Medição de nível de água por radar: interferências, ecos falsos e otimização da instalação

METRAVON Medição de nível de água por radar: interferências, ecos falsos e otimização da instalação

emite ondas eletromagnéticas para receber o eco refletido e medir a distância do sensor até a superfície da água. Como os sensores não precisam permanecer debaixo d'água, os radares são amplamente utilizados em rios, reservatórios, canais abertos e estações de nível de água instaladas em pontes.

No entanto, um desafio prático deve ser considerado desde o início: O radar pode receber reflexos de mais do que apenas a superfície da água.Se um leito de rio, uma margem de rio, uma estrutura de ponte ou outro objeto entrar no feixe de radar e produzir uma reflexão forte o suficiente, ele pode interferir com o rastreamento do alvo.

1. Por que o radar confunde objetos com a superfície da água? O sensor de radar

não emite linhas infinitamente finas. Ele produz feixes de luz com uma extensão angular especificada.

Dependendo da geometria do local, o feixe pode incluir:

• Superfície real da água;

• Leito do rio exposto;

• Bancos rasos ou cardumes; margens do rio

• cais da ponte

• Pilares de pontes;

• Vigas pontes e estruturas metálicas;

• Portões e estruturas hidráulicas;

• Ramos e vegetação;

• Grandes detritos flutuantes.

Todos esses alvos podem gerar ecos. O desafio de engenharia, portanto, não se limita à questão de saber se o radar é capaz de «ver» a água, mas sim se ele consegue continuar a rastrear o eco correto na superfície da água ao longo de todo o seu intervalo operacional.

2. Por que a altura de instalação é importante?

À medida que a distância entre o radar e o alvo aumenta, a área de cobertura do feixe torna-se, em geral, mais ampla.

Isso significa que um radar instalado bem acima do rio pode cobrir uma área horizontal muito maior no nível mínimo da água. Essa área de cobertura mais ampla pode incluir:

• Margens do rio;

• Leito do rio exposto;

• Áreas rasas; pilares da ponte

• Pilares de pontes;

• Objetos estruturais próximos.

Por esse motivo, a seleção não deve limitar-se à pergunta «O alcance máximo é suficiente?». A área de apoio da viga também deve ser verificada nos níveis de água mais elevados, normais e historicamente mais baixos.

3. Quais informações sobre o local devem ser coletadas antes da instalação?

Para projetos de pontes, rios ou reservatórios, as seguintes informações são especialmente úteis na definição da posição de montagem:

: regra de engenharia:Se o feixe principal do radar cobrir claramente o leito ou a margem do rio no nível mínimo histórico de água, a supressão de ecos falsos não deve ser a primeira solução. Reavale o ponto de instalação ou utilize um feixe mais estreito.

4. Por que um feixe estreito é útil em instalações de pontes complexas?

Radares de alta frequência, incluindo muitos 80GHz Projetos, pode usar uma antena relativamente compacta para produzir um feixe estreito.

Para pontes, rios estreitos e estruturas hidráulicas complexas, isso facilita a manutenção da área de medição principal centrada na superfície da água, reduzindo a exposição a margens, pilares e estruturas metálicas.

A vantagem prática de 80GHz Nestas aplicações é, portanto, principalmente , e não simplesmente numa potência de transmissão mais elevada, e não apenas maior potência de transmissão.

5. Por que a interferência no leito do rio é mais comum durante os períodos de baixa água?

Em níveis elevados de água, o radar normalmente recebe uma reflexão dominante proveniente da superfície da água.

À medida que o nível diminui, o leito do rio exposto, as áreas rasas e as margens que anteriormente se encontravam fora da região de medição eficaz podem começar a entrar no feixe de radar.

Se um ponto de medição apresentar bom desempenho durante a maior parte do ano, mas exibir repetidamente erros de distância fixa ou saltos abruptos durante períodos de baixa água, deve-se verificar a área de cobertura do feixe no nível mínimo antes de alterar os parâmetros de amortecimento ou de filtragem.

6. O eco mais intenso corresponde sempre à superfície da água?

Não.

A água frequentemente produz um eco forte no radar, mas materiais metálicos, concreto úmido, solo úmido e estruturas de pontes também podem gerar ecos intensos.

O rastreamento moderno de alvos por radar pode, portanto, utilizar uma combinação dos seguintes parâmetros:

• Distância do eco;

• Amplitude do eco;

• Continuidade do nível histórico;

• Alcance de medição configurado;

• Locais conhecidos com interferência fixa;

• Lógica de rastreamento de alvos.

7. É possível identificar água apenas por se mover?

O movimento na superfície da água pode servir como uma característica adicional de sinal, mas não deve ser considerado o único método de identificação.

Um reservatório calmo pode apresentar muito pouco movimento na superfície, enquanto detritos flutuantes, galhos e vegetação também podem se mover. A afirmação «alvo em movimento equivale a água» não constitui, portanto, uma regra prática confiável no campo.

8. De que forma uma janela de medição pode reduzir o número de alvos falsos?

Se o intervalo possível de nível da água já for conhecido, o instrumento pode, frequentemente, ser configurado de modo a excluir distâncias-alvo manifestamente impossíveis do rastreamento normal.

Por exemplo, se uma estrutura de ponte se localizar a 1,5 m abaixo do sensor, enquanto a superfície real do rio se situa apenas entre 5 m e 12 m de profundidade, um intervalo de medição adequadamente configurado pode reduzir a probabilidade de que a estrutura fixa próxima seja identificada como a superfície da água.

9. O que é um eco falso fixo?

Se uma leitura incorreta surgir repetidamente em quase exatamente a mesma distância, deve-se suspeitar da presença de um refletor fixo.

As fontes típicas incluem:

• Vigas de ponte;

• Estruturas de pilares de ponte salientes;

• Barreiras metálicas;

• Portões;

• Bancos fixos ou estruturas de contenção.

Após confirmar a posição real da superfície da água, pode-se utilizar o mapeamento de eco falso do radar ou a função de supressão de alvos fixos para reduzir a influência de refletores fixos inevitáveis.

10. Por que a curva de eco é mais útil do que um único valor de nível da água?

Um valor exibido, como 7,52 m, indica ao operador o que o instrumento está reportando, mas não qual alvo o radar está realmente rastreando.

A curva de eco pode ajudar a determinar:

• Onde se localiza o eco real na superfície da água;

• Se existe um segundo eco fixo e intenso;

• Se o eco do leito do rio se intensifica à medida que o nível da água diminui;

• Se o radar mudou de superfície da água para outro alvo;

É recomendável salvar uma curva de eco de referência quando a instalação está a funcionar corretamente;

11. Os detritos flutuantes podem causar leituras falsas do nível da água?

Objetos flutuantes de pequeno porte normalmente não formam um alvo estável a longo prazo, mas árvores, detritos de grande porte, boias ou vegetação flutuante densa podem gerar temporariamente um forte reflexo.

Essas perturbações costumam ser de curta duração e irregulares; por isso, os dados históricos de tendência devem ser analisados cuidadosamente antes de serem interpretados como variações reais do nível da água.

12. Lista de Verificação para Instalação de Radar de Nível de Água Montado em Ponte

13. Sequência recomendada de diagnóstico de falhas:

1. Verifique o nível real da água utilizando um medidor de bastão ou outra referência confiável.

2. Verifique se a condição atual se encontra próxima ao nível mínimo ou máximo histórico da água.

3. Reavalie a posição de montagem e a área de incidência real da viga.

4. Inspecione a curva de eco.

5. Confirme que o intervalo de medição configurado é adequado.

6. Utilize a supressão de eco falso apenas após a interferência fixa ter sido claramente identificada.

7. Ajuste o amortecimento ou a média apenas quando o alvo correto estiver sendo rastreado.

Conclusão

A interferência do radar no nível da água constitui, fundamentalmente, um problema de múltiplos alvos: diversos objetos localizados no mesmo feixe podem gerar reflexos utilizáveis.

Em instalações em rios e pontes, o controle da área de cobertura do feixe é geralmente mais eficaz do que a utilização de filtragem adicional por meio de software. Assim, a posição de montagem, o nível mínimo histórico da água e a geometria do rio devem ser considerados conjuntamente durante a fase de projeto.

Para um local existente com leituras anormais, a informação diagnóstica a mais útil é normalmente a foto da instalação, os níveis de água altos e baixos históricos, o ângulo do feixe do radar e a curva do eco.