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雨量水位遙測系統(tǒng)技術(shù)方案

發(fā)布時間:2016/7/19 16:50:45
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一、 系統(tǒng)概述
       為了服務(wù)我國的水文事業(yè),使面廣量大的雨量測驗實(shí)現(xiàn)自動測量、自動存儲、并由計算機(jī)進(jìn)行年終資料整編,建立水文數(shù)據(jù)庫。根據(jù)各水文站的實(shí)際需要,我公司研制開發(fā)了全自動雨量水位遙測系統(tǒng)
全自動雨量水位遙測系統(tǒng)設(shè)計合理,計數(shù)準(zhǔn)確,存儲可靠,外形美觀,操作使用方便,可以通過后臺電腦設(shè)置各種參數(shù)和接收數(shù)據(jù)(即時雨量,整點(diǎn)雨量等)。電池采用可充電蓄電池,容量大,可靠性高。
      數(shù)據(jù)中心配備專用數(shù)據(jù)處理軟件,該軟件可直接安裝在win7/windows xp/98/2000下,使用簡單,操作方便,人機(jī)對話直觀,易學(xué)易懂,處理雨量數(shù)據(jù)速度快。打印的雨量年終整編表符合水文年鑒規(guī)定。
二、 總體方案設(shè)計
       全自動雨量水位遙測系統(tǒng)系統(tǒng)主要由四部分組成:
         1)數(shù)據(jù)監(jiān)測中心;
         2)無線數(shù)據(jù)傳輸通信平臺;
         3)遙測終端機(jī):多種類型測控終端,滿足不同的供電、安裝環(huán)境。
         4)雨量、水位等各種傳感器。
        總體設(shè)計方案圖,如圖所示:
雨量水位遙測系 統(tǒng) 技術(shù)方案

全自動雨量水位遙測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計圖 
        本系統(tǒng)通訊主要采用GPRS方式。借助移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸數(shù)據(jù),只要有GPRS信號的地方就可以進(jìn)行無線傳輸,對于GPRS信號不強(qiáng)的地方還可以采用短信方式通訊。在監(jiān)測中心配置服務(wù)器,安裝全自動雨量水位遙測系統(tǒng)監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件;在各監(jiān)測點(diǎn)安裝遙測終端機(jī),監(jiān)測風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、露點(diǎn)、氣壓、雨量、太陽輻射、光合有效輻射等數(shù)據(jù),終端機(jī)配置一張數(shù)據(jù)卡(可在當(dāng)?shù)匾苿庸巨k理),通過GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測中心,在軟件界面上顯示出來。
三、 系統(tǒng)組成
       1. 數(shù)據(jù)監(jiān)測及控制中心
雨量監(jiān)控站
 
      2、硬件設(shè)備
         2.1  服務(wù)器
         2.2  打印機(jī)
         2.3  無線傳輸設(shè)備:GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸器簡稱GPRS無線數(shù)傳終端
                功能說明:用于與監(jiān)測終端傳輸數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整理,用于遠(yuǎn)程維護(hù)并控制終端設(shè)備。
         2.4  無線數(shù)據(jù)傳輸通信平臺,拓?fù)鋱D如下:

無線數(shù)據(jù)傳輸通信平臺

               各型變送器采集回來的各項參數(shù),由RTU遠(yuǎn)程測控終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)無線傳輸?shù)絀nternet,再由服務(wù)器進(jìn)行接收。
     3、遠(yuǎn)程測控終端
               多款遠(yuǎn)程測控終端,滿足不同工作環(huán)境和客戶需求;
     4、傳感器
           4.1、雨量傳感器
           本方案采用翻斗式雨量計。翻斗式雨量計是由感應(yīng)器及信號記錄器組成的遙測雨量儀器,感應(yīng)器由承水器、上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗、干簧開關(guān)等構(gòu)成;記錄器由計數(shù)器、錄筆、自記鐘、控制線路板等構(gòu)成。其工作原理為:雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器,落入接水漏斗,經(jīng)漏斗口流入翻斗,當(dāng)積水量達(dá)到一定高度(比如0.1毫米)時,翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗傾倒,都使開關(guān)接通電路,向記錄器輸送一個脈沖信號,記錄器控制自記筆將雨量記錄下來,如此往復(fù)即可將降雨過程測量下來。
             傳感器實(shí)物圖:
 
傳感器實(shí)物圖

            4.2、水位計
                     水位計主要有浮子式水位計,雷達(dá)式水位計,氣泡式水位計,超聲波水位計等。 
                    本方案采用超聲波水位計。超聲波水位計適用于江河、湖泊、水庫、河口、渠道、船閘及各種水工建筑物處水位測量。因此可用作水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和水文自動測報系統(tǒng)的傳感器。
                    特點(diǎn):
                        1)非接觸測量,不受水體污染,不破壞水流結(jié)構(gòu) 
                        2)不需建造測井,節(jié)省土建投資 
                        3)無觸點(diǎn)開關(guān)元器件 
                        4)法蘭或螺紋連接,安裝方便 
                        5)無機(jī)械磨損,穩(wěn)定耐用 
                        6)供電電源和輸出信號使用同一根兩芯線纜 
                        7)自動溫度補(bǔ)償和壓力校正 
            4.3、傳感器實(shí)物圖:
傳感器實(shí)物圖

                                                                                                           超聲波水位計

四、 遠(yuǎn)程測控終端RTU
        功能特點(diǎn):
             1、實(shí)時測量瞬時降雨量和總降雨量,采集數(shù)據(jù)并上傳到控制中心。  可以采用兩種工作方式,交流電源供電、太陽能電池板供電,第二種平時待機(jī)休眠,當(dāng)雨量到達(dá)一定數(shù)值喚醒RTU或者由控制中心發(fā)送指令,啟動終端。
             2、采集降雨數(shù)據(jù)的同時,還可以根據(jù)不同需要安裝其他傳感器,如溫度傳感器、光照傳感器等;
             3、采用GPRS無線數(shù)傳終端發(fā)送數(shù)據(jù),只要有手機(jī)信號的地方就可以工作;
             4、終端RTU還可以根據(jù)客戶需求提供一些特殊訂制的功能,例如通過AD口向外供電等。
五、 系統(tǒng)設(shè)備清單
     1、監(jiān)測中心系統(tǒng)設(shè)備清單

設(shè)備名稱
1 服務(wù)器(4核Intel Xeon3.0GHz×2/ DDR2內(nèi)存4GB/熱插拔SAS 硬盤3*300G,1萬轉(zhuǎn)/SAS RAID卡/DVD/雙千兆以太網(wǎng)接口/電源數(shù)量2)
2 打印機(jī)(黑白激光 A3)
3 操作系統(tǒng)軟件(正版)
4 數(shù)據(jù)庫(正版)
5 防火墻軟件
6 RTU遠(yuǎn)程測控終端
7 遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)軟件
8 SIM數(shù)據(jù)卡
               


       2、全自動雨量水位遙測系統(tǒng)子站設(shè)備清單
序號 設(shè) 備 名 稱
1 水位傳感器
2 雨量傳感器
3 水位遙測終端機(jī)
4 蓄電池
5 太陽能電池板及支架
6 翻斗雨量計站底座
7 GPRS模塊
8
SIM數(shù)據(jù)卡
         雨量計參數(shù)
             技術(shù)參數(shù):
             ※測量范圍:0~4mm/min(可在<8mm/min條件下正常工作)
             ※測量誤差:±3%(測試雨強(qiáng)2mm/min)
             ※分 辨 率:0.2mm
             ※工作溫度:0~80℃(傳感器) -40~80℃(記錄儀)
             ※承水口徑:φ200mm+0.6mm 外刃口角度45度
        風(fēng)速計參數(shù)
            供電電壓:12~24V DC
            精 度:±1m/s
            啟動風(fēng)力:0.2 m/s
            量 程:0~60 m/s
        風(fēng)向計參數(shù)
           測量參數(shù)
           ※量程:0 ~360°(分16個固定風(fēng)向值,其中“北”由傳感器上的箭頭標(biāo)志標(biāo)出)
           ※電壓信號:0.4 ~ 2.0 V(波動范圍±40mV )
           ※電流信號:4 ~ 20 mA(波動范圍±0.4mA)
           ※轉(zhuǎn)換公式:風(fēng)向典型值=(I-4)/1.06666 電壓型= (V-0.4)/ 0.106666
           其中電壓型對應(yīng)表格如下所示:(使用時可通過查表法或直接運(yùn)算求得風(fēng)向值)
           北 東北偏北 東北 東北偏東
           400±40mV 50±40mV 613±40mV 720±40mV
           東 東南偏東 東南 東南偏南
           826±40mV 933±40mV 1040±40mV 1146±40mV
           南 西南偏南 "西南 西南偏西
          1253±40mV 1360±40mV 1466±40mV 1573±40mV
           西 西北偏西 西北 西北偏北
          1680±40mV 1786±40mV 1893±40mV 2000±40mV
          電流型4-19ma代表16個方向,依次遞增1ma
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