全自動泥沙在線監(jiān)測儀 

    概述:一、系統(tǒng)應(yīng)用背景 河流懸移質(zhì)泥沙含量(含沙量)是重要的水文參數(shù)之一,河流含沙量監(jiān)測對于水利水電工程建設(shè),水資源開發(fā)利用,水土流失治理,工農(nóng)業(yè)取水用水,水文預(yù)報等意義重大。目前水文上測量河

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    2024-05-27 10:35:59 點(diǎn)擊6717次
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    一、系統(tǒng)應(yīng)用背景

    河流懸移質(zhì)泥沙含量(含沙量)是重要的水文參數(shù)之一,河流含沙量監(jiān)測對于水利水電工程建設(shè),水資源開發(fā)利用,水土流失治理,工農(nóng)業(yè)取水用水,水文預(yù)報等意義重大。目前水文上測量河流含沙量的主要方法是:人工取樣,使用烘干法測量含沙量。該方法從樣品的采集到分析,均需要大量人力,物力和時間的投入,而且測量周期長,操作過程繁瑣,勞動強(qiáng)度大,難以實時,在線監(jiān)測河流含沙量的變化。

    近年來隨著新產(chǎn)品新技術(shù)的不斷引進(jìn),針對河流泥沙的監(jiān)測積累了一些經(jīng)驗,取得了一些進(jìn)展。目前,由我司研發(fā)的JBNS-100型 全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)已正式投入使用,本套系統(tǒng)可以實現(xiàn)了含沙量和輸沙率的實時在線監(jiān)測。

    二、全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

    JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由泥沙傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)(含RTU)、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理軟件和安裝支架等組成。

    傳感器滿足《水利部水文儀器及巖土工程儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心》水文儀器特性要求。

    2.1系統(tǒng)特點(diǎn):

    v 可直接輸出測點(diǎn)泥沙含量值、水深、溫度值;

    v 自動計算斷面平均含沙量與輸沙率,24小時連續(xù)在線監(jiān)測;

    v 支持整合多個斷面泥沙傳感器數(shù)據(jù);

    v 建立泥沙與水位、流量等相關(guān)的關(guān)系線;

    v 直接生成水文規(guī)范報表,可直接參與資料整編。

    2.2測量原理

    本套系統(tǒng)所使用的傳感器基于組合紅外吸收散射光線法,通過逆投影成像技術(shù),可以連續(xù)精確測定水體中的懸移質(zhì)泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測定懸移質(zhì)泥沙含量,可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。

    2.3  JBNS-100型 泥沙在線監(jiān)測儀

    JBNS-100型 測沙傳感器基于組合紅外吸收散射光線法,通過逆投影成像技術(shù)可以連續(xù)精確測定水體中的懸浮泥沙含量。按照紅外散射光線技術(shù)不受色度影響測定泥沙含量濃度值,即可直接輸出泥沙含量數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。根據(jù)使用環(huán)境可以選配帶自清洗功能和保護(hù)裝置。

    傳感器突出特點(diǎn):

    Ø 傳感器采用多光束紅外散射光逆投影成像技術(shù)結(jié)合TES91算法;音叉震動與電磁感應(yīng)技術(shù)(高量程);

    Ø 內(nèi)設(shè)自診功能,保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確;

    Ø 可選配清潔刷自動清洗功能,減少傳感器維護(hù)量;

    Ø 數(shù)字化傳感器,抗干擾能力強(qiáng); 

    Ø  泥沙同質(zhì)性標(biāo)定與分析識別;

    Ø 低量程范圍:0-45 kg/m3/120kg/m3,高量程范圍:5kg-2500kg/m3,可定制型號和量程,滿足不同測驗環(huán)境要求。

    表1 JBNS-100型 泥沙傳感器規(guī)格

    規(guī)格

    詳細(xì)信息

    尺寸

    直徑90mm*長度 478mm

    重量

    6KG

    主要材料

    機(jī)身:鈦合金+POM+316L不銹鋼

    O型環(huán):氟橡膠

    線纜:PVC

    防水等級

    IP68/NEMA6P

    測量范圍

    0.001kg/m3-120kg/m3,可根據(jù)定制量程

    測量精度

    誤差小于測量值的±5%

    耐壓范圍

    ≤0.3Mpa/0-30m水深標(biāo)配,最大到50米

    流速

    ≤5.0m/s

    存儲溫度

    -25到85℃

    測量環(huán)境溫度

    0到55℃

    校準(zhǔn)

    斜率校準(zhǔn)/多點(diǎn)校準(zhǔn)

    傳感器線

    標(biāo)準(zhǔn)整體電纜,可定制

    深度傳感器

    量程:0-100M,精度:0.01M

    溫度傳感器

    量程:-20℃-120℃,精度:0.1℃

    電源

    DC12V

    輸出

    通過6mm抗拉屏蔽線纜輸出數(shù)字信號

    顯示輸出

    本地觸摸屏顯示,遠(yuǎn)程WEB端顯示,手機(jī)APP查看

    軟件

    可實時顯示測量值并保存,可與系統(tǒng)報表對接

     

    2.4數(shù)據(jù)采集與分析主機(jī)(含RTU功能)

    系統(tǒng)主要功能如下:

    (1)能自動采集及處理測沙傳感器監(jiān)測到的泥沙數(shù)據(jù),并根據(jù)泥沙-斷沙率定公式自動計算斷面平均含沙量,支持導(dǎo)入斷面流量數(shù)據(jù),自動計算斷面輸沙率,對泥沙進(jìn)行24小時連續(xù)在線監(jiān)測,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、完整性、及時性和可靠性;

    (2)可同時接收多個水文站(或監(jiān)測斷面)的泥沙含量數(shù)據(jù),每個水文站(或監(jiān)測斷面)可同時支持多個JBNS-100型 傳感器;

    (3)統(tǒng)計分析:實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)可自動傳輸并存儲在中心數(shù)據(jù)庫,并可進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,可生成逐日平均懸移質(zhì)輸沙率表和逐日平均含沙量表等符合《水文資料整編規(guī)范》的多種報表,與Excel無縫對接;

    (4)遠(yuǎn)程控制:遠(yuǎn)程修改參數(shù),異常數(shù)據(jù)報警等,同時可根據(jù)用戶要求定制功能。

    數(shù)據(jù)處理主機(jī)參數(shù)如下:

    名   稱

    參  數(shù)

    描述說明

    主要參數(shù)

    CPU

    AM3352BZCZD60@600MHZ

    ARM Cortex-A8構(gòu)架,工業(yè)級溫寬

    內(nèi)存

    256M DDR3

    工業(yè)級溫寬:-40℃ ͠  +85℃

    NandFlash或e.MMC

    256MB SLC NandFlash/4GBe.MMC

    工業(yè)級溫寬:-40℃ ͠  +85℃

    數(shù)據(jù)接口

    百兆以太網(wǎng)接口

    2路

    2路10/100自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口

    3G/4G模塊接口

    1路

    用于擴(kuò)展3G/4G通信模塊

    WIFI模塊接口

    1路

    2.4G WIFI

    USB HOST

    2路

    USB2.0高速

    TF卡接口

    1路

    支持大容量TF卡和MicrsSD卡,設(shè)計了熱拔插檢測,支持SD Memory Card協(xié)議v2.0

    SIM卡接口

    1路

    MICRO-SIM卡

    調(diào)試串口

    1路

    RS232

    RS485接口

    4路

    可根據(jù)總線擴(kuò)展N個接口

    RS232接口

    4路

    與485復(fù)用

    CAN接口

    2路

    支持CAN2.0 Part A和2.0Part B,最高傳輸速度可達(dá)1Mbit/S

    RTC時鐘

    高精度時鐘芯片

    采用高精度RX8025時鐘芯片,后備電池,可以再斷電時保證時間不丟失

    LED指示燈

    2個

    1個CPU工作心跳燈,1個用戶自定義燈

    用戶按鍵

    1個

    可自定義按鍵功能

    電氣特性

     

     

    輸入電壓

    DC12V

    9-30V

    工作溫度

    -40℃ ͠  +85℃

    工業(yè)級溫寬

    工作濕度

    5% ͠   95%

     

    結(jié)構(gòu)參數(shù)

    機(jī)盒尺寸

    159mm×105mm×33mm

     

     

    2.5供電系統(tǒng)

    供電模塊通過太陽能電池板和蓄電池的供電方式,配備充電控制器,可用交流電對電池進(jìn)行充電。蓄電池100AH,100W太陽能板供電。

    2.6數(shù)據(jù)管理軟件

    自動化接收處理軟件可安裝于中心站服務(wù)器、現(xiàn)場控制服務(wù)器,軟件系統(tǒng)采用架構(gòu)為C/S和B/S兩種模式,能接收測站發(fā)來的各項有關(guān)信息,并能遠(yuǎn)程下載數(shù)據(jù)和設(shè)置測站工作參數(shù)。在非測流時間,能人工控制增加測次。根據(jù)測站實測數(shù)據(jù)生成《河流流量測驗規(guī)范》(GB50179-2015)、《水文資料整編規(guī)范》(SL247-2012)等現(xiàn)行水文規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)所需報表。

    2、能實現(xiàn)在線測流功能,嚴(yán)格依據(jù)水文測驗規(guī)范及《水文資料整編規(guī)范》(SL247-2012)等現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求,建立各相關(guān)要素數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu),并提供數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限及訪問技術(shù)支持。

    3、管理要求:軟件管理上進(jìn)行權(quán)限分級,不同權(quán)限的管理者對其進(jìn)行不同程度的操作。

     

     

     

    三、安裝設(shè)計(現(xiàn)場照片)

    JBNS-100型 安裝的目的是根據(jù)單點(diǎn)泥沙-斷沙率定關(guān)系計算出斷面平均含沙量,因此必須按規(guī)范布設(shè)在測驗河道斷面具有代表性的一點(diǎn)或具有代表性的垂線的多點(diǎn)上。JBNS-100型 為側(cè)視測量,安裝時需將儀器橫立式固定(傳感器面向下游),為使JBNS-100型 在低水時仍然能實時測量,安裝深度應(yīng)該低于最低水位。儀器將在固定位置測量河流含沙量,安裝時應(yīng)該考慮漂浮物對儀器的造成的影響。

    1、 固定式安裝,采用不銹鋼支架制作,根據(jù)現(xiàn)場情況定做支架,保證支架的強(qiáng)度。

    2、 浮標(biāo)式安裝,浮體直徑1.0-2.0米不等,浮力500-800公斤,堅固的構(gòu)造:

    1)高分子聚合材料浮體

    2)熱浸鍍鋅鋼板和鋁合金框架

    3)所有金屬的保護(hù)與防銹采用環(huán)氧樹脂涂料

    3、 水密間隔保護(hù):

    1)密封防水電控室,保護(hù)數(shù)據(jù)采集控制器與電池系統(tǒng)

    2)密封O形環(huán)

    3)不銹鋼艙口蓋

    4、 全面的配置:

    a) 太陽能電池板;

    b) 水密天線

    c) 防撞擊警示燈和雷達(dá)反射器;

    d) 具有很強(qiáng)的固著能力的錨系統(tǒng);

    1)GPS全球定位系統(tǒng)

    可通過程序設(shè)定浮標(biāo)經(jīng)緯度范圍(定位精度在15米以下,實時監(jiān)測浮標(biāo)的經(jīng)緯度),一旦浮標(biāo)漂離規(guī)定范圍,GPS測定后立即向預(yù)設(shè)電話報警,及時追回,有效的防止偷盜、錨纜斷裂等意外事件。接收衛(wèi)星信號,定位浮標(biāo)的位置,同時,位置數(shù)據(jù)也會被數(shù)采器采集,與監(jiān)測數(shù)據(jù)一起發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)中心。通過位置數(shù)據(jù),可以使監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合地圖來顯示,使結(jié)果顯示更加形象具體。

    2)系留系統(tǒng)

    配套固定及回收系統(tǒng),并可根據(jù)水下不同的情況選擇不同形式的錨和不同的拋錨方式,以雙錨雙纜錨泊系留系統(tǒng)為例,每個菱形錨重達(dá)百公斤,具有極佳的固著力并便于回收,雙鏈為鋼纜和尼龍繩。穩(wěn)定錘裝有鋅保護(hù)陽極,保護(hù)儀器設(shè)備不受電化學(xué)腐蝕。該套系統(tǒng)具有耐久、維護(hù)少、便于回收的優(yōu)點(diǎn),并且能極大的提高安全度,不易被偷盜。

    全自動泥沙在線監(jiān)測儀
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