在智慧水务管网监测体系中,雷达流量计凭借非接触式测量、抗干扰能力强、适应恶劣环境等优势,成为流量数据采集的核心设备。但露天与井下两种场景的环境差异显著,从介质状态、空间条件到干扰因素均存在本质区别,若选型不当,极易出现测量精度下降、设备故障率升高、数据传输中断等问题。精准匹配场景特性选择对应类型的雷达流量计,是保障监测效能的关键前提。
一、露天测量场景:优先选用高频脉冲雷达流量计
露天测量场景主要涵盖河道、明渠、市政排洪沟、露天蓄水池等区域,这类场景的核心特点是测量空间开阔、介质表面波动大、受自然环境干扰强,同时存在阳光直射、雨雪侵蚀、风力扰动等影响因素,对雷达流量计的信号穿透性、抗干扰能力提出了更高要求。
高频脉冲雷达流量计(通常为 26GHz 或 79GHz 频段)是露天场景的最优选择,其核心优势体现在三个方面。第一,信号聚焦性强,测量精度高。高频雷达波的波长更短,波束角可控制在 5° 以内,能够精准聚焦于介质表面的测量区域,即使在大风引发水面剧烈波动的情况下,也能有效捕捉稳定的反射信号,避免因波浪干扰导致的数据漂移,流速测量精度可稳定在 ±2% 以内。第二,抗环境干扰能力突出。高频脉冲雷达流量计采用全密封结构设计,防护等级可达 IP68,能抵御暴雨、暴雪、高温暴晒等极端天气的侵蚀;同时具备抗电磁干扰功能,可在雷电、高压输电线路等复杂电磁环境下稳定运行,适用于露天场景的全天候监测需求。第三,安装灵活,适配多种露天载体。该类型流量计支持支架式、壁挂式、立杆式等多种安装方式,可根据露天场景的地形特征,灵活安装在堤坝、桥梁、监测立杆等载体上,无需破坏原有水利设施,施工成本低、周期短。
在露天场景选型时,还需关注两个关键参数。一是测量量程,需根据场景的最大水深和流速选择,建议覆盖 0.1–10m 的水深范围和 0.05–10m/s 的流速范围,满足洪水期与枯水期的全量程测量需求;二是数据传输方式,优先选择搭载 4G/NB-IoT/LoRa 等无线通信模块的设备,实现测量数据的实时远程上传,适配露天场景无人值守的运维模式。
二、井下测量场景:优先选用低频调频连续波雷达流量计
井下测量场景主要包括城市地下雨污管网、矿井排水管道、地下综合管廊内的管道等,这类场景的核心特点是空间狭窄封闭、光线昏暗、介质含杂质多、电磁干扰复杂,同时管道内可能存在弯头、变径等结构,对雷达流量计的安装空间、信号穿透性和抗污能力提出了特殊要求。
低频调频连续波雷达流量计(通常为 6GHz 频段)更适配井下封闭场景,其核心优势体现在三个维度。第一,波束角宽,适应狭窄空间测量。低频雷达波的波束角可达 15°–30°,无需精准对准介质表面,即使在井下管道的狭小空间内,也能覆盖足够的测量区域,避免因安装位置偏差导致的测量盲区。同时,该类型流量计的探头尺寸小巧,可采用法兰式、螺纹式等紧凑安装方式,适配井下管道的有限安装空间。第二,信号穿透性强,抗介质杂质干扰。井下管道内的雨污水往往含有大量泥沙、悬浮物、气泡等杂质,高频雷达波容易被杂质反射,导致信号衰减;而低频调频连续波雷达的信号穿透力更强,能够穿透介质表面的杂质层,精准捕捉到稳定的液面反射信号,在高含沙量、高气泡含量的介质中,仍能保持稳定的测量精度。第三,低功耗设计,适配井下供电条件。多数井下场景缺乏稳定的市电供应,低频调频连续波雷达流量计采用低功耗运行模式,待机功耗可控制在 10mA 以内,搭配锂电池供电,续航周期可达 2–5 年,大幅降低井下设备的运维成本。
在井下场景选型时,需重点关注三个核心参数。一是防护等级与材质,井下环境潮湿且存在腐蚀性气体,流量计的防护等级需不低于 IP68,探头材质优先选用 316 不锈钢或聚四氟乙烯,抵御酸碱介质的腐蚀;二是抗多径反射能力,井下管道的管壁、支撑结构容易产生雷达波多径反射,干扰测量信号,需选择搭载多径反射抑制算法的设备,自动过滤杂波信号;三是数据存储与本地读取功能,考虑到井下无线信号可能存在盲区,需选择具备本地数据存储功能的流量计,可存储至少 1 年的历史数据,并支持通过 U 盘、蓝牙等方式本地读取,确保数据不丢失。
三、露天与井下场景选型核心原则总结
雷达流量计的选型并非 “一概而论”,而是需要立足场景特性,遵循“频段匹配空间、性能适配环境”的核心原则。露天场景的开阔性与强干扰性,决定了高频脉冲雷达流量计的适配性;井下场景的狭窄性与介质复杂性,决定了低频调频连续波雷达流量计的优势地位。只有结合场景的环境特点、介质状态、安装条件等因素精准选型,才能充分发挥雷达流量计的技术优势,实现流量数据的稳定、精准监测,为智慧水务系统的高效运行提供可靠的数据支撑。