Anwendung von NiuBoL-Radar-Wasserstandsmessgeräten und Radar-Strömungsüberwachungssystemen im städtischen Hochwasserschutz und in der Flussüberwachung

Moderne städtische hydrologische Überwachung: Anwendung der Radarwellentechnologie in der Hochwasserprävention, Katastrophenvorsorge und intelligenten Wasserangelegenheiten

Mit der Beschleunigung der globalen Urbanisierung haben sich die städtischen Untergrundbedingungen grundlegend verändert. Durch die Zunahme versiegelter Flächen hat sich die Beziehung zwischen natürlichem Niederschlag und Abfluss verändert, und herkömmliche Zusammenflussmodelle sind nicht mehr in der Lage, den Mechanismus städtischer Staunässe genau zu beschreiben. Um plötzliche starke Regenfälle zu bewältigen und die Effizienz der Wasseraufbereitung zu verbessern, haben Wasserschutzingenieure und kommunale Behörden strenge Anforderungen an die Echtzeit, Genauigkeit und Stabilität der hydrologischen Überwachung gestellt.

NiuBoL hat sich als professioneller Hersteller von Umweltwahrnehmungshardware der Entwicklung vollautomatischer Überwachungssysteme auf Basis der Mikrowellenradartechnologie verschrieben. Durch berührungslose Messmethoden lösen wir die Schwachstellen herkömmlicher Kontaktsensoren, die leicht durch Sedimentablagerungen, den Aufprall schwimmender Objekte und Abwasserkorrosion beeinträchtigt werden, und stellen eine zuverlässige Datenbasis für städtische Hochwasserwarnungen und die Planung von Wasserressourcen bereit.

Neue Herausforderungen des hydrologischen Monitorings vor dem Hintergrund der Urbanisierung

Die Veränderung der Urbanisierung an der darunter liegenden Oberfläche des Beckens spiegelt sich hauptsächlich in zwei Dimensionen wider: erstens in der Abnahme der Oberflächendurchlässigkeitskapazität, was zu einem früheren Abflussgipfel und einem erhöhten Abfluss führt; Zweitens wird die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von Flussabschnitten komplex. Herkömmliche Theorien und Überwachungsgeräte sind oft mit einem enormen Arbeitsaufwand und hohen wirtschaftlichen Kosten konfrontiert, wenn es um Testflussabschnitte geht, die von der Technik betroffen sind (z. B. Reservoirregulierung, Öffnen und Schließen von Toren und Dämmen).

Daher ist die Implementierung einer Online-Durchflussüberwachung zu einer unumgänglichen Wahl für moderne intelligente Wasserangelegenheiten geworden. Mithilfe der berührungslosen Radarwellentechnologie an Land kann eine unbeaufsichtigte Echtzeitüberwachung bei jedem Wetter erreicht werden, die selbst bei rauem Wetter und komplexen Arbeitsbedingungen kontinuierliche und genaue Wasserstands- und Fließgeschwindigkeitsdaten gewährleistet.

NiuBoL Kernproduktanalyse: 77-GHz-Millimeterwellenradartechnologie

Um den unterschiedlichen Überwachungsanforderungen gerecht zu werden, hat NiuBoL zwei Kernsensoren in Industriequalität auf den Markt gebracht: einen hochpräzisen Radar-Wasserstandsmesser und einen integrierten Radar-Durchflussmesser.

1. NiuBoL 77GHz Millimeterwellen-Radar-Wasserstandsmesser

Dieses Produkt basiert auf einem selbst entwickelten CMOS-Millimeterwellen-HF-Chip, arbeitet im Frequenzband von 77 GHz bis 79 GHz und nutzt das Prinzip der frequenzmodulierten Dauerwelle (FMCW). Im Vergleich zu herkömmlichem 24-GHz-Radar weist es ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis, eine kleinere Blindzone und einen engeren Strahlwinkel auf.

Tabelle mit den technischen Daten des Radar-Wasserstandsmessers

2. NiuBoL Integrierter Radar-Durchflussmesser

Dieser integrierte Sensor kombiniert die 24-GHz-K-Band-Planarradar-Geschwindigkeitsmesstechnologie und die 77-GHz-Millimeterwellen-Radarentfernungstechnologie. Es kann nicht nur den Wasserstand messen, sondern auch berührungslos die Fließgeschwindigkeit der Wasseroberfläche ermitteln und in Kombination mit integrierten Algorithmen Echtzeit-Querschnittsströmungen ausgeben.

Tabelle mit technischen Daten

Branchenanwendungsszenarien und kommerzieller Wert

Das hydrologische Überwachungssystem NiuBoL wird häufig beim Bau städtischer Infrastruktur und bei der Bewirtschaftung natürlicher Gewässer eingesetzt:

• Überwachung von Flüssen und Bewässerungskanälen: In vielsandigen und leicht verschlammten Flussabschnitten vermeidet die berührungslose Messung Sensorausfälle, die durch Sedimentbedeckung oder Wasserunkrautverhedderung verursacht werden.

• Unterirdisches Entwässerungsrohrnetz: Kompakte Größe und Schutzart IP67 ermöglichen die Installation in feuchten und korrosiven Abwasserkanälen, um das Risiko von Staunässe in Echtzeit zu überwachen.

• Hochwasserwarnsystem: Extrem kurze Reaktionszeiten und hochfrequente Probenahmen liefern Warndaten aus erster Hand bei Hochwasserausbrüchen in den Bergen oder Staudammentwässerungen.

• Intelligenter Wasserbetrieb und -wartung: Unterstützen Sie die städtische Wasserversorgung und Abwasserüberwachung, realisieren Sie eine digitale Fernverwaltung über den RS485-Bus und reduzieren Sie die Kosten für manuelle Inspektionen.

Technische Installationsspezifikationen und Vorsichtsmaßnahmen für den Betrieb

Um die Stabilität und Genauigkeit des Überwachungssystems im Langzeitbetrieb sicherzustellen, müssen bei der technischen Installation die folgenden professionellen Richtlinien befolgt werden:

Wichtige Punkte bei der Installation des Radar-Wasserstandsmessers

• Höhensicherheit: Der Installationsort muss höher sein als der maximale Wasserstand der örtlichen Hochwasserschutznorm, um zu verhindern, dass Geräte durch außergewöhnliche Überschwemmungen direkt weggespült werden.

• Vertikalitätskalibrierung: Der Hornmund muss senkrecht zur Wasseroberfläche installiert werden. Bei Neigung verringert sich die Stärke des Echosignals, was direkt zu Abweichungen im Messabstand führt.

• Vermeidung von Strahlhindernissen: Zwischen der Hornmündung und der Wasseroberfläche sind keine Hindernisse zulässig. Bei der Installation am Ufer muss der horizontale Abstand zwischen der Mittelposition und der Uferwand größer sein als der Abstrahlradius des Radarstrahls in der aktuellen Höhe.

Auswahl der Flussüberwachungsumgebung

• Stabilität des Wasserflusses: Der Testkanalabschnitt sollte so gerade und stabil wie möglich sein, wobei eine Installation in Bereichen mit großen Felsbrocken, Wirbeln oder turbulenten Strömungen vermieden werden sollte.

• Abschnittsregulierung: Es wird empfohlen, den Testkanalabschnitt zu härten. Ein regelmäßiger Abschnitt trägt dazu bei, die Genauigkeit des Korrekturkoeffizienten der Durchflussberechnungsformel zu verbessern.

• Installationsausrichtung: Die geneigte Oberflächenseite des Radar-Durchflussmessers sollte parallel zur Wasserflussrichtung installiert werden. Normalerweise wird die Installation am Kopf, in der Mitte oder in der Mitte des Flusses empfohlen.

Technischer Leitfaden „Blitzschutz“ für die Installation von Millimeterwellenradaren

Bei der Projektabwicklung entstehen 80 % der Messfehler durch die physische Installationsumgebung. NiuBoL hat die folgenden technischen Vermeidungspunkte zusammengefasst:

1. Vermeiden Sie Störungen durch „Mehrwegereflexion“.
       Bei der Installation in unterirdischen Entwässerungsrohrnetzen oder schmalen vertikalen Kanalabschnitten können Radarwellen zu Mehrfachreflexionen an Brunnenwänden oder Kanalufern führen.
        NiuBoL-Optimierung: Unser 77-GHz-Wasserstandsmesser verfügt über einen 8° schmalen Strahl. Stellen Sie bei der Installation sicher, dass der horizontale Abstand L zwischen der Mittelachse und der Wandoberfläche größer als H*tan(4°) ist (H ist die Installationshöhe), um „falsche Echos“ zu vermeiden, die zu einem Wasserstau führen.

2. Beseitigen Sie den Einfluss von „Strömungsturbulenzen“.
       Radar-Durchflussmesser überwachen die Doppler-Frequenzverschiebung kleiner Wellen auf der Wasseroberfläche.
       Vorschlag zur Standortauswahl: Überwachungspunkte sollten in geraden Abschnitten ausgewählt werden, wobei Wasserfallbereiche oder Tosbecken unterhalb von Toren vermieden werden sollten. Wenn die Wasseroberfläche zu ruhig ist (z. B. Spiegelwasser), unterstützt das System eine optionale „Spoilerplatte“, um künstlich Mikrowellen zu erzeugen und die Radarechoerkennung zu aktivieren.

FAQ

1. Was sind die Vorteile der 77-GHz-Frequenz des NiuBoL-Radar-Wasserstandmessgeräts im Vergleich zu 24 GHz?
   A:77 GHz bietet eine größere Bandbreite und kann eine höhere Entfernungsauflösung ermöglichen. Gleichzeitig bedeutet der schmale Abstrahlwinkel von 8° eine konzentriertere Energie, eine geringere Beeinträchtigung durch seitliche Störungen wie Flussuferklammern und Vegetationsschwankungen sowie eine bessere Anpassungsfähigkeit an die Installationsumgebung.

2. Wie geht die berührungslose Messung mit Schwankungen der Wasseroberfläche um?
   A:Der Sensor verfügt über integrierte fortschrittliche digitale Filteralgorithmen, die die ursprünglichen Abtastdaten mehrmals pro Sekunde glätten können. Selbst bei windigen und welligen Bedingungen kann der Durchschnittswert für den Stillstandswasserstand ausgegeben werden.

3. Wie wird der „Korrekturkoeffizient“ im Radar-Durchflussmesser ermittelt?
   A:Der Korrekturkoeffizient wird anhand des proportionalen Verhältnisses zwischen der vom Sensor gemessenen Oberflächenströmungsgeschwindigkeit und der durchschnittlichen Strömungsquerschnittsgeschwindigkeit bestimmt. Der NiuBoL-Algorithmus verfügt über integrierte voreingestellte Werte für mehrere Kanalmodelle, und Ingenieure können auch im Hintergrund eine Feinabstimmung entsprechend den Vergleichsergebnissen tatsächlicher Strömungsgeschwindigkeitsmesser durchführen.

4. Wie verhält sich das System bei extremen Wetterbedingungen (z. B. starkem Regen und starkem Schneefall)?
   A:Das Messverfahren basiert auf Mikrowellentechnologie und unterliegt keinen physikalischen Einschränkungen durch Lufttemperatur, Druck, Niederschlag oder relative Luftfeuchtigkeit. Das versiegelte IP67-Design gewährleistet eine stabile Signalausgabe auch in Umgebungen mit starkem Regen.

5. Wie groß ist die maximale Kommunikationsentfernung des Sensors?
   A:Der RS485-Bus kann in einer Standardumgebung 1200 Meter übertragen. Mit der NiuBoL-Signalverstärkungstechnologie kann die größte Kommunikationsentfernung 2000 Meter erreichen. Für längere Anforderungen empfehlen wir die Integration des Kommunikationshosts 4G / GPRS.

6. Unterstützt der Stromverbrauch des Geräts eine vollständige Solarstromversorgung?
   A:Vollständig unterstützt. Der maximale Stromverbrauch des NiuBoL-Wasserstandsmessers beträgt nur 0,6 W und der Durchflussmesser 1,3 W. In Feldautomatik-Stationsanwendungen kann mit einem 60-W-Solarpanel und einer Batterie ein langfristiger unterbrechungsfreier Betrieb erreicht werden.

7. Welchen Einfluss hat die Größe der Blindzone auf die Installation?
   A:Die Blindzone unseres Produkts liegt innerhalb von 15 cm. Achten Sie bei der Installation darauf, dass die Abstandshöhe vom Sensor zum höchstmöglichen Wasserstand größer als dieser Wert ist, um ein Eindringen in die Messtotzone zu verhindern.

8. Wie kann die physische Sicherheit des Radarsensors gewährleistet werden?
   A:An steileren oder leicht gefährdeten Ufern wird empfohlen, NiuBoL-maßgeschneiderte Masthalterungskomponenten zu verwenden und Blitzschutzkästen auszurüsten. Bei der Konstruktion der Stützstange sollte die Wind- und Erdbebenbeständigkeit berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sich die Hornmündung bei extremen Wetterbedingungen nicht verschiebt.

Abschluss

In der heutigen hochentwickelten Urbanisierung ist eine effiziente, verbrauchsarme und präzise hydrologische Überwachung die Lebensader für den sicheren Betrieb von Städten. Das Radar-Wasserstandsmessgerät und Durchflussüberwachungssystem NiuBoL bietet Integratoren und Ingenieurbüros wartungsfreie und einfach zu integrierende Lösungen durch berührungslose K-Band- und Millimeterwellentechnologie.

Wir stellen nicht nur hochwertige Hardware-Ausrüstung bereit, sondern bieten auch umfassende Unterstützung von der Schemaauswahl über die Installationsanleitung bis hin zur Datenanalyse. Wenn Sie sich für NiuBoL entscheiden, entscheiden Sie sich für einen langfristigen technischen Partner, der den rauen Arbeitsbedingungen gewachsen ist und die Wettbewerbsfähigkeit bei der Projektabwicklung verbessert.

Copyright © NiuBoL. Wenn Sie detaillierte technische Handbücher, CAD-Installationszeichnungen und Angebote für Großbeschaffungen benötigen, wenden Sie sich bitte an das globale Vertriebsteam von NiuBoL.