Eigenschaften von hydrographischen Radarpegelmessern

Ein hydrografisches Radar-Pegelmessgerät, auch berührungsloses Radar-Pegelmessgerät genannt, ist ein modernes Instrument, das hochfrequente elektromagnetische Wellen (Mikrowellen) nutzt, um die Entfernung zur Wasseroberfläche zu messen. Es sendet eine Radarwelle über eine Antenne aus und empfängt das von der Wasseroberfläche reflektierte Echo. Der Wasserstand wird anhand der Laufzeit der Welle berechnet.

Die wichtigsten Merkmale sind folgende:

1. Berührungslose Messung

• Vorteil: Der Sensor kommt nicht mit dem zu messenden Gewässer in Berührung, wodurch Probleme vermieden werden, die bei Kontaktmethoden auftreten – wie etwa Schlammablagerungen, Verheddern mit Wasserpflanzen, Korrosion und Vereisung –, welche bei herkömmlichen Messgeräten (z. B. Schwimmer- oder Druckmessgeräten) häufig vorkommen.
• Ergebnis: Extrem geringer Wartungsaufwand und lange Lebensdauer, wodurch es sich besonders für raue hydrologische Umgebungen eignet.

2. Hohe Messgenauigkeit, unbeeinflusst von Umgebungsbedingungen

• Vorteil: Die Ausbreitung von Radarwellen wird praktisch nicht durch Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Wind, Regen oder Staub beeinflusst.
• Vergleich mit Ultraschall-Füllstandsmessgeräten: Die Genauigkeit von Ultraschall-Füllstandsmessgeräten wird durch Änderungen der Umgebungstemperatur (die eine Kompensation erfordern) und starken Wind beeinträchtigt, während Radarwellen unter diesen Bedingungen hervorragend funktionieren und eine überlegene Stabilität bieten.

3. Hohe Störfestigkeit

• Vorteil: Radar-Füllstandsmesser arbeiten typischerweise im K-Band oder höheren Frequenzen und zeichnen sich durch einen kleinen Öffnungswinkel und konzentrierte Energie aus. Dadurch können sie Schaum, Dampf und geringe Mengen an schwimmenden Partikeln effektiv durchdringen und werden durch Änderungen der Wasserfarbe oder -dichte nicht beeinflusst.
• Ergebnis: Stabile und zuverlässige Messungen können auch auf Wasseroberflächen mit leichten Wellen, Schaum oder Dampf erzielt werden.

4. Einfache Installation, keine baulichen Veränderungen erforderlich

• Vorteil: Es wird lediglich ein geeigneter Montageort oberhalb des Messpunktes benötigt (z. B. auf einer Brücke, einem Querträger in einem Beruhigungsschacht oder einem Mast). Der Bau eines Beruhigungsschachts oder größere bauliche Veränderungen an bestehenden Strukturen sind nicht erforderlich.
• Ergebnis: Reduziert die Kosten für Tiefbauarbeiten und die Installationskomplexität erheblich, was sich insbesondere bei der Modernisierung bestehender Bahnhöfe als vorteilhaft erweist.

5. Breites Anwendungsspektrum

• Vorteil: Kann auf nahezu allen Arten von Gewässern eingesetzt werden, einschließlich Flüssen, Kanälen, Stauseen, Seen, Grundwasserbrunnen und verschiedenen Becken in Kläranlagen (Einlaufbrunnen, Belüftungsbecken usw.).

Nachteile und zu berücksichtigende Punkte:

• Höhere Anschaffungskosten: Die Beschaffungskosten sind in der Regel höher als bei herkömmlichen Unterwasser-Druckmessumformern oder Schwimmer-Wasserstandsmessern.
• Fehlechos: In engen Beruhigungsschächten oder komplexen Umgebungen mit zahlreichen Rohren oder Halterungen können Radarwellen an den Innenwänden oder anderen Hindernissen reflektiert werden und Fehlechos erzeugen, die eine Softwarefilterung erfordern. Moderne Radar-Füllstandsmessgeräte verfügen in der Regel über fortschrittliche Echoverarbeitungsalgorithmen, um dieses Problem zu beheben.
• Extreme Wellenbelastung: In offenen Gewässern mit sehr hohen Wellen (z. B. an Küsten, in großen Stauseen) können starke Oberflächenschwankungen die Messstabilität beeinträchtigen, sodass ein besser geeignetes Modell und ein optimierter Installationsort ausgewählt werden müssen.

2. Anwendungsfälle

Aufgrund ihrer berührungslosen Messmethode und hohen Zuverlässigkeit finden Radar-Füllstandsmessgeräte breite Anwendung in der hydrometrischen Überwachung, bei Wasserbauprojekten und im städtischen Wassermanagement.

Fallbeispiel 1: Hydrologische Messstationen in Gebirgsflüssen

• Herausforderung: Der Wasserstand in Gebirgsflüssen steigt und fällt rasch, wobei starke Strömungen große Mengen an Sedimenten und Treibgut (Äste, Wasserpflanzen) mit sich führen. Herkömmliche Kontaktsensoren werden leicht zerstört, verstopfen oder verheddern sich, was zu Datenverlust führt.
• Lösung: Installation eines Radarpegelmessers auf einer Brücke, wobei die Sonde senkrecht auf die Wasseroberfläche des Flusses gerichtet ist.
• Ergebnis:
  • Wartungsfrei: Vermeidet vollständig die Auswirkungen von Sedimenten und Ablagerungen und erfasst zuverlässig den gesamten Abflussgang während der Hochwassersaison.
  • Sicherheit: Das Installations- und Wartungspersonal muss nicht am gefährlichen Wasserrand oder während Überschwemmungen arbeiten, wodurch die Sicherheit gewährleistet wird.
  • Datenintegrität: Liefert kontinuierlich genaue kritische Daten für Hochwasserwarnungen und die Regulierung der Wasserressourcen.

Fallbeispiel 2: Überwachung des städtischen Entwässerungsnetzes und der Überschwemmungsgefahr

• Herausforderung: Die Bedingungen im Inneren städtischer Abwasserkanäle und Kastendurchlässe sind rau und mit Problemen wie korrosivem Biogas, Schlammablagerungen und Schädlingsbefall verbunden. Kontaktsensoren sind leicht zu beschädigen und schwer zu warten.
• Lösung: Installieren Sie Radar-Füllstandsmessgeräte mit hoher Schutzart (möglicherweise explosionsgeschützt) an der Innenseite von Schachtdeckeln oder Querträgern, um den Wasserstand im Inneren des Brunnens zu messen.
• Ergebnis:
  • Korrosionsbeständig: Die berührungslose Messung wird durch korrosive Gase im Bohrloch nicht beeinträchtigt.
  • Anti-Schlammung: Verhindert den Ausfall des Sensors durch Einbetten in Schlamm.
  • Echtzeitüberwachung: Überwacht den Füllstand der Rohrleitungen in Echtzeit und liefert so Daten für die Steuerung der städtischen Entwässerung und die Warnung vor Überschwemmungen. Dies trägt zu den Initiativen „Smart Water“ und „Sponge City“ bei.

Fallbeispiel 3: Überwachung der Sicherheit von Stauseen und Dämmen

• Herausforderung: Der Wasserstand eines Stausees ist ein zentraler Betriebsparameter, der absolut zuverlässige und präzise Messungen erfordert. Herkömmliche Methoden können durch Vegetationsbewuchs am Dammhang innerhalb der Schwankungszone beeinträchtigt werden.
• Lösung: Installation hochpräziser Radarpegelmesser auf beiden Seiten des Dammüberlaufs oder auf einem Messturm zur Echtzeitüberwachung des Stauseepegels.
• Ergebnis:
  • Hohe Zuverlässigkeit: Liefert die wichtigste Datengrundlage für Hochwasserschutzmaßnahmen an Stauseen und die Wasserversorgung.
  • Nahtlose Integration: Die Daten können direkt in automatische Niederschlags-Abfluss-Meldesysteme und Systeme zur Überwachung der Dammsicherheit integriert werden, was eine automatisierte Verwaltung ermöglicht.
  • Langzeitstabilität: Nahezu kein Verschleiß, liefert über lange Zeit konsistente Daten und ist somit ideal für die Sicherheitsüberwachung.

Fallbeispiel 4: Automatisierte Wassermessung in Bewässerungskanälen

• Herausforderung: Landwirtschaftliche Bewässerungskanäle weisen zwar eine relativ geringe Strömung auf, können aber Unkraut enthalten. Für ein effizientes Wassermanagement und eine korrekte Abrechnung ist eine wartungsarme Messmethode erforderlich.
• Lösung: An wichtigen Abschnitten (z. B. Schleusentoren, Messrinnen) werden Radarpegelmesser installiert. Durch die Messung des Wasserstands und dessen Kombination mit dem Kanalquerschnitt und einem hydraulischen Modell werden der momentane Durchfluss und das Gesamtvolumen berechnet.
• Ergebnis:
  • Vereinfachte Installation: Es ist nicht nötig, komplexe Messstrukturen im Kanal zu errichten.
  • Fernablesung von Zählern: In Kombination mit Telemetrieterminals ermöglicht es die automatische Datenerfassung und Abrechnung aus der Ferne und modernisiert so das Bewässerungsmanagement.

Zusammenfassung

Hydrographische Radarpegelmesser, die sich durch berührungslose Messung, hohe Genauigkeit, hohe Zuverlässigkeit und geringen Wartungsaufwand auszeichnen, haben sich zu einer der bevorzugten Technologien in der modernen Hydrometrie und Wasserressourcenüberwachung entwickelt. Sie beheben effektiv viele Probleme herkömmlicher Pegelmessmethoden in komplexen Umgebungen und bieten eine solide technische Grundlage für Hochwasserwarnungen, Wasserressourcenmanagement, die Verhinderung von Überschwemmungen in Städten und den sicheren Betrieb von Wasserbauprojekten.

Komplettes Server- und Software-Funkmodul, unterstützt RS485, GPRS, 4G, WLAN, LoRa und LoRaWAN

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