisión los índices de descarga.
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