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)確開發(fā)保護(hù)地下水就必須依靠長期的地下水監(jiān)測,及時(shí)掌握動態(tài)變化情況。這就需要建立一套地下水自動監(jiān)測系統(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)水型社會建設(shè),確保城市供水,充分利用現(xiàn)代化迅速發(fā)展的自動化信息技術(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,存儲地下水水位、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。對傳輸距離沒有要求。監(jiān)控中心工作人員足不出戶,就可以查看本地區(qū)內(nèi)所有監(jiān)測井的數(shù)據(jù)。監(jiān)測中心系統(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,返回的所有數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫,生成各種報(bào)表和曲線。系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性,可以方便地增減測站數(shù)量和傳感器的數(shù)量。修改工作將通過密碼控制由有關(guān)管理人員進(jìn)行操作,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理功能。

4.2系統(tǒng)功能

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

②實(shí)現(xiàn)水位超限和監(jiān)測設(shè)備故障自動報(bào)警

③實(shí)現(xiàn)水位、水溫、自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、編輯等功能;

④完成自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能,包括統(tǒng)計(jì)報(bào)表、趨勢曲線等

⑤完成對各自動監(jiān)測站站點(diǎn)類型、設(shè)備類型、通訊方式、監(jiān)測指標(biāo)等基本信息的編輯功能;

⑥由操作系統(tǒng)提供管理。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)能自動寫入水位監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,可以將實(shí)時(shí)遙測數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)讓相關(guān)部門進(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),分級管理。

⑨支持手機(jī)app展示,數(shù)據(jù)查詢,測點(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)對接

4.3系統(tǒng)組成

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

云平臺/手機(jī)app:整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心,監(jiān)測每個監(jiān)測點(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。

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

五、現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)

監(jiān)測井一般都建在戶外,現(xiàn)場有交流電的考慮采用市電供電,沒有交流電的且采集速率比較快推薦太陽能供電,常規(guī)采集速率推薦電池供電。一體化遙測壓力式水位計(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,直接將遙測終端放置在在井口保護(hù)裝置內(nèi)或掛在井房內(nèi)。

5.1單個監(jiān)測站配置

5.2設(shè)備特點(diǎn)

u高穩(wěn)型:高品質(zhì)高穩(wěn)定性感測元件

u加工工藝:整機(jī)全量程多個點(diǎn)的溫度補(bǔ)償

u測量參數(shù)多:水位、水溫、一體化測量

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

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、太陽能、市電。(此項(xiàng)目使用鋰電池供電)

u防護(hù)等級高: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)儲存:監(jiān)測數(shù)據(jù)自動存儲,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(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、省多個中心。

u智能報(bào)警:數(shù)據(jù)越限或電池電壓過低時(shí),自動報(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)程升級設(shè)備程序。

5.3技術(shù)參數(shù):

5.3.1電池供電遙測終端機(jī):

1)通訊模塊為工業(yè)級產(chǎn)品;

2)支持4g 電信、聯(lián)通、移動全網(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路開關(guān)量輸入、2路開關(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)具有看門狗,可確保死機(jī)自動復(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:終端機(jī)內(nèi)置大容量存儲器,存儲容量≥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)自動喚醒,以完成定時(shí)測報(bào)、響應(yīng)中心站提取固態(tài)存儲數(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、當(dāng)前流量水量、測報(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;

5.48003型水位水溫計(jì)

水位水溫計(jì)用于測量水井水位、水溫,將測量的數(shù)據(jù)通過信號線傳送給遙測終端機(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,再由電壓電流轉(zhuǎn)換器,把電信號變換成rs485標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳信號。

計(jì)算公式:p=pi+q*h

其中 p:被測液體壓力;pi:大氣壓力;h:液體深度;q:被測液體比重

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)?p=q*h

這樣就消除了大氣壓力變化引起的測量誤差,測量精度可達(dá)0.05%對于波動較大的水池的液位測量,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):

六、云平臺軟件

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:至少1g,推薦2g以上

硬盤:普通硬盤 >100g

打印機(jī):無特殊要求。

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)庫軟件:推薦microsoft sql server 2008 ,作為系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的軟件平臺。

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

手機(jī)app:實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)查詢,測站管理。