Радарные датчики уровня для прудов аквакультуры: контроль воды и выбор оборудования

В рыбных прудах, прудах для выращивания креветок, аквакультурных резервуарах и системах рециркуляционной аквакультуры требуется надёжное контроль уровня воды. Уровень воды может изменяться в результате заправки, отвода воды, испарения, осадков, работы фильтационных систем и регулярной замены воды. Излишне высокий или низкий уровень воды может негативно сказаться на работе насосов, фильтационного оборудования, систем отвода воды и в целом на функционировании аквакультурной системы.

Радиолокационные датчики уровня воды обеспечивают непрерывный неконтактный контроль уровня воды путём установки датчика над поверхностью воды. Устройство направляет электромагнитные волны в воду и по времени распространения отражённого сигнала определяет расстояние до поверхности воды. Поскольку датчик не требует постоянного погружения в водоем, использование радиолокационных технологий позволяет снизить риски, связанные с биологическим налётом, осадками, солью и обслуживанием погружённых чувствительных элементов.

1.В чём заключается особенность измерения уровня в аквакультурных прудах?

Аквакультурные пруды могут казаться простыми системами регулирования уровня воды, однако условия их эксплуатации зачастую оказываются более сложными, чем в случае с закрытыми резервуарами для хранения. На выбор и установку оборудования могут влиять такие факторы, как аэраторы, циркуляционные насосы, внешние погодные условия, воздействие морской воды, перемещение поверхности воды и образование пены.

Постоянное изменение уровня воды.

Заполнение, отвод, испарение и осадки могут вызывать непрерывные изменения уровня пруда, поэтому непрерывный мониторинг зачастую оказывается более эффективным, чем использование одного выключателя, реагирующего на высокий или низкий уровень.

Движущаяся поверхность воды.

Аэраторы, насосы, водозаборные отверстия и ветер могут вызывать образование волн и непрерывное движение на поверхности.

Внешняя среда

Устройство может подвергаться воздействию дождя, солнечного излучения, влажности, перепадов температуры и сильного ветра.

Условия, способствующие коррозии:

— для применения в морской аквакультуре и в аквакультуре с высокой соленостью требуются подходящие материалы для корпуса, крепления и крепежных элементов.

2. Как радаром измеряется уровень воды в аквакультурном пруде?

Радиолокационный передатчик установлен над прудом и направляет высокочастотные электромагнитные волны к поверхности воды. Сигнал отражается от поверхности и принимается прибором. Затем передатчик на основе отражённого сигнала вычисляет расстояние между датчиком и поверхностью воды.

Если известна опорная высота установки, фактический уровень воды можно рассчитать по формуле:

Уровень воды = опорная высота − измерённое расстояние до поверхности воды

Весь процесс измерения осуществляется без контакта. Датчик не требуется постоянно погружать в пруд, что снижает риск прямого воздействия биологического роста, донных отложений, солей и необходимости в регулярной очистке.

3. Почему следует использовать радиолокационный метод без контакта для контроля уровня воды в аквакультурных прудах?

Подводные датчики давления, плаватели и другие контактные устройства для измерения уровня также могут применяться в аквакультурных прудах.Однако датчики, которые длительное время остаются под водой, могут подвергаться воздействию биологического налёта, осадков, солевых отложений или механических повреждений.

Радиолокационные датчики уровня устанавливаются над поверхностью воды и не имеют даточного элемента, постоянно погружённого в резервуар. Такой тип установки может быть целесообразным в тех случаях, когда доступ для технического обслуживания ограничен, оператору необходимо избегать прокладки кабелей под водой или когда требуется объединить несколько резервуаров в единую централизованную систему удалённого мониторинга.

4. Влияют ли туман, влажность и дождь на результаты измерений уровня с помощью радиолокации?

Радар использует электромагнитные волны, а не акустические. В отличие от ультразвукового измерения, радар не зависит от скорости звука в воздухе, поэтому обычные изменения температуры воздуха, влажности и скорости воздушного потока, как правило, оказывают меньшее прямое влияние на скорость распространения измерительного сигнала.

Тем не менее, не следует утверждать, что радар способен беспрепятственно проникать сквозь неограниченный туман, капли воды или конденсат без каких-либо последствий. Сильный конденсат, устойчивый водяной слой или загрязнение антенны всё же могут ухудшить качество эха. Поэтому при внедрении радаров на открытом воздухе необходимо учитывать защиту в герметичном корпусе, размещение датчика, надёжность крепления, а при необходимости — защиту от погодных условий.

5. Могут ли аэраторы влиять на измерение уровня воды с помощью радаров?

Аэраторы с лопастными колёсами, системы диффузного аэрирования и оборудование для циркуляции могут вызывать интенсивное движение на поверхности воды, образование пузырей и их распыление. Если радарный передатчик установлен непосредственно над областью с высокой турбулентностью, измеренные значения могут колебаться, даже если средний уровень воды в пруду остаётся стабильным.

Поэтому передатчик следует устанавливать вдали от зон наиболее интенсивного аэрирования, а также от зон подачи и отвода воды, и размещать над участком, соответствующим среднему уровню воды в пруду.Если на поверхности сохраняется умеренное движение, для повышения стабильности выходных сигналов можно применять демпфирование, усреднение или фильтрацию.

6. Влияет ли пена на измерение уровня с помощью радарного датчика?

Пена может образовываться в прудах для аквакультуры вследствие аэрации, наличия растворённых органических веществ или изменения условий в воде. Не следует полагать, что радар автоматически проникает сквозь всю пену. Толщина пены, её плотность, содержание воды и частота радарного сигнала 모두 влияют на характер отражённого сигнала.

Тонкий или прерывистый слой пены отличается от плотного и устойчивого слоя пены. Если тяжёлая пена регулярно присутствует, её следует учитывать в инструкции по применению при выборе продукта, чтобы обеспечить надлежащую оценку частоты радара, места установки и ожидаемых характеристик эха.

7. В чём заключаются преимущества 80GHz Использование радаров в аквакультуре?

80GHz Радар позволяет формировать относительно узкий измерительный луч. Это может быть полезно в тех случаях, когда датчик устанавливается вблизи края пруда, на несущей балке или там, где трубы, кронштейны или другие жёсткие элементы расположены в непосредственной близости от траектории измерения.

Компактные габариты антенны также могут упростить её установку. Однако,80GHz Это не обязательно для каждого аквакультурного пруда. Соответствующая радиочастота всё же должна подбираться с учётом расстояния до объекта измерения, высоты установки, состояния поверхности и окружающих сооружений.

8. Радарное и ультразвуковое измерение уровня в аквакультурных прудах:

— как радиолокационные, так и ультразвуковые технологии могут применяться для измерения уровня воды в системах аквакультуры. В условиях значительных колебаний наружной температуры, сильного воздушного потока, ограниченного пространства для установки или наличия близлежащих конструктивных препятствий радиолокационные технологии могут обеспечить преимущества в монтажной организации.Ультразвуковые измерения могут оставаться подходящим методом для более простых аквакультурных прудов, где акустические условия стабильны.

9. Типичные области применения в аквакультуре

Мониторинг уровня воды в рыбных прудах

Непрерывно отслеживает изменения уровня воды, вызванные заливом, осушением, осадками и испарением, и предоставляет данные для ручного или автоматического восполнения водных ресурсов.

— Контроль уровня в аквариуме для креветок.

— Подходит для применения в аквакультуре в условиях высокой солёности и в морских условиях при использовании специализированного крепления, зажимных элементов и материалов для приборов, устойчивых к воздействию соли и коррозии.

Системы рециркуляционной аквакультуры.

Может осуществлять мониторинг культурных резервуаров, фильтрующих резервуаров, накопительных и очистных резервуаров в рамках централизованной системы.PLC или система мониторинга RTU.

Автоматическое заливка и слив.

Непрерывные сигналы уровня воды могут использоваться PLC для управления клапанами повторного заполнения, дренажными насосами и функциями аварийной сигнализации

10. Как можно удалённо контролировать данные о уровне с помощью радарного датчика?

Радиолокационный датчик уровня отвечает за измерение уровня воды, а передача данных на удалённую станцию, как правило, осуществляется с помощью PLC, RTU, регистратор данных или промышленный шлюз. В зависимости от выбранного устройства — 4–20 В mA или RS485 Modbus RTU Можно использовать для передачи данных о уровне воды в систему управления.

Передатчик уровня радиолокационного зондирования →PLC/ RTU / Логгер данных →4G/ Ethernet /LoRa WAN → Платформа удалённого мониторинга

Система верхнего уровня позволяет отслеживать исторические тенденции, записывать сигналы тревоги, управлять процессом пополнения воды и обеспечивать централизованный мониторинг нескольких прудов. Логика автоматического управления должна включать адекватные параметры гистерезиса и временной задержки, чтобы краткосрочные колебания уровня воды на поверхности не приводили к чрезмерной частоте срабатывания насосов или клапанов.

11. Какие данные требуются при выборе радиолокационного датчика уровня для аквакультуры?

12. Рекомендации по монтажу

Радарный передатчик следует устанавливать над участком, соответствующим среднему уровню воды в пруду. Следует избегать размещения передатчика непосредственно над лопастными аэраторами, мощными входными струями, дренажными отверстиями или другими зонами с выраженными нарушениями поверхности воды.

Постоянные кронштейны, трубы и другие конструкции, по возможности, также не должны находиться в пределах основного луча радара.Внешние монтажные конструкции должны обладать механической устойчивостью; вопросы герметизации кабелей, установки капельных петель, применения защиты от импульсных перенапряжений и заземления должны быть учтены в соответствии с проектом электроустановок на объекте.

Для систем аквакультуры с использованием морской воды или воды с высокой соленостью при выборе соответствующих компонентов необходимо также учитывать коррозионную стойкость монтажных кронштейнов, крепёжных элементов, защитных кожухов и открытых материалов.

— frequently asked questions (FAQ).

Вопрос 1: Подходит ли радар для контроля уровня воды в рыбном пруде?

A1: Да. Радар обеспечивает непрерывные измерения без контакта и не требует, чтобы датчик оставался погружённым в пруд.

Q2: Можно ли использовать радиолокационные датчики уровня в прудах для выращивания креветок и в аквакультуре в морской воде?

A2: Да, однако морская вода и морская струя могут оказывать коррозионное воздействие. Поэтому следует подбирать соответствующие крепёжные элементы, зажимные детали и материалы для приборов.

Q3: Может ли аэратор влиять на результаты радарных измерений?

A3: Да. Интенсивные колебания поверхности и брызги могут вызывать кратковременные колебания измерений. Датчик следует устанавливать вдали от зон наибольшей турбулентности, а также можно применять соответствующую фильтрацию.

Q4: Может ли туман или высокая влажность препятствовать проведению радарных измерений?

A4: Обычная влажность, как правило, оказывает ограниченное прямое влияние на распространение радиоволн, однако интенсивная конденсация, устойчивые водяные плёнки или загрязнение антенны могут всё же ухудшить качество эха.

Q5: Можно ли использовать радар в присутствии пены?

A5: Это зависит от толщины, плотности и продолжительности присутствия пены. Тонкая прерывистая пена и плотная устойчивая пена представляют собой существенно разные условия измерений, поэтому при выборе оборудования необходимо учитывать наличие обильной пены.

Q6: Может ли радар автоматически управлять заливом пруда?

A6: Радарный передатчик обеспечивает непрерывный сигнал уровня воды. A PLC Контроллер может использовать этот сигнал для управления клапанами дозаправки, дренажными насосами или системами сигнализации в соответствии с заданными пороговыми значениями уровня.

Q7: Можно ли отслеживать уровень воды в пруду с помощью смартфона или облачной платформы?

A7: Да. Радарный сигнал может быть собран с помощью устройства RTU или шлюза IoT и передан через 4G, Ethernet, LoRa WAN или другую сеть на удалённую платформу мониторинга.

Q8: Следует ли использовать радар или ультразвуковой уровеньный датчик в аквакультурном пруде?

A8: Оба метода могут быть подходящими. Радарный метод может быть предпочтительным в тех случаях, когда важны изменения температуры на открытом воздухе, режим воздушного потока, наличие близлежащих конструкций или установка с узким лучом излучения. Ультразвуковые измерения могут оставаться практичным решением для более простых прудов с стабильными акустическими условиями.

— заключение.

Радиолокационные датчики уровня воды подходят для непрерывного контроля уровня воды без физического контакта в рыбных прудах, прудах для выращивания креветок, системах рециркуляционной аквакультуры и других открытых аквакультурных водоёмах. Поскольку чувствительный элемент не остаётся погружённым в воду, использование радиолокации позволяет снизить прямое воздействие биологического налёта, донных отложений и солей, а также обеспечить интерфейс для PLC, RTU и интеграция с системами удалённого мониторинга.

Надёжность работы оборудования по-прежнему зависит от правильного монтажа. При размещении датчиков и выборе подходящего устройства необходимо учитывать такие факторы, как аэрация, поверхностные волны, образование пены, погодные условия на открытом воздухе, воздействие соляного тумана и близость других сооружений. Радар не является полностью нечувствительным к туману, пене или конденсации, однако в целом он представляет собой надёжный неконтактный вариант для множества задач в сфере аквакультуры на открытом воздухе.

METRAVON Устройства для измерения уровня на радаре можно настраивать в соответствии с расстоянием до водоема, условиями окружающей среды, требуемым интерфейсом вывода и архитектурой удалённого мониторинга. Доступны такие интерфейсы, как 4-20mA.mA и RS485 Modbus RTU могут быть интегрированы с PLC RTU и промышленные системы IoT для обеспечения мониторинга уровня воды, контроля процессов пополнения и отвода воды, а также централизованного управления несколькими аквакультурными прудами.