水质、水位、流量参数自动采集，定时自报：按预先设置的定时间隔，通过GPRS/GSM通信信道向中心站发送当前的数据。
1 概述
1.1 建设内容
本项目使用HZ-RLS系列雷达平板水位计，建立雷达波水位（流量）监测站，重点对渠道或者河道水位进行在线监测。
1.2 建设依据
1、《水文自动测报系统技术规范》SL61-2015；
2、《水位观测标准》GB/T50138-2010；
3、《水文基础设施建设及技术装备标准》SL276-2002；
4、《河流流量测验规范》GB50179-2015；
5、《水文缆道测验规范》SL443-2009；
6、《水文资料整编规范》SL 247-2012 ；
7、《水文设施工程施工规程》SL649-2014；
8、《水文设施工程验收规程》SL650-2014。
在上述标准中，优先采用中华人民共和国标准及水利行业标准，若有国内标准缺项或不完善时，可选用相应的国际标准。标准和规范应按最新颁布的执行的。
2 雷达水位计工作原理
2.1 雷达测水位原理
如图2-1所示，雷达水位计通过测量电磁波的发射和接收时间差Δt，计算出雷达水位计与液面之间的距离H2=c*Δt/2，换算出水深值h=H1-H2（其中H1为河底或渠底至雷达水位计的高度）。
图2-1 雷达水位计测液位原理示意图
技术优势如下：
² 平面微带阵列天线
采用K波段平面微带阵列天线，与传统喇叭天线相比，具有体积小、重量轻等优点，方便与PCB板集成，产品一体化程度高，防水防尘性能可达到IP67以上；天线增益高，辐射能量集中，抗干扰能力强，有利于提高测量精度和可靠性；微带天线阵列的波束角为10°×10°，可有效降低周围非目标回波的干扰，如井壁、渠岸等，所测水位更准确。
² 智能姿态感应及补偿功能
雷达水位计内置姿态感应传感器，能辅助安装调试并自动补偿安装误差；另外，雷达水位计在测量过程中智能感知立杆晃动、桥面抖动引起的测量平台不稳定情况，并自动进行优化补偿。
² 智能水位跟踪识别算法
a) 自学习，能够分析安装位置测点水位的历史大数据；
b) 自识别，能够智能识别照射区域内水体有无；
c) 自过滤，能够智能滤除固定干扰物回波、多径干扰的影响；
d) 自适应，能够保证水位监测数据稳定可靠。
3 雷达水位（流量）监测站设计
3.1 结构组成
雷达波水位（流量）监测站结构组成如图4-1所示。
图3-1 雷达波水位（流量）监测站组成示意图
主要由雷达水位（流量）计、RTU、无线通信模块和太阳能供电系统等组成。
3.2 主要功能
1、基本功能
1）采集、传输功能
水位、流量自动采集，定时自报：按预先设置的定时间隔，通过GPRS/GSM通信信道向中心站发送当前的数据。
2）备用通信功能
对短时间内维护人员难以到达并修复故障的遥测站，尤其是系统内的重要站应具有备用通信功能。
3）防护功能
遥测站均需进行过电压保护，以使设备在遭受雷击时不易损毁。对无人看管的遥测站，应具有防破坏和防盗功能。
2、报警监控功能
1）水位越限报警
当水位、流量等越过某一规定数值之后即进行报警。
2）供电不足报警
遥测站电源能力低于设定的门限值时即进行报警。
3）设备事故报警
某一设备出现事故立即自动报警。为及时引起工作人员注意，除屏幕显示报警之外，尚可采用声、光等方式报警。
4）遥测站校正时钟、开关机。
3.3 设备清单
主要设备清单如表3-1所示。
表3-1 主要设备清单（单站）
序号 | 设备名称 | 型号规格 | 单位 | 数量 | 备注 |
1 | 雷达水位（流量计） |
| 台 | 1 |
|
2 | 无线遥测终端 （RTU） |
| 个 | 1 |
|
3 | 通信模块 （DTU） |
| 个 | 1 |
|
4 | 太阳能供电系统 | 40W | 套 | 1 | 含太阳能充电控制器 |
5 | 蓄电池 | 12V/100Ah | 个 | 1 |
|
6 | 安装支架及基础 |
| 套 |
| 立杆不超过5m |
7 | 安装调试费 |
| 处 |
|
|
8 | 防雷接地 |
| 处 |
| ＜10Ω |
9 | 流量率定 |
| 点 |
|
|
3.4 主要设备技术参数
3.4.1 雷达流量计（HZ-RLS-26L-100）
Ø 测距范围：45m
Ø 测距精度：±3mm
Ø 中心频率：24.25GHz
Ø 波束角：10°
Ø 测距分辨率：1mm
Ø 功耗：工作电流<20mA@12V
Ø 供电范围：DC6~30V
Ø 信号输出：Modbus协议，RS485；可自定义协议
Ø 防护等级：IP68
Ø 工作温度：-40℃~+85℃
4 安装要求
为了得到稳定且精度高的水位值，雷达水位计尽量安装在水面平缓稳定区域，采用立杆式或桥式安装。桥式安装即将雷达水位计安装在桥梁边壁或底部。安装时，尽量使雷达水位计天线罩平面与水面处于平行状态。正确安装方式如图4-1所示。
| 通过水准泡可知道雷达水位计的角度，即确保水准泡的气泡在如图4-2箭头所示圆圈内。在调试过程中，也可通过上位机实时显示雷达水位计的安装角度。 |
图4-1 正确安装方式
图4-2 水准泡
错误安装方式如图4-3和4-4所示：
图4-3 雷达水位计安装靠近边壁
图4-4 雷达水位计安装倾斜
根据天线的波束角信息，雷达发射波束的立体角度为10°，假若雷达水位计安装高度为H，在水面上投射出直径为D的圆形区域，有以下简单的换算关系：D≈0.175H，如图4-5所示。
图4-5 测量区域示意图
安装高度对应波束照射区域的直径见表4-1。
表4-1 安装高度与照射区域的直径
安装高度(单位:米) | 照射区域的直径(单位:米) |
5 | 0.88 |
10 | 1.75 |
15 | 2.63 |
20 | 3.5 |
25 | 4.38 |
30 | 5.25 |
35 | 6.13 |
40 | 7 |
45 | 7.88 |
5 安装实例
下图为天然河道的安装现场，雷达水位计通过横臂伸入河道中央，雷达水位计与水面基本保持垂直，横臂长度足够，雷达波不会打到岸边。
图5-1 安装现场示意图
