地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 

    概述: 一、概述 地下水資源較地表水資源復(fù)雜,因此地下水本身質(zhì)和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運(yùn)移規(guī)律不能直接觀察,同時(shí),由澆灌導(dǎo)致的地下水超采以及地下水的污染引起的地面沉降

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    一、概述

    地下水資源較地表水資源復(fù)雜,因此地下水本身質(zhì)和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運(yùn)移規(guī)律不能直接觀察,同時(shí),由澆灌導(dǎo)致的地下水超采以及地下水的污染引起的地面沉降是緩變型的,一旦積累到一定程度,就成為不可逆的破壞。因此準(zhǔn)確開(kāi)發(fā)保護(hù)地下水就必須依靠長(zhǎng)期的地下水監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)變化情況。這就需要建立一套地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

    二、系統(tǒng)建設(shè)必要性

     

    為了使有限的水資源能夠支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,提高水務(wù)管理能力,全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè),保證城市供水安全,充分利用現(xiàn)代化迅速發(fā)展的自動(dòng)化信息技術(shù)和科學(xué)管理措施,整合已有的水利、氣象、水文、供水、排水和水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系,建設(shè)地下水實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng),將工程措施與非工程措施緊密地結(jié)合在一起,使有限的水資源得到充分合理的利用是十分必要的,而且意義重大。

    三、建設(shè)目標(biāo)

     

    掌握地下水水資源信息,為水資源的合理開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。建立基于網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的水資源綜合數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)地下水水位、水溫、信息,同時(shí)結(jié)合地理信息系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一展現(xiàn),為水資源管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

     

    四、系統(tǒng)解決方案 4.1系統(tǒng)概述

    本系統(tǒng)依托傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信技術(shù)于一體,實(shí)現(xiàn)地下水水位、水溫?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。對(duì)傳輸距離沒(méi)有要求。監(jiān)控中心工作人員足不出戶(hù),就可以查看本地區(qū)內(nèi)所有監(jiān)測(cè)井的數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)中心系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),返回的所有數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù),生成各種報(bào)表和曲線。系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性,可以方便地增減測(cè)站數(shù)量和傳感器的數(shù)量。修改工作將通過(guò)密碼控制由有關(guān)管理人員進(jìn)行操作,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。

    4.2系統(tǒng)功能

    ① 實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)站的水位、水溫、數(shù)據(jù);

    ② 實(shí)現(xiàn)水位超限和監(jiān)測(cè)設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警

    ③ 實(shí)現(xiàn)水位、水溫、自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢(xún)、編輯等功能;

    ④ 完成自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能,包括統(tǒng)計(jì)報(bào)表、趨勢(shì)曲線等

    ⑤ 完成對(duì)各自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)類(lèi)型、設(shè)備類(lèi)型、通訊方式、監(jiān)測(cè)指標(biāo)等基本信息的編輯功能;

    ⑥ 由操作系統(tǒng)提供安全管理。在人機(jī)界面上設(shè)置口令,僅允許有權(quán)限的操作人員進(jìn)行操作,記錄操作人員的登錄情況;

    ⑦ 系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能自動(dòng)寫(xiě)入水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),可以將實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)讓相關(guān)部門(mén)進(jìn)行WEB瀏覽,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;

    ⑧ 支持軟件系統(tǒng)維護(hù),分級(jí)管理。

    ⑨ 支持手機(jī)APP展示,數(shù)據(jù)查詢(xún),測(cè)點(diǎn)管理,統(tǒng)計(jì)分析等。

    ⑩ 系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)接口,方便數(shù)據(jù)對(duì)接

    4.3系統(tǒng)組成

    該系統(tǒng)由二部分組成:云平臺(tái)/手機(jī)APP、一體化遙測(cè)壓力式水位計(jì)(二參量)。

    云平臺(tái)/手機(jī)APP:整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心,監(jiān)測(cè)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)生成各種報(bào)表和曲線。

    一體化遙測(cè)壓力式水位計(jì):采集介質(zhì)中水位、水溫的數(shù)據(jù)并無(wú)線傳輸?shù)皆破脚_(tái)/手機(jī)APP。

    五、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)建設(shè)

     

    監(jiān)測(cè)井一般都建在戶(hù)外,現(xiàn)場(chǎng)有交流電的考慮采用市電供電,沒(méi)有交流電的且采集速率比較快推薦太陽(yáng)能供電,常規(guī)采集速率推薦電池供電。一體化遙測(cè)壓力式水位計(jì)(二參量)可定時(shí)采集定時(shí)上報(bào),采集上報(bào)間隔可修改。推薦每天上報(bào)1次,每日采集6次。

    水位計(jì)投入井下后,直接將遙測(cè)終端放置在在井口保護(hù)裝置內(nèi)或掛在井房?jī)?nèi)。

    5.1單個(gè)監(jiān)測(cè)站配置

    序號(hào)

    設(shè)備名稱(chēng)

    備注

    1

    地下水測(cè)控終端

    將水位、水溫等無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)至恒瑞云平臺(tái)

    2

    SIM卡

    即手機(jī)卡,4G無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)卡

    3

    二參量水位計(jì)

    采集水位、水溫、數(shù)據(jù);HR8003型二參量水位計(jì)

    5.2設(shè)備特點(diǎn)

    u 高穩(wěn)型:高品質(zhì)高穩(wěn)定性感測(cè)元件

    u 加工工藝:整機(jī)全量程多個(gè)點(diǎn)的溫度補(bǔ)償

    u 測(cè)量參數(shù)多:水位、水溫、一體化測(cè)量

    u 通訊網(wǎng)絡(luò):4G全網(wǎng)通,可擴(kuò)展其他無(wú)線方式

    u 精度高:水位精度0.05%F.S,溫度精度±0.2°C

    u 多種供電方式:電池、太陽(yáng)能、市電。(此項(xiàng)目使用鋰電池供電)

    u 防護(hù)等級(jí)高:整機(jī)IP68防護(hù)

    u 信息采集:定時(shí)采集水位/水溫?cái)?shù)據(jù)、電池電壓和傳感器狀態(tài)。

    u 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存:監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、監(jiān)控中心雙備份。

    u 多中心通信:數(shù)據(jù)可同時(shí)上報(bào)給縣、市、省多個(gè)中心。

    u 智能報(bào)警:數(shù)據(jù)越限或電池電壓過(guò)低時(shí),自動(dòng)報(bào)警并加報(bào)數(shù)據(jù)。

    u 遠(yuǎn)程維護(hù):遠(yuǎn)程修改設(shè)備參數(shù)、上報(bào)頻率;遠(yuǎn)程升級(jí)設(shè)備程序。

    5.3技術(shù)參數(shù):

    5.3.1電池供電遙測(cè)終端機(jī):

    1)通訊模塊為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品;

    2)支持4G 電信、聯(lián)通、移動(dòng)全網(wǎng)通,雙頻 GSM/GPRS;

    3)下位機(jī)指令控制按需上、下線;

    4)支持虛擬數(shù)據(jù)專(zhuān)用網(wǎng)、公網(wǎng)、云系統(tǒng);

    5)具有采集雨量、水位、流量等相關(guān)的模擬量和數(shù)字量的儀表數(shù)據(jù)能力;

    6)具有對(duì)累計(jì)流量和瞬時(shí)流量采集發(fā)送功能;

    7)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘,并具有系統(tǒng)時(shí)鐘同步功能;

    8)支持4G/北斗衛(wèi)星/GPRS/SMS通訊、超短波通訊、擴(kuò)展串口通訊等多通道切換功能,支持主備通道切換,多中心上報(bào);

    9)接口:2路開(kāi)關(guān)量輸入、2路開(kāi)關(guān)量輸出、1路RS232或1路RSA85、2路4~20mA、1路可控12V輸出接口;

    10)具有看門(mén)狗,可保證死機(jī)自動(dòng)復(fù)位;

    11)數(shù)據(jù)傳輸:具有一站多傳功能,且自帶校驗(yàn)功能,確保數(shù)據(jù)傳輸完整準(zhǔn)確;

    12)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):終端機(jī)內(nèi)置大容量存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)容量≥IMB;

    13)具備補(bǔ)發(fā)數(shù)據(jù)功能:當(dāng)主、備信道都發(fā)送不成功時(shí),數(shù)據(jù)報(bào)文將暫存到本地,在通信恢復(fù)正常后需補(bǔ)發(fā)全部應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù);

    14)可定時(shí)自動(dòng)喚醒,以完成定時(shí)測(cè)報(bào)、響應(yīng)中心站提取固態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和修改參數(shù)等指令;

    15)具備人工置數(shù)功能;

    16)參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置:可遠(yuǎn)程設(shè)置的參數(shù)有定時(shí)自報(bào)時(shí)段值、本站站址、中心地址,中心手機(jī)號(hào)、當(dāng)前流量水量、測(cè)報(bào)間隔、當(dāng)前時(shí)間等;

    17)環(huán)境監(jiān)控:電池低電壓報(bào)警等。

    18)工作方式:自報(bào)、應(yīng)答;

    19)工作電壓:6-7.2VDC;

    20)自報(bào)模式下靜態(tài)值守電流:≤0.05mA(6VDC);

    21)工作電流:≤30mA(6VDC);

    22)環(huán)境溫度:-10℃~55℃;

    23)相對(duì)濕度:95%RH(40℃);

    24)帶有電源、連接狀態(tài)、運(yùn)行情況指示燈;

    25)供電范圍:+5.4V~+12VDC;

    5.4 8003型水位水溫計(jì)

    水位水溫計(jì)用于測(cè)量水井水位、水溫,將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)線傳送給遙測(cè)終端機(jī)。

    水位水溫計(jì)中內(nèi)置壓力、溫度、敏感元件,利用壓力電阻效應(yīng),將承受的液壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再由電壓電流轉(zhuǎn)換器,把電信號(hào)變換成RS485標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳信號(hào)。

    計(jì)算公式:P=PI+Q*H

    其中 P:被測(cè)液體壓力;PI:大氣壓力;H:液體深度;Q:被測(cè)液體比重

    由于大氣壓隨地理位置高度的不同而變化,為了消除大氣壓變化引起的測(cè)量誤差,傳感器采用導(dǎo)氣電纜,將大氣壓PI導(dǎo)入敏感元件另一側(cè),導(dǎo)氣電纜的導(dǎo)氣孔于大氣連通。從而使計(jì)算公式變?yōu)椋篜=Q*H

    這樣就消除了大氣壓力變化引起的測(cè)量誤差,測(cè)量精度可達(dá)0.05%
    對(duì)于波動(dòng)較大的水池的液位測(cè)量,可以根據(jù)具體情況采用防波管、固定支架等手段固定變送器。 

    水位水溫計(jì)技術(shù)參數(shù):


    參數(shù)項(xiàng)

    說(shuō)明

    主要性能指標(biāo)

    敏感元件

    高穩(wěn)型壓力傳感器

    水位量程

    0~10m H₂O…0~200m H₂O

    水位精度

    0.05%F.S(0~70℃)、1級(jí)精度

    水位分辨力

    1mm

    溫度精度

    ±0.2℃

    溫度分辨率

    0.05℃

    穩(wěn)定性

    0.05%F.S/年

    過(guò)載

    2X F·S

    時(shí)間漂移

    ≤±1cm/10d(水溫變化≤±3℃)

    溫度漂移

    ≤±1cm(水溫變化4℃~40℃)

    電氣特性

    溫補(bǔ)范圍

    0~50℃

    工作溫度

    -10~80℃

    供電電壓

    DC5~30V (典型24V)

    電源保護(hù)

    防反接、過(guò)電壓保護(hù)

    輸出方式

    RS485數(shù)字信號(hào)/MODBUS-RTU協(xié)議128個(gè)變送器節(jié)點(diǎn)

    結(jié)構(gòu)特性

    殼體材質(zhì)

    316L不銹鋼

    測(cè)量介質(zhì)

    流體介質(zhì)

    電纜材質(zhì)

    聚氨脂或聚氯乙烯

    電纜規(guī)格

    Φ7.6mm導(dǎo)氣屏蔽雙鋼絲線纜,

    環(huán)境特性

    防護(hù)等級(jí)

    IP68

    重量

    約300克(不含線纜)

    環(huán)境振動(dòng): 

    承受GB/T9359所規(guī)定振動(dòng)試驗(yàn)

    自由跌落

    承受GB/T9359所規(guī)定的跌落試驗(yàn)

    電磁環(huán)境

    符合GB/T17626.8第3級(jí)

    平均無(wú)故障時(shí)間

    不小于30000h

     

    六、云平臺(tái)軟件 6.1硬件配置

    服務(wù)器:騰訊云服務(wù)器、阿里云服務(wù)器

    內(nèi)存:最低1G,推薦2G以上

    硬盤(pán):普通硬盤(pán) >100G

    打印機(jī):無(wú)特殊要求。

    手機(jī):安卓版本手機(jī)

    6.2軟件配置

    操作系統(tǒng)軟件:推薦Windows 2008 Server with sp2

    數(shù)據(jù)庫(kù)軟件:推薦Microsoft SQL Server 2008 ,作為系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件平臺(tái)。

    地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件:完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)分析等功能。

    手機(jī)APP:實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)查詢(xún),測(cè)站管理。

    地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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