地下水自动监测系统-商一网

地下水自动监测系统

目前，国内外地下水自动监测系统中的通信方式主要有超短波、短信、PSTN固定电话及GPRS无线数据传输方式。各种通信方式均有其优缺点，本系统采用GPRS通讯方式为主通道、GSM短信通讯为辅助信道的组网方式。

监测站采用自报、自报－确认工作体制采集水位数据。通常监测站的数据采集终端处于微功耗职守状态，GPRS通信终端、水位传感器处于掉电工作状态，每当设定的时间（1小时）到时，监测站的数据采集终端自动进入工作状态，并打开GPRS通信终端、水位传感器的电源，监测站等待水位传感器稳定工作后，采集水位数据并将该数据和时标写入自记内存，如果满足发送数据条件，监测站主动启动GPRS拨号，建立PPP连接，监测站注册，然后发送采集到的水位数据。

系统功能

本系统是一个水位/埋深数据自动采集、存储、传输、处理，并具有数据查询、统计、分析、以图表对结果进行表示的实时作业系统，系统建成后可实现以下功能：

1）系统工作制式：自报、自报－确认、应答方式工作体制组网。

2）系统通讯使用GPRS双发方式向中心发送数据。

4）所有监测站自记内存均大于256K并掉电数据自动保护功能。可在现场通过笔记本或PDA等便携式设备读取监测站内单日或多日的自记数据。中心可通过GPRS网络远程读取自报/应答式监测站内单日或多日的自记数据。

6）系统中心能及时了解各监测站的设备工作状态（如电压、自记内存状况等）。

7）系统实时数据能自动写入地下水自动监测系统信息数据库，可以将监测数据通过计算机广域网让相关部门进行WEB浏览，实现数据共享；

8）监测站的发送数据可设置为自报、自报－确认工作模式，实现数据重发。

9）系统中心具有数据存储、统计、报表显示及打印和过程分析功能，如动态水位/埋深显示、等。

10）要求数据采集设备具有微功耗和数据采集/发送控制功能，降低设备和运行费用。系统具有采集数据密度动态控制机制，以在满足数据密度和精度要求情况下最大限度节约通信费用和电源消耗。

11）监测站的工作参数可在现场用便携机配置。

14）系统具有可扩展性，可以方便地增减测站数量和传感器的数量。修改工作将通过密码控制由有关管理人员进行操作，实现系统数据库管理功能。

监测站特点

1）数据采集及通信策略控制

可通过设置制定每个传感器的数据采集策略，如采集周期、加密周期、阈值控制等，控制数据通信的密度等。

2）监测站功耗控制机制

采用特有的软、硬掉电技术，极大地降低的监测站的功耗，并可延长传感器、通信设备及蓄电池的使用寿命。

3）蓄电池充放电保护机制

集成的蓄电池充放电功能可避免蓄电池损坏，大大降低将来的运行维护费用。

4）自报、自报－确认式、中心召测式通信机制

可通过设置参数选择监测站以不同通信模式工作，可使监测系统在通信效率和通信可靠性之间达到很好的平衡。

5）数据自记

提供监测数据的备份，使监测系统可满足地下水资源监测和地下水资源资料整编的不同的需求，进一步提高了监测数据的可靠性。

系统技术指标

Ø 系统能在5分钟内完成一次全系统实时数据的收集、处理和转发。

Ø 系统低功耗运行，太阳能电池配置抗连阴雨能力大于20天。

Ø 数据传输信道误码率小于1×10－5。

Ø 系统平均通畅率大于等于99％。

Ø 数据精度：水位计分辨率满足全量程±2.5‰。

系统组成

监测站组成

自动监测站是地下水资源监测系统重要组成部分，测站要求能够自动实时采集、存储水位/埋深数据，通过通讯网络向两级中心发送。测站一般均由水位传感器、数据采集器、通讯系统设备及供电单元所组成。

自报/应答式监测站组成

本系统中改扩建的40个监测站中全部是自报/应答式监测站，自报/应答式监测站由监测终端机（RTU含GPRS通讯模块，10AH锂蓄电池）、5W太阳能电池板及支架、浮子式水位计、电缆、保护箱或（观测井房）等设备组成。

自报/应答式监测站组成表

序号	测站设备	数量	单位
1	YD型遥测终端机含GPRS模块10AH锂蓄电池	1	套
2	自收缆水位计	1	台
3	5W太阳能板	1	块
4	电缆及连接器	1	套
5	保护箱（或观测井房）	1	套

设备选型

遥测终端

YD型遥测终端机（简称RTU）主要特点：
    专门为工业无线远程数据传输应用开发的一款基于移动GPRS网络通信终端、主要针对气象、环保、水利、交通等行业部门的工业应用。
    支持双频GSM/GPRS，支持短信息、GPRS通信
    内嵌TCP/IP协议栈，通过移动G网进入公共互联网，终端无需主机即可通信，更加方便地集成到您的系统中。
    同时支持静态固定IP和域名解析，支持动态域名，任何地点的任何一台接入公共互联网的具有固定IP或者动态域名的计算机经过授权，均可接收本设备发送的数据。
    可以同时向1～5个静态固定IP或动态域名发送数据
    支持主备数据传输通道，GPRS通信为主数据通道，短信息为辅助备用数据通道。
    支持远程短信及拨号唤醒
    支持在线设置参数，方便远程维护
    伟思YD型遥测终端机（简称RTU）有雨量检测GPRS模块、水面蒸发量检测GPRS模块、水位检测GPRS模块以及综合两种以上设备的综合检测GPRS模块等等。RTU也可以连接具有开关量输出、串行通讯接口（TTL或485）输出等传感设备。检测模块可以根据设置定时、定量采集，定时自动上报数据，并且可以通过电话或短信实现实时召测。
    RTU配合降水量、水位等测量传感组成水文信息观测站，采集的水文数据通过移动GPRS通信网实现信息传输。其性能符合国家无线电管理规定和技术标准，以及国家水文测报遥测装置相关标准要求。
    RTU自带数据记录功能，通过设置或者编程可以实现定时、定量记录存储。记录数据掉电不丢失。记录数据可以现场或远程读取。
    设备采用移动G网时钟或服务器时钟作定时，不需要定期校准。如果传感设备具有实时时钟（如JFZ-01型数字雨量计），也可使用传感设备时钟作定时，并且可以自动对传感设备时钟校准（需传感设备支持）。
    RTU采用定时连接发送数据模式，不需要实时在线，每月累计流量小，费用低。
    设备按照低功耗设计，锂电池供电，小型太阳能板充电，适合野外无电源供应的环境使用。
    采用先进电源技术，供电电源适应范围宽，设备稳定可靠，可用于室内或室外环境。
    RTU带有一路可控电源输出，可为传感设备提供工作电源。
    优化电磁兼容设计，适合电磁环境恶劣和要求较高的应用需求。
    采用铝合金外壳，体积小，重量轻，美观坚固，适合嵌入式应用。
2   主要技术参数
2.1 频率范围：885～915Mhz 1710～1755Mhz
2.2 占用带宽：＜200Khz
2.3 发射功率：33/30dbm ±2db
2.4 调制方式：GMSK
2.5 发讯方式：定时/定量，唤醒召测
2.6 采集接口：并行I/O（TTL），RS-485通讯，双工串行通讯（TTL），无源触点等
2.7 供电电源：12V～24V直流
2.8 工作电流：＜0.5mA @6V（休眠），＜12mA @12V（空闲），
＜100mA @12V（通信），＜1.5A @12V（峰值）
2.9 电源输出：输出电压等于供电电源电压-0.5V，输出电流＜1A。
2.10 工作环境：环境温度 0～50℃，相对湿度＜95%(40℃)。
2.11 尺寸重量：外形尺寸（长×宽×高）：220×90×41(mm)，重量：＜250g（不含天线）。

WFX-40系列机械编码式水位传感器

一、特点用途

· 特有的防测缆打滑压轮机械，可在任何风浪环境下使用。

本系列仪器按照国家标准GB/T11828.1-2002要求设计、制造。仪器在水位变率大、波涌严重的环境下，具有良好的测量精度和工作稳定性，特别适合于水文站、水库站、闸坝站、遥测站、水电站使用。

本系列仪器由绝对值编码型水位传感器、浮子、悬索、平衡锤等部分组成，是独立的水位观测测量仪器，又可以与电显示器、闸门开度仪、闸门启闭机控制系统连接，共同组成计算机综合显示、控制系统（如船闸、水电站、抽水蓄能电站、农业灌溉系统，给排水系统等）；配置RS485通信接口的水位仪，可直接与通信机、计算机联网使用组成水文自动测报系统、水情卫星遥测系统；配置存贮记录单元的仪器可广泛用于水文站。

本系列仪器适合于内径为25厘米至30厘米的细井和一般测井使用。

三、技术参数

· 测量范围：10m、20m、40m、80m

· 分辨力：1cm

· 测量准确度：≤±2cm或0.2%F·S

· 输出码：格雷码10～13bit

· 现场显示器：十进制机械计数器

· 数据输出接口（选件）：内置式串行RS485接口；

内置式4-20mA模拟量输出

· 电源电压：12～24V DC

· 浮子直径：Φ150mm、Φ100mm

· 测量缆：Φ1mm多芯不锈钢索

· 使用环境：环境温度：-25℃～85℃；

相对湿度：<90% (40℃)

· 外形尺寸：132×132×115mm

WFX-40Z系列自收缆机械编码式水位传感器

一、产品用途

本系列仪器按照国家标准GB/T11828.1-2002要求设计、制造，具有良好的测量精度和工作稳定性，特别适合于水文站、水库站、闸坝站、遥测站、水电站使用。

本系列仪器由绝对值编码型水位传感器、浮子、悬索、内置平衡锤等部分组成，是独立的水位观测测量仪器，又可以与电显示器、闸门开度仪、闸门启闭机控制系统连接，共同组成计算机综合显示、控制系统（如船闸、水电站、抽水蓄能电站、农业灌溉系统，给排水系统等）；配置RS485通信接口的水位仪，可直接与通信机、计算机联网使用组成水文自动测报系统、水情卫星遥测系统；配置存贮记录单元的仪器可广泛用于水文站。

三、技术参数

· 测量范围：10m、20m、40m