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为何说排水管网流量测量任重而道远？
排水管网和和水体的流量和液位测量是行业的痛点、技术难点和关注热点。和同行的线下沟通中，我们发现普遍对流量测量存在某些误区。为了系统的介绍排水管网和水体的流量和液位测量，每周NIVUS的微信公众号将分别介绍一篇主旨文章、一篇相关产品简介、一篇典型案例、一篇拓展应用和一篇有问有答。
您有任何的流量和液位测量的难题，请电话、微信或微信公众号留言联系我们。我们将在“有问有答”专栏回答大家关心的问题。
我们看到，各种重力管的流量测量设备层出不穷，技术五花八门，听起来似乎都挺有道理的；但用户实际使用下来，对流量计的抱怨非常多，这是为什么？
本文试图从技术角度进行说明。
流量计的目的，是测量或计算不同应用场景下的流量。
1、排水管网流量测量的特点
流量测量技术是为测量目的服务的。不同的流量计有不同的适用范围；可以根据不同的应用场景和测量精度要求，选择不同的的流量计。
厂站网河一体化项目，尤其是重力排水管，是智慧水务关注的重点。重力排水管流量测量，其实是流量测量中非常小的应用领域，但有其特殊性。其特殊性体现在：越大的管道埋深越深且流速越快、管道底部通常有污泥沉积、满管/非满管交替运行、悬浮物浓度波动大、异物/油脂和杂质多导致传感器容易被缠绕和覆盖、悬浮物以及草纸等杂质会对测量造成干扰、随着提质增效的进展管网里的CH4和H2S等浓度不断增加、如何选择安装点，等等。
由于适用性的问题，目前重力排水管流量测的主力产品是超声波流量计（我们将在后续的文章中，解释为何雷达流量计不适合排水管网，尤其是国内排水管网的流量测量）。水利行业，超声波流量计特指超声波时差法流量计；而市政行业，超声波流量计特指超声波连续多普勒流量计、超声波脉冲多普勒流量计和超声波互相关流量计。
2、排水管网流量计的建模问题
从测量原理分析，应用于排水管网流量测量的超声波流量计—超声波连续多普勒流量计、超声波脉冲多普勒流量计和超声波互相关流量计，都是测量过流断面实时的‘局部速度’，区别在于局部流速的‘精度’、‘是否对每个局部颗粒准确定位’、‘数量’，以及找到这些局部速度和断面平均速度相关联的方法——流量计建模。
请注意，流量计的数学模型需要：
l 可以用于实时数据处理；
l 模型计算的时间不应超过几毫秒。
流量计的数学模型受以上影响的影响。尤其要重视实验室（基于受控的稳定和扰动条件下）数据和现场（接近稳定和扰动的流动条件）数据的收集和整理，需要配置庞大的实验室数据和现场数据的数据库，并不断迭代。
事实上，大量和‘有效’的实验室数据和现场数据的数据库是目前的薄弱环节之一，需要时间和认真态度，一点一点的加以解决。
3、排水管网流量计实际使用中需要解决的问题
上述排水管网的特殊性导致了如下的流量计实际使用中的困难：
(1) 越大的管道埋深越深且流速越快：
l 大直径的管道，检查井大多采用沉井施工，通常需要安装工人进入检查井安装；
l 如果检查井高水位，则需要考虑潜水员施工，会大幅度增加施工难度和施工风险；
(2) 管道底部通常有污泥沉积：
l 如果采用L杆将传感器抬高安装，避免传感器被污泥覆盖，会导致安装和维护工作量非常频繁（北方和南方的多个排水公司均反映，L杆的维护间隔2-3天）；
l 如果传感器偏心安装，如何解决测量误差急剧放大的问题；
l 如何调整测量界面设置，降低沉积物高度波动导致的过流断面面积测量误差；等等；
(3) 满管/非满管交替运行：
l 如何解决低于传感器测量盲区时的流量测量问题；
l 如何解决多普勒流量计满管测量误差大的问题；
l 如何解决“奈奎斯特限制”导致的多普勒流量计测量高度有限的问题，等等；
(4) 悬浮物浓度波动大、异物/油脂和杂质多导致传感器容易被缠绕和覆盖、悬浮物以及草纸等杂质会对测量造成干扰
l 悬浮物浓度高，会直接影响多普勒流量计的测量效果；
l 油脂，尤其是油+泥混合物，覆盖传感器表面，会影响传感器的正常工作，尤其在餐饮重油的城市和区域表现明显；
l 水中的草纸会“吸收”超声波，导致测量误差，尤其在小区排水管网中体现明显；
l 排水管网中存在大量的头发丝等丝状物，如果缠绕在L杆或传感器上，会导致测量数据波动，乃至无法正常测量；
l 等等。
(5) 随着提质增效的进展，管网里的CH4和H2S等浓度不断增加：
l 管网里的CH4和H2S等浓度不断增加，增加了对操作工人的防护要求；
l 随着CH4浓度不断增加，对传感器、变送器和电池等提出防爆要求；
l 随着H2S浓度不断增加，对传感器和变送器的密闭性提出更高要求，否则容易造成腐蚀和设备快速损坏。
(6) 如何选择安装点：
l 管网的流场受到平直段长度、液位、管道粗糙度、污泥高度和流速等影响，每时每刻都在波动，波动范围大，安装位置是否合适直接影响测量效果；
l 对于不同平直段长度，如何安装？
l 对不同尺寸和埋深的管道、渠道、箱涵等如何安装？
l 等等。
这些实际使用中发现的问题，涉及到传感器的测量原理选择、系统设计、材料优化、生产工艺、安装方法及CFD建模、产品的迭代改进、等等。每一个问题的解决，均需要各种投入和时间。
4、排水管网流量计的标定和校核问题
排水管网流量计存在的上述问题，其标定和校核就尤显重要。从行业角度，需要考虑：
l 建立和健全流量计的在线校准标准；
l 建立和健全流量计的定期校核制度；
l 实现底层传感器的在线定期校准。
排水管网流量计的标定和校核，有相当多的工作需要填补和完善。
从上面的分析可以看出，排水管网流量计在测量方法的选择、传感器数学建模的‘有效’实验室数据和现场数据积累、使用中存在的问题、标定和校核等方面，需要做的工作还有很多；这些，需要行业同仁十年乃至数十年的不断努力，而绝非一两年之功！
因此，我们说排水管网流量测量任重而道远。
鉴于排水管网和水体的流量和液位测量的复杂性，如果您有测量需求，建议您通过电话、微信或微信公众号直接联系我们。我们将根据您的测量需求和预算范围，选择合适的流量计和安装方式，并可以提供后续的数据分析等增值服务。
我们的观点：不仅要了解产品性能，更重要的看到实际使用的效果；不仅仅关注测量精度，更重要的是设备的广适应、少维护、数据质量稳定可靠。我们欢迎各位朋友联系我们，进行现场的测量或比对，以便您更深入的了解NIVUS的各类产品。
我们非常乐意接受各种挑战，并和全球顶尖的测量和仪表工程师团队一起为您提供持续的技术服务，协助您解决这些难题。
