Giám sát mức nước bằng radar thủy văn: lắp đặt và bảo trì | METRAVON

Cảm biến mức nước radar thủy văn: ứng dụng trên sông, lắp đặt và bảo trì

Cảm biến mức nước radar thủy văn được gắn phía trên mặt nước và dùng tiếng vang điện từ để đo khoảng cách. Các vị trí lắp đặt điển hình gồm sông, hồ chứa, cầu, kênh, đường dễ ngập và thoát nước đô thị. Hoạt động không tiếp xúc tránh tiếp xúc trực tiếp với bùn cát, nhưng sóng, vật trôi nổi và sự ngưng tụ trên ăng-ten vẫn có thể ảnh hưởng đến việc bám tiếng vang.

Các ưu tiên kỹ thuật là mốc cao độ có thể truy xuất, phản xạ mặt nước sử dụng được ở các cực trị theo mùa và bản ghi liên tục đáng tin cậy.

Phân biệt khoảng cách đo, độ sâu nước và cao độ

Với cao độ điểm tham chiếu radar Zr và khoảng cách đo D, cao độ mặt nước là Zw = Zr − D. Nếu Zr = 105,00 m và D = 8,20 m thì Zw = 96,80 m. Độ sâu nước còn cần cao độ đáy hoặc mốc cục bộ phù hợp; không suy ra bằng cách trừ một hằng số tùy ý.

Radar FMCW ước lượng độ trễ từ tần số phách, còn radar xung có thể suy khoảng cách từ thời gian truyền. Cao độ lắp sai gây sai lệch cố định của mức hoặc cao độ dù khoảng cách đo vẫn đúng.

Chọn vị trí trên sông, cầu và hồ chứa

Dùng cả mực nước lũ cao nhất lịch sử lẫn mực thấp nhất mùa khô. Nước cao quyết định khoảng hở trường gần; nước thấp quyết định dải đo tối đa và liệu chùm tia có thấy bờ cạn hay lòng sông lộ ra hay không.

Trụ cầu, lan can, dầm và cửa van có thể tạo phản xạ mạnh. Chọn được vùng nước đại diện trong các điều kiện theo mùa quan trọng hơn chỉ tăng mức lọc đầu ra.

Ngập đô thị và thoát nước ngầm

Với hầm chui, đường trũng và hố ga, liên hệ mốc đo với vị trí nguy hiểm như điểm thấp nhất mặt đường hoặc cao độ báo động đã duyệt. Không coi một số đọc là độ sâu lớn nhất của toàn hầm chui khi chưa được xác minh.

Giếng hẹp đòi hỏi kiểm tra khoảng chặn, thành giếng, thang, ống và góc chùm tia. Độ ẩm cao, khí ăn mòn và khả năng ngập nước đặt ra yêu cầu bổ sung cho vỏ bọc và lắp đặt.

Tần số, độ rộng chùm tia và độ chính xác

Cả thiết bị 26 GHz lẫn khoảng 80 GHz đều phục vụ được thủy văn. Ăng-ten 80 GHz nhỏ gọn dễ cho chùm tia hẹp hơn, nhưng độ chính xác vẫn phụ thuộc băng thông, hiệu chuẩn, chất lượng tín hiệu và điều kiện hiện trường; riêng dải tần không đảm bảo ±1 mm.

Vùng phủ mở rộng theo khoảng cách đo. Hãy dùng bản vẽ chùm tia cụ thể và hình học lắp đặt thay vì quy tắc chung như lắp đúng 0,5–1 m trên mực lũ.

Đo từ xa, dấu thời gian dữ liệu và xử lý ngoại tuyến

Cảm biến cung cấp khoảng cách hoặc mức; RTU hoặc cổng đảm nhiệm ghi, truyền và thông báo. Xác định chu kỳ lấy mẫu, truyền, thời điểm đo, độ trễ báo động, tín hiệu kiểm tra kết nối định kỳ và chỉ báo dữ liệu cũ.

Việc bù dữ liệu ngoại tuyến đòi hỏi bộ ghi có đệm cục bộ và truyền sau đó. Bản ghi chỉ tiếp tục được trong lúc mất mạng chừng nào thiết bị đo và lưu trữ còn được cấp điện; thường không có phép đo mới nào được tạo khi trạm hoàn toàn mất điện.

Bảo trì trước mùa, trong lũ và sau sự kiện

Trình tự khắc phục sự cố có kỷ luật

Trước hết xác nhận mực nước thực, rồi màn hình tại chỗ và khoảng cách thô; tiếp theo kiểm tra chất lượng phản xạ, cách lắp, tín hiệu đầu ra và quy đổi trên nền tảng.

Với độ lệch cố định, hãy bắt đầu từ cao độ chuẩn và tỷ lệ nền tảng. Với đột biến mùa khô, kiểm tra tiếng vang bờ/đáy. Với bất thường sau mưa, kiểm tra màng nước, đầu nối cáp và nguồn. Nếu số đọc cục bộ đúng mà số đọc trên đám mây sai, hãy bắt đầu từ thanh ghi, tỷ lệ và dấu thời gian.

Cảm biến mức nước không tự động là máy đo lưu lượng

Radar mức thông thường không báo trực tiếp vận tốc dòng chảy hay lưu lượng. Quan hệ mực-lưu lượng đòi hỏi tính hợp lệ thủy lực riêng cho từng vị trí; radar vận tốc bề mặt đòi hỏi diện tích dòng chảy và một phép chuyển đổi đã hiệu chuẩn sang vận tốc trung bình.

Thông tin yêu cầu báo giá gồm bản vẽ hiện trường, mức cực trị, cao độ chuẩn, chiều rộng sông và trụ, nguồn và đo từ xa, định dạng dữ liệu, số trạm và tiêu chí nghiệm thu.

Câu hỏi thường gặp

Radar có phải hiệu chuẩn lại sau mỗi trận lũ không?

Không tự động. Trước hết kiểm tra dịch chuyển giá đỡ, mốc khảo sát, khoảng cách tại chỗ và trạng thái thiết bị, rồi so với mốc tin cậy khi an toàn. Theo yêu cầu xác minh dự án và quy trình thiết bị. Không xóa dấu vết bằng chỉnh điểm không trước khi xác định giá đỡ, mốc hay mục tiêu đo có thay đổi không.

Radar không bị ảnh hưởng bởi mưa, sương mù hay rác trôi nổi phải không?

Không. Ăng-ten ướt hoặc đóng băng, vật nổi lớn hay bờ thay đổi có thể ảnh hưởng mục tiêu phản xạ. So đường tín hiệu trong sự kiện với điều kiện và vị trí đo thực. Nếu không thể tiếp cận an toàn, gắn cờ dữ liệu nghi vấn và giữ chẩn đoán; không vào điểm lũ nguy hiểm chỉ để lấy số đo đối chiếu ngay.

Chất lượng dữ liệu mùa lũ: nhận lúc này không nghĩa là đo lúc này

Lưu riêng thời điểm đo, thời điểm nhận và trạng thái. Bản ghi truyền bù đến muộn không được thay mức trực tiếp hiện tại. Đánh dấu dữ liệu cũ hoặc nghi vấn để kiểm tra mà không âm thầm loại bỏ nước dâng nhanh thực sự; ngưỡng và phản ứng phải theo yêu cầu trạm.

Trước mùa lũ, hãy xác minh một cao độ chuẩn mức có thể truy xuất và toàn bộ chuỗi từ số đọc radar cục bộ qua ghi của RTU đến xu hướng và cảnh báo trên nền tảng. Sau các trận lũ lớn, hãy kiểm tra sự xê dịch giá đỡ, thay đổi bờ và bất kỳ vật thể mới nào trong vùng phủ chùm tia.

Dùng cùng mốc tham chiếu khi so sánh kết quả lắp đặt và xác minh. Nguyên lý và độ không đảm bảo đo mực nước sông