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一、概述

地下水資源較地表水資源複雜，因此地下水本身質和量的變化以及引起地下水變化的環境條件和地下水的運移規律不能直接觀察，同時，由澆灌導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，就成為不可逆的破坏。因此準確開發保護地下水就必須依靠長期的地下水監測，及時掌握動態變化情況。這就需要建立一套地下水自動監測系統。

二、系統建設必要性

 

為了使有限的水資源能夠支撐經濟社會可持續發展，提高水務管理能力，全面推進節水型社會建設，保証城市供水安全，充分利用現代化迅速發展的自動化信息技術和科學管理措施，整合已有的水利、氣象、水文、供水、排水和水環境監測體系，建設地下水實時監控與管理系統，將工程措施與非工程措施緊密地結合在一起，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、建設目標

 

掌握地下水水資源信息，為水資源的合理開發利用和保護提供堅實的數據基礎。建立基於網絡信息服務的水資源綜合數據庫，存儲地下水水位、水溫、信息，同時結合地理信息系統進行統一展現，為水資源管理系統提供數據支撐。

 

四、系統解決方案

4.1系統概述

本系統依托傳感器技術、計算機技術、軟件技術、4G網絡無線通信技術于一體，實現地下水水位、水溫數據的遠程監測。對傳輸距離沒有要求。監控中心工作人員足不出戶，就可以查看本地區內所有監測井的數據。監測中心系統軟件能夠實現數據的遠程採集、遠程監測,返回的所有數據進入數據庫，生成各種報表和曲線。系統具有可擴展性，可以方便地增減測站數量和傳感器的數量。修改工作將通過密碼控制由有關管理人員進行操作，實現系統數據庫管理功能。

4.2系統功能

• 實時顯示各監測站的水位、水溫、數據；
• 實現水位超限和監測設備故障自動報警
• 實現水位、水溫、自動監測數據的查詢、編輯等功能；
• 完成自動監測數據的統計分析功能，包括統計報表、趨勢曲線等
• 完成對各自動監測站站點類型、設備類型、通訊方式、監測指標等基本信息的編輯功能；
• 由操作系統提供安全管理。在人機界面上設置口令，僅允許有權限的操作人員進行操作，記錄操作人員的登錄情況；
• 系統實時數據能自動寫入水位監測數據庫，可以將實時遙測數據通過計算機廣域網讓相關部門進行WEB瀏覽，實現數據共享；
• 支持軟件系統維護，分級管理。
• 支持手機APP展示，數據查詢，測點管理，統計分析等。
• 系統具有良好的數據接口，方便數據對接

4.3系統組成

該系統由二部分組成：云平台/手機APP、一體化遙測壓力式水位計（二參量）。

云平台/手機APP：整個監控系統的核心，監測每個監測點的實時數據，並將這些數據生成各種報表和曲線。

一體化遙測壓力式水位計：採集介質中水位、水溫的數據並無線傳輸到云平台/手機APP。

五、現場監測點建設

 

監測井一般都建在戶外，現場有交流電的考慮採用市電供電，沒有交流電的且採集速率比較快推薦太陽能供電，常規採集速率推薦電池供電。一體化遙測壓力式水位計（二參量）可定時採集定時上報，採集上報間隔可修改。推薦每天上報1次，每日採集6次。

水位計投入井下后，直接將遙測終端放置在在井口保護裝置內或挂在井房內。

5.1單個監測站配置

序號	設備名稱	備註
1	地下水測控終端	將水位、水溫等無線發送數據至恆瑞雲平台
2	SIM卡	即手機卡，4G無線物聯網卡
3	二參量水位計	採集水位、水溫、數據；HR8003型二參量水位計

5.2設備特點

• 高穩型：高品質高穩定性感測元件
• 加工工藝：整機全量程多個點的溫度補償
• 測量參數多：水位、水溫、一體化測量
• 通訊網絡：4G全網通，可擴展其他無線方式
• 精度高：水位精度0.05%F.S，溫度精度±0.2°C
• 多種供電方式：電池、太陽能、市電。（此項目使用鋰電池供電）
• 防護等級高：整機IP68防護
• 信息採集：定時採集水位/水溫數據、電池電壓和傳感器狀態。
• 數據儲存：監測數據自動存儲,實現現場設備、監控中心雙備份。
• 多中心通信：數據可同時上報給縣、市、省多箇中心。
• 智能報警：數據越限或電池電壓過低時，自動報警並加報數據。
• 遠程維護：遠程修改設備參數、上報頻率；遠程升級設備程序。

5.3技術參數：

5.3.1電池供電遙測終端機：

1）通訊模塊為工業級產品；

2）支持4G 電信、聯通、移動全網通，雙頻 GSM／GPRS；

3）下位機指令控制按需上、下線；

4）支持虛擬數據專用網、公網、云系統；

5）具有採集雨量、水位、流量等相關的模擬量和數字量的儀表數據能力；

6）具有對累計流量和瞬時流量採集發送功能；

7）具有實時時鐘，並具有系統時鐘同步功能；

8）支持4G/北斗衛星/GPRS／SMS通訊、超短波通訊、擴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；

9）接口：2路開關量輸入、2路開關量輸出、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，可保証死機自動復位；

11）數據傳輸：具有一站多傳功能，且自帶校驗功能，確保數據傳輸完整準確；

12）數據存儲：終端機內置大容量存儲器，存儲容量≥IMB；

13）具備補發數據功能：當主、備信道都發送不成功時，數據報文將暫存到本地，在通信恢復正常后需補發全部應發送數據；

14）可定時自動喚醒，以完成定時測報、響應中心站提取固態存儲數據和修改參數等指令；

15）具備人工置數功能；

16）參數遠程設置：可遠程設置的參數有定時自報時段值、本站站址、中心地址，中心手機號、當前流量水量、測報間隔、當前時間等；

17）環境監控：電池低電壓報警等。

18）工作方式：自報、應答；

19）工作電壓：6－7.2VDC；

20）自報模式下靜態值守電流：≤0.05mA（6VDC）；

21）工作電流：≤30mA（6VDC）；

22）環境溫度：－10℃～55℃；

23）相對濕度：95％RH（40℃）；

24）帶有電源、連接狀態、運行情況指示燈；

25）供電範圍：＋5.4V～＋12VDC；

5.4 8003型水位水溫計

水位水溫計用於測量水井水位、水溫，將測量的數據通過信號線傳送給遙測終端機。

水位水溫計中內置壓力、溫度、敏感元件，利用壓力電阻效應，將承受的液壓轉換成電信號，再由電壓電流轉換器，把電信號變換成RS485標準遠傳信號。

計算公式：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

由於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，傳感器採用導氣電纜，將大氣壓PI導入敏感元件另一側，導氣電纜的導氣孔于大氣連通。從而使計算公式變為：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0.05%
對於波動較大的水池的液位測量，可以根據具體情況採用防波管、固定支架等手段固定變送器。 

水位水溫計技術參數：

	參數項	說明
主要性能指標	敏感元件	高穩型壓力傳感器
	水位量程	0～10m H₂O…0～200m H₂O
	水位精度	0.05%F.S（0～70℃）、1級精度
	水位分辨力	1mm
	溫度精度	±0.2℃
	溫度分辨率	0.05℃
	穩定性	0.05%F.S/年
	過載	2X F·S
	時間漂移	≤±1cm/10d(水溫變化≤±3℃)
	溫度漂移	≤±1cm（水溫變化4℃～40℃）
電氣特性	溫補範圍	0～50℃
	工作溫度	-10～80℃
	供電電壓	DC5～30V （典型24V）
	電源保護	防反接、過電壓保護
	輸出方式	RS485數字信號/MODBUS-RTU協議128個變送器節點
結構特性	殼體材質	316L不鏽鋼
	測量介質	流體介質
	電纜材質	聚氨脂或聚氯乙烯
	電纜規格	Φ7.6mm導氣屏蔽雙鋼絲線纜，
環境特性	防護等級	IP68
	重量	約300克（不含線纜）
	環境振動：	承受GB/T9359所規定振動試驗
	自由跌落	承受GB/T9359所規定的跌落試驗
	電磁環境	符合GB/T17626.8第3級
	平均無故障時間	不小於30000h

 

六、云平台軟件

6.1硬件配置

服務器：騰訊云服務器、阿里云服務器

內存：最低1G，推薦2G以上

硬盤：普通硬盤 >100G

打印機：無特殊要求。

手機：安卓版本手機

6.2軟件配置

操作系統軟件：推薦Windows 2008 Server with sp2

數據庫軟件：推薦Microsoft SQL Server 2008 ，作為系統後臺數據庫的軟件平台。

地下水監測系統軟件：完成遠程數據的接收、顯示、存儲和統計分析等功能。

手機APP：實現現場數據查詢，測站管理。