一、雷達流量計與多普勒流量計設備原理（一）雷達流量計原理

雷達流量計就像一個會發射電波的小雷達。它朝水面發射一種叫電磁波的信號，當這個信號碰到流動的水面后，就會反射回來。因為水面在流動，所以反射回來的信號頻率和發射出去的時候不太一樣，這個頻率的變化就叫多普勒頻移。通過測量這個頻移，再結合電磁波的傳播速度等信息，就能算出水面流動的速度。

同時，雷達流量計還能利用發射和接收電磁波的時間差來測量水位。就好比你對著山谷喊一聲，然后計算聽到回聲的時間，就能知道你離山谷有多遠。雷達流量計測量水位也是這個道理，通過測量發射和接收電磁波的時間差，就能算出水面離它有多高，也就知道了水位是多少。

（二）多普勒流量計原理

多普勒流量計是利用聲音來工作的。它往水里發射聲波，水里的小顆粒或者水流本身會把聲波散射開。當水流在流動的時候，散射回來的聲波頻率就會發生變化。通過檢測這個頻率的變化，也就是多普勒頻移，就能計算出水流的速度。

知道了水流速度后，再結合測量到的水位高度，以及水流經過的截面面積，就能算出流量。比如，你知道水管里水的流速，再知道水管的橫截面積，就能算出單位時間內流過的水量，流量計算也是類似的原理。

二、數據傳輸（一）遙測終端機概述

在整個水位流量監測系統里，4G 無線傳輸不是由流量計自己來做的，而是靠一個叫遙測終端機（RTU）的設備。遙測終端機就像是一個數據管家，它的作用可大了，要收集數據、計算數據、把數據存起來，還要把數據傳出去。它有很多接口，就像插座一樣，可以和雷達流量計、多普勒流量計這些設備連接起來。

（二）終端機數據采集與計算

1. 數據采集：遙測終端機就像一個定時收集員，按照設定好的時間，定期從流量計那里把水位、流速這些數據收集過來。這些數據可能是模擬信號，就像我們常見的連續變化的電壓信號；也可能是數字信號，像電腦里存儲的 0 和 1。遙測終端機有個模塊，能把這些信號都變成統一的數字格式，方便后面處理。
2. 數據計算：收集到數據后，遙測終端機就開始干活了。它會根據一些算法來計算數據。比如，它會根據流量計測到的流速和水位，再結合提前設置好的河道截面的一些參數，算出實時的流量。同時，它還會檢查數據有沒有問題，把那些明顯不對的數據去掉，把缺失的數據補上，保證數據都是準確可靠的。

（三）數據傳輸流程

1. 數據編碼與封裝：算好的數據，遙測終端機還會給它們 “打扮” 一下。它會按照特定的規則，把數據編成一種適合在 4G 網絡里傳輸的形式，就像把貨物打包好，方便運輸一樣。常見的規則有 MQTT、CoAP 等，這些規則能讓數據在傳輸的時候既安全又不占太多網絡流量。
2. 4G 網絡接入：遙測終端機里面有個 4G 通信模塊，就像我們手機里的 4G 芯片一樣。它通過發射信號和 4G 基站建立聯系，在這個過程中，要按照 4G 網絡的規則，直接把4G卡插入到終端機內，就可以進行無線傳輸數據了。
3. 數據傳輸與路由：打包好的數據通過 4G 基站，進入網絡的重點部分開始傳輸。在傳輸過程中，就像快遞在不同的站點中轉一樣，數據會按照 IP 地址的規則，經過很多網絡節點，到達接收數據的服務器。服務器有一個固定的網絡地址，就像我們的家庭住址一樣，通過防火墻和負載均衡設備，保證數據安全又快速地被接收。

為了能讓我們更直觀地看到數據，工程師們會用一些專業的技術來搭建一個數據可視化平臺。比如，用 Java Spring Boot 框架或者 Python Django 框架來搭建平臺的后端，就像搭建房子的框架一樣。再結合前端技術，就像給房子裝修一樣，讓平臺能把數據展示得清清楚楚。平臺還會通過一些技術，和存儲數據的服務器建立穩定的連接，這樣就能拿到數據來展示了。

（二）展示內容與形式

1. 實時數據展示：在平臺的首頁，我們能看到像數字儀表盤、動態折線圖、柱狀圖這些東西，它們能實時顯示當前的水位、流速和流量。就像我們看天氣預報的實時溫度一樣，能馬上知道水流的情況。通過 WebSocket 或 Server - Sent Events 技術，數據能及時更新，保證我們看到的都是的數據。
2. 歷史數據查詢與分析：如果我們想看看過去的水流情況，在平臺上選好時間范圍，就能查到歷史數據。平臺會把這些數據從數據庫里找出來，然后用折線圖、柱狀圖、散點圖等形式展示出來。我們還能對這些圖進行縮放、平移等操作，就像看地圖一樣，這樣就能更方便地分析數據的變化趨勢和它們之間的關系。
3. 地圖展示：平臺還借助地理信息系統（GIS）技術，在電子地圖上把水位流量計的位置標出來，并且能實時顯示每個位置的測量數據。就像我們在地圖上看到不同地方的天氣情況一樣，通過切換不同的數據圖層，比如水位圖層、流速圖層等，我們能很直觀地了解不同區域的水流狀況。