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雷达水位计的应用
雷达液位计目前较为广泛的应用于液灌的液位测量，其液位面平静，雷达波反射较好，测量精度高。引入水利行业应用后，在测星河、湖、水库等水位时，若波浪不大或无明显干扰物的状态下， 我华创雷达液位计测量精度高，安全可靠，不失为一种优秀的水位测量设备。但实际应用中水环境较为复杂，设备常受到较大波浪、漂浮物、结冰、浮雪、干滩等因素干扰，出现数据跳变，导致测量数据无法使用。针对水环境的复杂情况，我公司对雷达液位计及附属模块的供电模式、发射功率及数据计算等几方面进行改造，可有效地降低以上干扰因素的影响，保证华创雷达液位计的稳定可靠运行。经多次试验，此方法稳定可靠，改造后的系统在实际应用中效果显著。
水利行业中的水位值测量其系统基本组成为：雷达液位计、RTU （Remote Terminal Unit，即远程终端控制单元）、DTU （Data Transfer unit，即数据传输单元）、立杆及基础、供电单元、防雷接地单元等。
1、雷达液位计
我公司针对水文监测，生产的水位计有26GHz的高频脉冲雷达液位计，即HCDAR-62型和HCDAR-65型；还有80GHz的调平连续波雷达液位计，即HCDAR-8H型。
26GHz的高频脉冲雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，工作原理为其发射单元发出以光速运行的脉冲雷达波，当脉冲遇到液位表面时反射回来被仪表内的接收器单元接收，并将距离信号转化为液位信号，从而计算出液位深度。
80GHz的调平连续波雷达液位计其测量原理是：物位计的透镜天线向液面发射经频率调制的电磁波信号，被测物表面返回的信号被发射天线接收，并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化，因此经过混频及傅里叶变化等方法比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。可以说调频技术是脉冲技术的一个升级，使得料位计上升到另一个技术层面，无论是从精度、准确度、稳定性都有了大幅提升，调频技术的使用让雷达的响应速率更快。
2、DTR和RTU
DTU即数据传输单元，支持简单的透传协议，通过RS485通讯采集数据，有的也可以进行简单的DI和DO控制。如果采用DTU雷达水位计要采用RS485输出方式。
RTU 即远程终端控制单元，支持模拟量信号的采集和数字量信号的接入和输出。如果采用RTU雷达水位计可以用RS485输出方式也可以用4-20mA模拟量输出方式。
无线终端箱的核心部件就是DTU或RTU，还要配套相应的供电装置。
3、供电部分
供电单元需要给雷达水位计和DTU或RTU提供电源。可以采用市电220VAC通过电源变压器转换成24VDC给设备供电；也可以通过太阳能板、锂电池和太阳能控制器来提供12VDC的电源，我公司的雷达水位计和DTU可支持12CDV也可以用24VDC来供电。
4、显示单元
数据显示可通过我公司自己开发的物联网云平台也可以通过CPI接入用户自己的政务平台。用户可以通过web网页客户端和手APP端查看实时数据和历史数据和曲线。高性能的服务器、先进的IOT系统、强大的数据库软件配合精准的雷达物位计，能够给客户提供稳定可靠的服务。电脑画面显示如下图，可以实时显示料位，可以查看历史曲线和监控设备的运行状：
手机端查看数据需要安装易云APP，随时随地都可以查看料仓的料位数据，如下图所示：
下图为现场安装图：
26G雷达水位计通过市电供电无线传输测量水位。
80GHz的调平连续波雷达水位计
2021-12-16
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粮仓储罐加装雷达物位计测量项目
本技术方案针对牧场粮仓储罐加装雷达物位计项目而编订，其中包含雷达物位计检测系统、PLC数据采集运算显示系统。其基于使用26GHz雷达物位计测量液位的方法，通过脉冲电磁波等技术处理，精确测量并输出油罐液位高度测量数据。同时，基于其良好的无故障使用特点和零维护的优势，成为替代传统称重式测量的测量工具。
针对该集团公司的粮仓储罐加装雷达物位计测量粮仓料位及重量的工艺特点，经过我公司技术团队的考察论证，提出以下解决方案：一是料仓罐料位检测系统，二是PLC数据采集运算显示系统，共两部分。料仓罐料位检测系统，采用我公司自主研发生产的HCDAR-63系列26G高频雷达物位计，加装在每个料仓罐的灌顶；雷达物位计将检测的料位信号传输给PLC数据采集系统并进行程序运算，在监控室的电脑画面上显示料仓料位的高度和料的重量。监控室电脑画面上具有料仓规格尺寸参数设置、雷达量程设置和历史数据曲线存储功能。具体如下：
二、料仓罐料位检测系统
2．1．系统描述及组成
料仓罐料位检测系统，采用我公司自主研发生产的HCDAR-63系列26G高频雷达物位计，加装在每个料仓罐的灌顶，对料仓内的料位高度进行检测。将检测的料位信号以4-20毫安模拟量方式传输给PLC数据采集系统。
2．1．1系统组成：
系统组成以一个料仓储罐为例，在料罐仓顶半径的1/3到2/3处加装HCDAR-63型雷达物位计，由于料仓里面的料面不平而且仓底部为锥斗型，因此选用HCDAR63万向型，方便安装时调整安装方向。
2.2.系统测量原理
该系统采用的是我公司自己研发生产的26G脉冲雷达物位计，通过发射电磁波从雷达安装位置到料仓储罐内的料面，通过计算返回到天线的时间和速度来测量液位高度的。该装置安装于出储油罐上方，高频雷达波穿透能力强、发射角小，抗粉尘干扰能力强。雷达物位计独有的回波处理技术可对真实回波和各种虚假回波进行识别，从而剔除周围恶劣环境产生的虚假发射波，保证测量的可靠性。
雷达物位计检测系统，采用雷达测距原理，是专业的非接触式测量方式。基本测量原理是：探头同时进行雷达波的发射和接受，类似通讯中的“全双工”。电磁波以光速在空间传播，遇到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。根据两个脉冲的时间间隔，计算出天线到被测介质表面的距离。
h = H - v * t / 2
式中：h→物料高度
H→为空料时的高度（总高）
v→为雷达波速度（约等于光速3*108m/s）
t→为雷达波发射到接收的时间间隔
2.3、系统特点
1、稳定连续测量，即时显示料仓内料面高度参数。
2、非接触式测量，维护量极小，无技术故障，使用寿命长。
3、操作简便，安全自动测量。
4、以4-20mA标准信号传送到主控室，在主控画面上直接显示液面值，并能设置上限报警，历史曲线的存储。
三、PLC数据采集运算显示系统
本方案的PLC数据采集运算显示系统采用西门子s7-200smart模块。安装在罐顶的雷达料位计将4-20毫安的料位信号通过RVVP2*1.5的屏蔽软信号线传输到PLC采集系统的AI模块，然后通过CPU内程序的运算，结合设定的粮仓参数和料的密度计算出料仓内的料重，在电脑画面显示高度和重量，并记录相应的历史曲线。
图三：电脑数据和历史曲线画面
四、使用条件
1.现场设备要有良好的防雨，防止雷达被雨淋坏，防止雨水进入雷达内部造成电源短路放炮。
2.现场雷达和监控室的PLC控制箱之间铺设一根RVVP2*1.5的两芯屏蔽电缆。
3.现场要避免电磁、变频干扰，远离强震动。
现场需协调事宜：
1、雷达属于精密仪器设备，防止外物或外力的碰撞，需另加防护装置。
2、检测装置安装在储料罐顶部，是否有斜坡，需要告知雷达安装位置到罐底的实际高度数值，明确罐的具体形状尺寸，方便计算体积，告知料的密度方便计算重量。
3、现场是否存在高温、高压因素，及震动环境会对雷达的测量造成影响。
4、现场如果有380伏电源，需要与信号线分开单独铺设，防止对料位信号的干扰。
5、确定PLC箱到电脑的距离，方便确定网线的长度。
6、电脑要求支持安装win7操作系统，带网卡。无其他上网用途。
7、铺设线缆如下图:
2021-04-01
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