摘要:市政(zheng)環保行業(ye)正處在數(shu)字化轉型(xing)升級階段(duan)👈,其目标就(jiu)是業内一(yi)直倡導的(de)智慧水務(wu),但數字化(hua)概念的提(ti)出在操作(zuo)層面🔞顯得(de)更爲明确(que)。流量計 作(zuo)爲數字化(hua)建設底層(ceng)信息采集(ji)單元,它的(de)選用和🥵應(ying)用✔️十分重(zhong)要。本文對(dui)市政環保(bao)行業流量(liang)計的技術(shu)特點進行(hang)分析探讨(tao),明🚶‍♀️确不同(tong)工況中流(liu)量計選用(yong)的适合性(xing),以達到市(shi)政環保項(xiang)目數據可(ke)靠、運行穩(wen)定及施📞工(gong)方便的📱效(xiao)果。另外,在(zai)流量計♋融(rong)合數字💁化(hua)通信技術(shu)方面,結合(he)國内外工(gong)業互聯網(wang)物聯網的(de)應用發展(zhan)㊙️對流量計(ji)技術今後(hou)的發展趨(qu)勢提出展(zhan)望。
　　在市政(zheng)環保項目(mu)中,流量計(ji)是應用廣(guang)泛的儀表(biao)之❄️一🔞。流量(liang)是指單位(wei)時間内流(liu)經封閉管(guan)道或明渠(qu)有💋效截面(mian)的流體⁉️量(liang)，流量計⚽可(ke)以根據工(gong)況需要給(gei)出💜現場所(suo)需的瞬時(shi)流量及累(lei)計🤞流量。其(qi)介質可以(yi)爲液體和(he)氣體。常用(yong)流量計可(ke)以㊙️按原理(li)分爲電磁(ci)流量計、超(chao)聲波流量(liang)計、 渦街流(liu)量計 、 質量(liang)流量計 、差(cha)壓流量計(ji)及明渠流(liu)量計等。目(mu)前在市政(zheng)領域應用(yong)是電♉磁流(liu)量計、超聲(sheng)波流量計(ji)及明渠流(liu)量計。本🚶文(wen)簡要介紹(shao)這幾種流(liu)量計的原(yuan)理和使用(yong)，上的注意(yi)事項。
1電磁(ci)流量計
　　電(dian)磁流量計(ji) 以優異的(de)精度和穩(wen)定性,在市(shi)政環保領(ling)域使用廣(guang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼泛，見圖1。它(ta)具有耐腐(fu)蝕、無阻流(liu)部件、雙向(xiang)測量與測(ce)量範圍廣(guang)(100:1~1000:1)等特點。其(qi)原理爲法(fa)拉第電磁(ci)感應原理(li),計算公式(shi)爲:
 
　　式中:Um爲(wei)測量電壓(ya)産生的和(he)流體流向(xiang)正交的電(dian)磁場;B爲測(ce)量電壓的(de)磁通密度(du),穿過流體(ti)介質并正(zheng)交于流體(ti)流向;V爲介(jie)質流速;d爲(wei)測量管道(dao)内徑;k爲比(bi)例系數或(huo)傳感器常(chang)數
 
　　電磁流(liu)量計的精(jing)度一般在(zai)0.2%~0.5%,要求介質(zhi)電導率不(bu)小于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻5μS/cm,其⭐原(yuan)✨理,見圖2。對(dui)于市政水(shui)處理的的(de)工藝要求(qiu)，管徑範圍(wei)可以從DN15到(dao)DN2200(目💋前市場(chang)最大口徑(jing)的電磁流(liu)量計DN3000,但由(you)于安裝成(cheng)本和實際(ji)精🈚度等因(yin)素,本文不(bu)推薦使用(yong))。
 
2超聲波流(liu)量計
　　超聲(sheng)波流量計(ji)分爲插人(ren)式和外夾(jia)式，可測量(liang)非導☂️電介(jie)質📧,最大的(de)測量管徑(jing)可以達到(dao)10m(外夾式),見(jian)圖3。
 
　　大多數(shu)的超聲波(bo)流量計的(de)測量基本(ben)原理采用(yong)時差法，其(qi)表達式如(ru)下:
 
　　插入式(shi)超聲波具(ju)有免維護(hu)、不受電磁(ci)影響、可帶(dai)壓安裝、無(wu)需❌中斷流(liu)體等特點(dian),在市政管(guan)網應用中(zhong)具有無可(ke)比拟的優(you)勢🍉,見圖4.
 
3明渠流(liu)量計
　　 明渠(qu)流量計 是(shi)測量許多(duo)非滿水、大(da)流量(或小(xiao)流量)的儀(yi)器,在自然(ran)㊙️流⛹🏻‍♀️動的自(zi)🥰由水面狀(zhuang)态下測量(liang)流體的流(liu)量
　　其原理(li)爲:利用明(ming)渠在特殊(shu)堰槽中的(de)液位與流(liu)量的💔線🙇‍♀️性(xing)關系進行(hang)流量測量(liang)，見圖5。
 
　　此種(zhong)方式的測(ce)量精度與(yu)超聲波液(ye)位計的精(jing)度有直🚩接(jie)的㊙️關系，最(zui)高精度可(ke)達到1mm。
4流量(liang)計的安裝(zhuang)與應用.
4.1流(liu)量計在市(shi)政環保項(xiang)目中的應(ying)用
　　目前大(da)體分爲3類(lei)典型應用(yong):污水廠、淨(jing)水廠及管(guan)網。流量⛷️計(ji)的選擇需(xu)要考慮現(xian)場的工況(kuang)與施工要(yao)求,現分析(xi)如下:新😄建(jian)淨水廠、污(wu)水廠及管(guan)網在安裝(zhuang)條🈚件允許(xu)的情況下(xia),安裝電磁(ci)流量計是(shi)✍️不錯的選(xuan)擇,但在安(an)裝中需注(zhu)意一-些情(qing)況。由于電(dian)磁流量計(ji)的特性,測(ce)量介質需(xu)滿管,如不(bu)滿足滿管(guan)條件,請參(can)考圖6的建(jian)議。
 
　　前5後3直(zhi)管段必須(xu)具備(尤其(qi)大口徑電(dian)磁流量計(ji)),見圖7.
　　可以(yi)縮徑(角度(du)α≤8°),但不允許(xu)擴徑，見圖(tu)8。
 
　　不(bu)可測量含(han)氣液體，如(ru)液體内有(you)氣體,需提(ti)前做好🐆排(pai)氣。
　　接線時(shi)需要注意(yi):不可錯接(jie)、不可漏接(jie)、不可有潮(chao)氣🙇‍♀️進入☂️,并(bing)且一定注(zhu)意周邊的(de)電磁幹擾(rao)及振動幹(gan)擾。
　　供水老(lao)舊管網改(gai)造或DMA(districtmeasuringarea)流量(liang)分區計量(liang)項目中,優(you)先選擇超(chao)聲波流量(liang)計。城鎮老(lao)舊供水管(guan)網改造或(huo)DMA分區計量(liang),需要加入(ru)大量流量(liang)計進行計(ji)量,會遇到(dao)供水管網(wang)施工難度(du)大、斷流影(ying)響大的問(wen)題。如果此(ci)時選用電(dian)磁流量計(ji),勢必需要(yao)破管、停水(shui)、安裝法蘭(lan),而且時間(jian)會比較長(zhang)。這種工況(kuang)如果采用(yong)可帶壓安(an)裝🙇‍♀️的超聲(sheng)波.流量計(ji),将會最大(da)限度地避(bi)免上述情(qing)況的發生(sheng)。
　　在進行超(chao)聲波流量(liang)計安裝的(de)時候,需要(yao)注意下面(mian)幾📞點🆚:
(1)需要(yao)專業的安(an)裝團隊進(jin)行操作,安(an)裝的專業(ye)與否🏃🏻‍♂️對💔插(cha)人式超聲(sheng)波流量計(ji)的精度影(ying)響非常大(da)，見圖9。

 
(2) 超聲(sheng)波流量計(ji) 的安裝需(xu)要預留足(zu)夠的空間(jian)，見圖10。
 
(3)安裝(zhuang)時盡量避(bi)開雨季(尤(you)其是南方(fang)城市),避免(mian)線纜、變送(song)器進水
　　圓(yuan)形非滿管(guan)測量,可以(yi)選擇可測(ce)量圓管的(de)明渠流量(liang)計,見圖11和(he)圖12。
 
　　城鎮排(pai)水管網中(zhong)的圓形管(guan)道是排水(shui)管道中數(shu)量最多✉️的(de)，而且✍️大部(bu)分屬于非(fei)滿管。這一(yi)類管道的(de)流🔞量測量(liang)一♌直是水(shui)行業中的(de)一個難點(dian)。由于該難(nan)點的存在(zai),導緻市♉場(chang)中出現了(le)大🙇🏻量的概(gai)💞念性的非(fei)滿管流量(liang)計，對于推(tui)進🏃🏻‍♂️此問題(ti)的解決提(ti)供✔️了衆多(duo)的可.參考(kao)方案。
　　現在(zai)本文推薦(jian)一種簡單(dan)易行且有(you)效的方案(an):内置圓管(guan)測👈量的🍉明(ming)渠流量計(ji)。
　　此類明渠(qu)流量計内(nei)置了圓管(guan)明渠的測(ce)量程序，選(xuan)擇好超聲(sheng)波液位探(tan)頭的安裝(zhuang)位置進行(hang)安裝即可(ke),同時在流(liu)量計設置(zhi)菜單中找(zhao)到圓管測(ce)量并進行(hang)相應設置(zhi)即可。
　　但此(ci)類明渠測(ce)量值不可(ke)用于貿易(yi)交接使用(yong),可以作爲(wei)參考值進(jin)行記錄
5流(liu)量計的技(ji)術發展探(tan)讨
5.1無線通(tong)信技術
　　流(liu)量測量重(zhong)要且複雜(za),近年來與(yu)網絡技術(shu)的結合❤️使(shi)🚶流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計的(de)😄應用更爲(wei)簡便,在人(ren)機交互上(shang)更豐富。如(ru)通過與無(wu)線遠傳技(ji)術的結合(he),流量測量(liang)突破了物(wu)理距離的(de)限制。工業(ye)✍️水監測的(de)場合.目前(qian)流量儀表(biao)應用在🤟較(jiao)典型的無(wu)線應用有(you):藍牙Bluetooth無線(xian)HART(WirelessHart).GPRS/CDMA.LoRa和NB-IoT等,其中(zhong)後者是最(zui)近物聯網(wang)技術進入(ru)到工業領(ling)域中的💋應(ying)用。但通過(guo)不同應用(yong)場合或🥵從(cong)經濟性和(he)實用性等(deng)需求考慮(lü).無線和以(yi)太局域網(wang)LAN技術組合(he)應用.是💘時(shi)下比較流(liu)行的通信(xin)組合,有着(zhe)廣闊應用(yong)前景。
　　遠程(cheng)診斷和檢(jian)驗爲廣大(da)用戶提供(gong)了實時的(de)精度追蹤(zong)和遠程維(wei)護的工具(ju)。無線通信(xin)和互聯網(wang)的應用在(zai)市政流量(liang)測量應用(yong)中的一個(ge)熱點應用(yong):即流.量計(ji)的遠程檢(jian)🏃🏻驗和校驗(yan)技術與通(tong)信技術的(de)結合。
　　目前(qian)國内外流(liu)量計的生(sheng)産廠商都(dou)發展出在(zai)線流量檢(jian)驗的工具(ju)包,簡化了(le)市政用戶(hu)監測流量(liang)儀表的應(ying)用狀🚶況。可(ke)以預見，與(yu)無線遠程(cheng)技術的結(jie)合.對流量(liang)精度跟蹤(zong)到流量計(ji)的使用狀(zhuang)況評估乃(nai)至發💋展到(dao)預先判斷(duan)故障🔅發生(sheng)的時間和(he)地點是切(qie)實可行的(de)技術必然(ran)。态勢感知(zhi)測量或故(gu)障預測等(deng)系列測量(liang)領域的💯前(qian)沿技術也(ye)必将爲流(liu)量計帶來(lai)更廣闊的(de)應用前景(jing)。但🔞同時一(yi)些基本的(de)應用基礎(chu)也制約着(zhe)這些應用(yong)的發⁉️展,比(bi)較典型和(he)突☁️出的問(wen)題有數據(ju)格式的統(tong)一.或者說(shuo)底層測量(liang)單元和監(jian)測單元的(de)無縫鏈接(jie)問題。
5.2網絡(luo)安全
　　互聯(lian)網技術的(de)融合賦予(yu)用戶對流(liu)量計及監(jian)控系統更(geng)💁多的自🏃‍♀️主(zhu)和靈活性(xing)。如流量計(ji)和相關檢(jian)測單元的(de)信息上雲(yun),這可爲使(shi)用者突破(po)原有層級(ji)限制🔱,信息(xi)的獲取會(hui)更迅捷和(he)扁平💛化。用(yong)戶排除故(gu)障所花費(fei)的成本大(da)爲降低,預(yu)計今後流(liu)量計的數(shu)量會☎️越來(lai)越多。但💋網(wang)絡技術的(de)應用也不(bu)可避免地(di)會帶📧來網(wang)路安全等(deng)問題,特别(bie)如前文談(tan)到的區域(yu)計量等流(liu)量數✍️據其(qi)實🔴是屬于(yu)企業和政(zheng)☔府敏感的(de)數據,如何(he)保護信息(xi)安全,是市(shi)政用戶特(te)别是項目(mu)決策者關(guan)心的問題(ti)。
　　可以預見(jian),新技術的(de)相互結合(he)将大幅度(du)促進流量(liang)🔞計的數量(liang)增加性能(neng)提升和成(cheng)本降低,而(er)更多的流(liu)量數據和(he)相關數據(ju)的獲得,爲(wei)流量數據(ju)的充分挖(wa)掘利用提(ti)供可能。供(gong)職的企業(ye)♊爲許多工(gong)業領域提(ti)供過縱深(shen)🛀防禦和安(an)全隔離的(de)工業網絡(luo)安全的解(jie)決方案。爲(wei)市政工業(ye)網絡🙇‍♀️安全(quan)系統架構(gou)可以結合(he)⛱️本行業技(ji)術🐉特點,再(zai)借鑒其它(ta)工業領域(yu)的網絡安(an)全技術,迅(xun)速建立起(qi)市政🍓工業(ye)數字☔化網(wang)絡解決方(fang)案

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