微功耗无线智能超声波明渠流量监测终端技术参数

文档版本：V1.0

编制日期：2024年6月

适用型号：IWS-Q-U800

文档摘要

本文档为微功耗无线智能超声波明渠流量监测终端产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装使用、维护保养及应用场景。

1.技术参数：超声波频率200KHz收发分体式。流量量程0.09L/s~50m³/s（由配用量水堰槽规格决定），流量测量误差1~3%。液位量程0~1m（全量程无盲区），液位分辨率±1mm，液位精度±1mm（绝对精度）。温度测量-20~75°C，精度±1°C。姿态测量0~180°（XY双轴），精度±1°。防护等级IP68。内置高性能锂电池供电，标准模式下电池寿命3年以上。

2.工作原理：采用非接触式双探头超声波测量原理，通过测量明渠水位高度，结合配用的三角堰、矩形堰、巴歇尔槽等量水堰槽的流量公式，连续计算瞬时流量和累计流量。

3.功能特性：微功耗设计，内置电池自供电；非接触式测量，不受温度、湿度、杂质起泡等影响；NB-IoT/4G/Lora多种无线通信可选；离线数据自动存储，支持断点续传，最大存储100,000条；蓝牙配置（无需打开主机）；平台远程配置与升级；OLED显示；姿态测量。

4.安装方式：与三角堰、矩形堰、巴歇尔槽配合使用，非接触式安装。

5.试剂消耗：无（纯物理测量，无需化学试剂）。

6.维护保养：内置电池供电，标准模式下可连续工作3年以上，基本免维护。

7.应用范围：适用于明渠流量监测，可广泛应用于水利灌溉、城市排水、环保监测、工业废水排放等领域。

1. 产品概述

1.1 文档说明

本文档为微功耗无线智能超声波明渠流量监测终端产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。

文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准。

1.2 产品简介

本产品是一款微功耗无线智能液位、流量监测终端，采用非接触式超声波水位测量方法，集水位测量、流量计算、数据存储、自供电、无线传输与显示于一体。

产品采用非接触式双探头超声波测量原理，测量精度高，不受温度、湿度、杂质起泡等外界环境影响。与三角堰、矩形堰、巴歇尔槽配合使用，可连续测量渠道水位、瞬时流量和累计流量。

2. 技术参数

2.1 基本测量参数

参数项规格说明

超声波频率200KHz 收发分体式

流量量程0.09 L/s ~ 50 m³/s（由配用量水堰槽的规格决定）

流量测量误差1 ~ 3%（与配用量水堰槽有关）

液位量程0 ~ 1m（全量程无盲区）

液位分辨率±1 mm

液位精度±1 mm（绝对精度）

温度测量范围-20 ~ 75 °C

温度测量精度±1 °C

姿态测量范围0 ~ 180°（XY双轴）

姿态测量精度±1°

测量频率标准每10s一次（可自定义10s ~ 24h）

检测限液位分辨率可达1mm级别

2.2 无线通信参数

参数项规格说明

无线通信方式NB-IoT、4G、Lora（可选）

标准传输频率（NB-IoT）每30min一次

标准传输频率（4G）每2h一次

标准传输频率（Lora）每5min一次（通过中继网关）

自定义传输频率1min ~ 24h

告警传输告警数据立即上传，并加快传输频率

2.3 电气特性

参数项规格说明

供电方式内置高性能锂电池

电池寿命标准测量和传输模式下，可连续工作3年以上

数据存储离线数据自动存储，支持断点续传，最大存储100,000条

时间同步内置高精度实时时钟模块，支持互联网同步对时

2.4 工作环境条件

参数项规格说明

防护等级IP68

外壳材质工程塑料

2.5 机械特性

参数项规格说明

外形尺寸长160mm × 宽160mm × 高120mm

安装方式与三角堰、矩形堰、巴歇尔槽配合使用，非接触式安装

操作方式开关唤醒，进行数据上发、主机OLED显示等

配置方式通过蓝牙进行配置（无需打开主机），平台远程配置与升级

3. 系统组成与工作原理

3.1 系统组成

本产品由以下主要部件构成：

1.超声波探头：200KHz收发分体式超声波传感器，用于非接触式水位测量。

2.主机：包含微处理器、OLED显示屏、无线通信模块（NB-IoT/4G/Lora）、蓝牙模块、高精度实时时钟、姿态传感器、锂电池及电源管理模块。

3.量水堰槽（配套）：三角堰、矩形堰、巴歇尔槽等。

3.2 测量原理

本产品采用非接触式双探头超声波测量原理进行明渠流量监测。

测量流程如下：

1.超声波探头向水面发射超声波信号，接收反射回波，测量超声波传播时间。

2.根据超声波传播时间计算出探头到水面的距离，结合安装高度计算出水位高度。

3.根据配用的量水堰槽类型（三角堰、矩形堰、巴歇尔槽），利用对应的流量公式，由水位高度计算出瞬时流量。

4.对瞬时流量进行时间积分，计算出累计流量。

5.测量数据通过无线通信方式（NB-IoT/4G/Lora）上传至平台。

4. 功能特性

4.1 微功耗自供电设计

1.内置高性能锂电池供电，无需外接电源。

2.标准测量和传输模式下，设备内置电池可连续工作3年以上。

3.电池使用寿命受无线信号质量、测量和传输频率、无线通信方式等因素影响。

4.2 非接触式测量

1.采用非接触式超声波测量原理，不接触水体。

2.不受温度、湿度、杂质起泡等外界环境影响。

3.全量程无盲区，液位量程0~1m。

4.3 无线通信功能

1.支持NB-IoT、4G、Lora三种无线通信方式可选。

2.标准传输频率可根据通信方式自定义。

3.告警数据立即上传，并加快传输频率。

4.开关唤醒后实时上传数据。

4.4 数据存储与断点续传

1.离线数据自动存储，支持断点续传。

2.离线数据最大存储100,000条。

3.在网络中断时自动缓存数据，网络恢复后自动上传。

4.5 蓝牙配置功能

1.通过蓝牙进行设备配置，无需打开主机。

2.方便现场调试和参数设置。

4.6 平台远程管理

1.支持平台远程配置与升级。

2.支持互联网同步对时。

4.7 姿态测量功能

1.内置XY双轴姿态传感器。

2.可测量设备安装姿态，量程0~180°，精度±1°。

3.辅助判断设备安装是否水平。

4.8 OLED显示功能

1.内置OLED显示屏。

2.可通过开关唤醒，进行数据查看。

5. 安装指南

5.1 堰槽配合

本产品需与以下量水堰槽配合使用：

1.三角堰

2.矩形堰

3.巴歇尔槽

流量量程和测量误差由配用的量水堰槽规格决定。

5.2 安装要求

1.超声波探头安装于渠道上方，非接触式测量。

2.确保探头与水面之间无遮挡物。

3.安装位置应选择水流平稳的渠段。

4.设备安装应保持水平，可利用内置姿态传感器辅助判断。

6. 维护与保养

6.1 日常维护

1.本产品为微功耗自供电设计，基本免维护。

2.定期检查探头表面是否附着污物，如有污物应及时清洁。

3.定期通过平台查看设备运行状态和数据上传情况。

6.2 电池寿命

标准测量和传输模式下，设备内置电池可连续工作3年以上。电池使用寿命受以下因素影响：

1.无线信号质量。

2.测量和传输频率。

3.无线通信方式。

4.扩展外接传感器数量和功率。

6.3 维护周期建议

维护项目建议周期说明

探头表面检查每季度一次检查是否有污物附着

探头表面清洁根据工况发现污物时及时清洁

设备状态检查每月一次通过平台查看设备运行状态

电池状态监测每年一次通过平台监测电池电量

7. 应用范围

本产品适用于以下领域的明渠流量监测场景：

1.水利灌溉：农田灌溉渠道的流量监测。

2.城市排水：城市排水管网的流量监测。

3.环保监测：污染源排放口的明渠流量监测。

4.工业废水排放：工业企业废水排放口的流量监测。

5.污水处理：污水处理厂进出水明渠流量监测。

6.水文监测：河流、渠道的水位和流量监测。

7.水资源管理：水资源调度和管理的流量数据采集。

8. 注意事项

1.超声波探头安装时应确保与水面之间无遮挡物。

2.安装位置应选择水流平稳的渠段，避免紊流影响测量精度。

3.设备安装应保持水平，可利用内置姿态传感器辅助判断。

4.电池使用寿命受无线信号质量、测量和传输频率等因素影响，请根据实际需求合理设置参数。

5.本产品应与合适的量水堰槽配合使用，流量量程和测量误差由配用的量水堰槽规格决定。

6.本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。

9. 常见问题处理

问题现象可能原因处理建议

数据无法上传网络信号不良或SIM卡问题检查网络信号强度，确认SIM卡状态

测量值异常探头表面污物或安装位置不当清洁探头表面，检查安装位置

蓝牙无法连接距离过远或蓝牙未开启靠近设备，确认蓝牙已开启

数据不上传传输频率设置不当或网络中断检查传输频率设置，确认网络连接

电池电量低使用年限到期或传输频率过高联系厂家更换电池，调整传输频率

姿态数据异常设备安装倾斜或松动检查设备安装是否水平、牢固

流量数据偏差大堰槽类型设置错误或堰槽规格不匹配确认堰槽类型和规格设置是否正确

设备无法唤醒电池电量耗尽联系厂家更换电池

本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。