激光水位計在城市道路積水監(jiān)測中的應用
一、概述
近年來，由強降雨引起的城市隧道及立交橋下低洼處存在大量積水的現(xiàn)象時有發(fā)生，在我國多雨的城市，積水有的竟然高達一米以上，且長時間不能及時排走，給人們的出行帶來了很大的不便，嚴重時竟引發(fā)行人的死亡和失蹤事件。此現(xiàn)象已經(jīng)引起市政、水利水文等政府部門的關注：一方面要積極修建并管理好排水設施，另一方面建設城市防汛監(jiān)測管理系統(tǒng)，作為城市防汛系統(tǒng)中的核心硬件——水位計承擔了測量積水深度的核心作用，水位計的良好選型決定了城市防汛建設質量。我公司結合城市防汛系統(tǒng)的實際需要自主研發(fā)了一款新型水位計產(chǎn)品——激光水位計。
二、激光水位計特點及應用優(yōu)勢
2.1激光水位計是利用激光測距原理而研發(fā)，其特點如下：
1、激光水位計采用先進的激光測距原理進行水位測量，相較于其他類型水位測量產(chǎn)品，激光水位計具有更高的可靠性及抗*力，不受溫度、濕度、霧氣的影響，可應用于江河、湖泊、 水庫、河道、灌區(qū)渠道輸水等水利水文工程中的水位監(jiān)測，也可用于自來水、城市河道、城市內(nèi)澇（道路積水）等市政工程中的水位監(jiān)測。
2、 激光水位計測量精度與量程無關，全量程測量精度為±3mm，zui大量程為70m。
3、 激光水位計既可以單支使用，也可以多段級聯(lián)使用，可以根據(jù)現(xiàn)場實際安裝位置及量程需求將激光水位計縱向級聯(lián)以擴展測量量程，或橫向階梯級聯(lián)形成多點測量網(wǎng)絡。
4、 激光水位計系統(tǒng)集成度高，現(xiàn)場只需要購買pvc或鍍鋅保護管即可完成安裝。
5、 激光水位計采用了先進的生產(chǎn)工藝技術，產(chǎn)品具有防腐、防凍、耐熱、耐老化的特點，可適應于各類惡劣的測量環(huán)境。
2.2激光水位計在城市防汛中的應用優(yōu)勢：
1、激光水位計測量精度高
相較于其他類型的水位測量產(chǎn)品，激光水位計的測量精度更高，在城市道路積水中，一般水位都不超過1.5m，厘米級的誤差與毫米級的誤差事關重要。
2、非接觸式測量、安裝更加快捷方便
采用非接觸式測量方式、激光發(fā)散角小，實際安裝現(xiàn)場可采用75mm直徑的pvc管或鍍鋅鋼管作為保護管進行安裝，可有效避免車輛、行人對測量效果的干擾。
3、系統(tǒng)集成度高、
整套系統(tǒng)集成了激光水位傳感器、rtu、gprs通訊模塊、太陽能充電控制器、防雷模塊、天線，集成商無需復雜的調(diào)試與接線即可完成系統(tǒng)的安裝。
4、設備體積小
設備體積小，可適應在隧道內(nèi)狹小空間的安裝
5、提供無線rtu
在城市防汛系統(tǒng)中，需要集成led顯示屏控制、視頻圖像采集、雨量采集等功能,，我公司提的rtu設備，可進一步減少集成商的工程施工難度。
三、激光水位計與其他類型水位計產(chǎn)品適應性對比
3.1雷達水位計
雷達水位計也是一種非接觸式傳感器，它通過探測自身發(fā)出的微波被液面反射后的信息換算物面位置。優(yōu)點：溫度、濕度、霧等外界自然因素對其影響比較小，且測量精度較高，安裝簡單。缺點：價格昂貴；易受電磁波干擾，雷達波發(fā)散角大，容易受到行人與車輛等障礙物的干擾造成測量不準，因此在城市道路積水監(jiān)測系統(tǒng)中，該傳感器仍然不能使用。
3.1超聲波水位計
超聲波水位計與雷達水位計測量原理類似，超聲波水位計是通過探測自身發(fā)出的超聲波被液面反射后的信號換算液面位置的。缺點：價格比較貴，超聲波受傳輸媒介的氣體成分外界溫度、風俗影響較大，不適用于有氣泡或懸浮物的介質；容易受電磁波干擾，精度一般。該傳感器仍然不適用于城市道路積水監(jiān)測的那樣環(huán)境。
3.1浮子式水位計
機械浮子式和光電浮子式都是來用機械齒輪減速產(chǎn)生進位和退位的辦法來形成編碼，為了產(chǎn)生可靠編碼，一般都用格雷碼輸出，量程變化范圍大，可以高達到 80 米。優(yōu)點：原理簡單、誤差來源少、價格相對較低。缺點：機械加工復雜、運行阻力大、使用壽命短，土建成本相對較高。在城市道路積水監(jiān)測系統(tǒng)中，該傳感器顯然不適用那樣的環(huán)境。
四、激光水位計典型參數(shù)
主要技術參數(shù)
測量范圍
0-70m
精度
±3mm
分辨率
1mm
測量方式
連續(xù)測量
數(shù)據(jù)采集時間
1秒
報警方式
蜂鳴器報警/電腦顯示/短信報警
防護等級
ip55,可有效防淋雨
輸出
4-20ma模擬量輸出、rs485、網(wǎng)口、rs232、、usb、無線
工作電源
工作電源電壓
ac（187~240）v，dc：12v~24v
交流電源頻率
50hz±2hz
系統(tǒng)工作環(huán)境
環(huán)境溫度
-10℃~55℃
儲存溫度
-10℃~60℃（終端）
相對濕度
≤95%rh（40±2℃）（無結露）
五、安裝方式
5.1安裝方式一
針對于城市水文中下穿隧道等區(qū)域有建筑物可依附的區(qū)域，可直接使用管卡將激光水位計保護管固定咋建筑物上，如下圖所示
激光的特點是測距量程款，可傾斜安裝，但要求激光保護管為直線。 激光保護管外徑為大于75~110mm的pvc或鍍鋅鋼管。安裝為直線，將豎直混凝土平面作為安裝基礎，基礎上埋設可調(diào)節(jié)高低抱箍，將抱箍調(diào)節(jié)至同一豎直線上，固定好激光保護管，見左圖 使用膨脹螺栓將水位計控制器、太陽能電池板(市電供電無需)以及l(fā)ed顯示屏安裝于合適的地點。
5.2安裝方式二對于路面、湖泊等無建筑物可依附的區(qū)域，直接采用激光水位保護管作為支撐管，將控制箱、太陽能電池板等其他附件統(tǒng)一安裝在一起
適用于沒有墻壁或支撐位的低洼地帶。l 激光保護管外徑為大于75~110mm鋼管,鋼管可以用于支持水位計與太陽能電池板。
l 使用螺栓將水位計控制器、太陽能電池板以及l(fā)ed顯示屏安裝于鋼管上,并且使用螺栓將鋼管固定于路面。
六、系統(tǒng)清單
序號
項目設備名稱
配置及性能指標
1
激光水位計探頭
量程:0～50m
2
激光水位計浮子
3
保護管
pvc管或鍍鋅鋼管
4
過濾網(wǎng)
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