地下水监测，及时掌握动态改变
地下水监测手艺计划V2.0
（电池供电二参量款）
武汉水测家科技有限公司
一、概述
地下水资本较地表水资本复杂，因而地下水自己量和量的改变以及引起地下水改变的情况前提和地下水的运移法例不克不及间接看察，同时，由浇灌招致的地下水超摘以及地下水的污染引起的空中沉降是缓变型的，一旦积存到必然水平，就成为不成逆的毁坏。因而准确开发庇护地下水就必需依靠持久的地下水监测，及时掌握动态改变情状。那就需要成立一套地下水主动监测系统。
二、系统建立需要性
为了使有限的水资本可以支持经济社会可继续开展，进步水务治理才能，全面推进节水型社会建立，包管城市供水平安，足够操纵现代化敏捷开展的主动化信息手艺和科学治理办法，整合已有的水利、气象、水文、供水、排水和水情况监测系统，建立地下水实时监控与治理系统，将工程办法与非工程办法密切地连系在一路，使有限的水资本得到足够合理的操纵是非常需要的，并且意义严重。
二、建立目标
掌握地下水水资本信息，为水资本的合理开发操纵和庇护供给坚实的数据根底。成立基于收集信息办事的水资本综合数据库，存储地下水水位、水温、信息，同时连系天文信息系统停止同一展示，为水资本治理系统供给数据支持。
四、系统处理计划
4.1系统概述
本系统依托传感器手艺、计算机手艺、软件手艺、4G收集无线通信手艺于一体，实现地下水水位、水温数据的长途监测。对传输间隔没有要求。监控中心工做人员足不出户，就能够查看当地区内所有监测井的数据。监测中心系统软件可以实现数据的长途摘集、长途监测,返回的所有数据进进数据库，生成各类报表和曲线。系统具有可扩展性，能够便利地增减测站数量和传感器的数量。修改工做将通过密码掌握由有关治理人员停止操做，实现系统数据库治理功用。
4.2系统功用
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① 实时展现各监测站的水位、水温、数据；
② 实现水位超限和监测设备毛病主动报警
③ 实现水位、水温、主动监测数据的查询、编纂等功用；
④ 完成主动监测数据的统计阐发功用，包罗统计报表、趋向曲线等
⑤ 完成对各主动监测站站点类型、设备类型、通信体例、监测目标等根本信息的编纂功用；
⑥ 由操做系统供给平安治理。在人机界面上设置口令，仅容许有权限的操做人员停止操做，笔录操做人员的登录情状；
⑦ 系统实时数据能主动写进水位监测数据库，能够将实时远测数据通过计算机广域网让相关部分停止WEB阅读，实现数据共享；
⑧ 撑持软件系统庇护，分级治理。
⑨ 撑持手机APP展现，数据查询，测点治理，统计阐发等。
⑩ 系统具有优良的数据接口，便利数据对接
4.3系统构成
该系统由二部门构成：云平台/手机APP、一体化远测压力式水位计（二参量）。
云平台/手机APP：整个监控系统的核心，监测每个监测点的实时数据，并将那些数据生成各类报表和曲线。
一体化远测压力式水位计：摘集介量中水位、水温的数据并没有线传输到云平台/手机APP。
4.4系统拓扑图
五、现场监测点建立
监测井一般都建在户外，现场有交换电的考虑摘用市电供电，没有交换电的且摘集速度比力快选举太阳能供电，常规摘集速度选举电池供电。一体化远测压力式水位计（二参量）可按时摘集按时上报，摘集上报间隔可修改。选举天天上报1次，每日摘集6次。
水位计投进井下后，间接将远测末端放置在在井口庇护安装内或挂在井房内。
5.1单个监测站设置装备摆设
5.2设备特征
u 高稳型：高操行高不变性感测元件
u 加工工艺：整机全量程多个点的温度抵偿
u 丈量参数多：水位、水温、一体化丈量
u 通信收集：4G全网通，可扩展其他无线体例
u 精度高：水位精度0.05%F.S，温度精度±0.2°C
u 多种供电体例：电池、太阳能、市电。（此项目利用锂电池供电）
u 防护品级高：整机IP68防护
u 信息摘集：按时摘集水位/水温数据、电池电压和传感器形态。
u 数据贮存：监测数据主动存储,实现现场设备、监控中心双备份。
u 多中心通信：数据可同时上报给县、市、省多个中心。
u 智能报警：数据越限或电池电压过低时，主动报警并加报数据。
u 长途庇护：长途修改设备参数、上报频次；长途晋级设备法式。
5.3手艺参数：
5.3.1电池供电远测末端机：
1）通信模块为工业级产物；
2）撑持4G 电信、联通、挪动全网通，双频 GSM／GPRS；
3）下位机指令掌握按需上、下线；
4）撑持虚拟数据公用网、公网、云系统；
5）具有摘集雨量、水位、流量等相关的模仿量和数字量的仪表数据才能；
6）具有对累计流量和瞬时流量摘集发送功用；
7）具有实不时钟，并具有系统时钟同步功用；
8）撑持4G/斗极卫星/GPRS／SMS通信、超短波通信、扩展串口通信等多通道切换功用，撑持主备通道切换，多中心上报；
9）接口：2路开关量输进、2路开关量输出、1路RS232或1路RSA85、2路4～20mA、1路可控12V输出接口；
10）具有看门狗，可包管死机主动复位；
11）数据传输：具有一站多传功用，且自带校验功用，确保数据传输完全准确；
12）数据存储：末端机内置大容量存储器，存储容量≥IMB；
13）具备补发数据功用：当主、备信道都发送不胜利时，数据报文将暂存到当地，在通信恢复一般后需补发全数应发送数据；
14）可按时主动唤醒，以完成按时测报、响应中心站提取固态存储数据和修改参数等指令；
15）具备人工置数功用；
16）参数长途设置：可长途设置的参数有按时自报时段值、本站站址、中心地址，中心手机号、当前流量水量、测报间隔、当前时间等；
17）情况监控：电池低电压报警等。
18）工做体例：自报、应答；
19）工做电压：6－7.2VDC；
20）自报形式下静态值守电流：≤0.05mA（6VDC）；
21）工做电流：≤30mA（6VDC）；
22）情况温度：－10℃～55℃；
23）相对湿度：95％RH（40℃）；
24）带有电源、毗连形态、运行情状指示灯；
25）供电范畴：＋5.4V～＋12VDC；
5.4 8003型水位水温计
水位水温计用于丈量水井水位、水温，将丈量的数据通过信号线传送给远测末端机。
水位水温计中内置压力、温度、灵敏元件，操纵压力电阻效应，将承担的液压转换成电信号，再由电压电流转换器，把电信号变更成RS485原则远传信号。
计算公式：P=PI+Q*H
此中 P:被测液体压力；PI:大气压力；H:液体深度；Q:被测液体比重
因为大气压随天文位置高度的差别而改变，为了消弭大气压改变引起的丈量误差，传感器摘用导气电缆，将大气压PI导进灵敏元件另一侧，导气电缆的导气孔于大气连通。从而使计算公式变成：P=Q*H
如许就消弭了大气压力改变引起的丈量误差，丈量精度可达0.05%
关于颠簸较大的水池的液位丈量，能够根据详细情状摘用防波管、固定收架等手段固定变送器。
水位水温计手艺参数：
六、云平台软件
6.1硬件设置装备摆设
办事器：腾讯云办事器、阿里云办事器
内存：更低1G，选举2G以上
硬盘：通俗硬盘 100G
打印机：无特殊要求。
手机：安卓版本手机
6.2软件设置装备摆设
操做系统软件：选举Windows 2008 Server with sp2
数据库软件：选举Microsoft SQL Server 2008 ，做为系统后台数据库的软件平台。
地下水监测系统软件：完成长途数据的领受、展现、存储和统计阐发等功用。
手机APP：实现现场数据查询，测站治理。
6.3、地下水监测治理系统软件介绍
系统的设想是基于GPRS数据传输手艺和Web收集手艺之上的，各部分、各级别治理人员能够通过收集拜候治理系统停止相关信息查询、治理。详细功用特征如下：
◆ B/S构造软件设想，撑持收集（因特网、局域网）阅读、操做。
系统软件摘用Web手艺，局域网用户可通过内网拜候，经认证用户名和密码后进进响应级别治理系统。监测中心具备公网上固定IP时，广域网用户可通过公网拜候系统。
◆ 系统软件撑持SQL数据库，可存储很多于二年的各类汗青数据。
◆ 主界面——地图展现
1）主界面以各监测点散布图为布景，展现所有监测点位置散布情状。
2）用户能够通过鼠标挈动自行编纂监测点的位置。
3）将鼠标置于监测点上，能够展现监测点的根本信息及最新监测数据，单击测点可进进该测点的实时监测界面，查看详尽数据。
4）系统撑持手机APP 展现，庇护查询，系统治理。
◆ 软件撑持末端设备按时主动上报 + 按时问询 + 立即召测
按时主动上报是指测控末端按指按时间间隔按期上报监测数据，主动上报时间间隔可设。
按时问询是指软件按时下发摘集号令，摘集现场合有监测点数据，摘集时钟基准同一为计算机时钟，包管数据同时性。
立即召测是指用户在需要时，通过软件下发号令，摘集指定监测点当前数据。
◆ 软件功用模块化设想，同时撑持GPRS、短动静通信体例。
次要功用模块包罗：系统信息治理、根底信息治理、实时监控、汗青数据查询、图形阐发、汇总统计与报表治理等功用模块。在各项功用模块中，均撑持根据所在区域、天文位置、规模及测点名称等停止组合查询，查询成果能够表格、图片等形式输出。
Ø 系统信息治理：
具备软件受权治理、奥秘庇护功用，授予差别的操做员差别的级别、差别的操做权限。
Ø 根底信息治理：
监测点信息治理：包罗通信信息的设置，计量、丈量设备信息的治理。
Ø 实时监控（展现最新监测数据）：
1）实时数据：监测展现监测点的根底数据、最新水位监测数据及设备形态。
2）长途召测：根据区域、自定义监测点长途读取当前监测数据。
3）长途设置：长途设置监测点水位计量参数，如：水位计量程、投放深度、井口高程、水位下限等。
Ø 汗青笔录数据存储、查询、输出治理：
具备监控数据、报警数据、信息存储、查询、生成Excel表格、打印输出功用。
Ø 图形阐发、汇总统计与报表治理：
1）能够生成（某一个时间段的小时、日、月份、季度、年度）水位统计、阐发报表并停止存储、输出、生成Excel表格、打印输出。
2）以曲线、柱形图的形式展现时段统计的成果出来。
3）可根据用户需求，由用户供给报表模板，造造用户需要的报表。
◆ 领受现场报警数据，弹出报警提醒信息和声音提醒。
水位越限、不法开箱、供电形态改变主动上报等。
◆ 系统扩展便利
当需要增加监测点时，只需在现场加拆一套测控末端，在系统软件上添加一个测点即可。
6.4云平台软件截图
七、施工
7.1、地下水监测井口庇护安装安拆
1、井口庇护安装建立要求 用来庇护监测仪器设备和井口，便于庇护治理需求即可，设想利用寿命不低于 100 年。本工程庇护设备选用仪器庇护箱式，它包罗 一个钢筋混凝土基座和厚钢板造成的仪器庇护箱。
筑钢筋混凝土井台基座：
（1）井管超出跨越空中部门构筑水泥基座做为井台，设定井口固定点，
台面可放置监测设备。井台设想为圆柱体混凝土台，高度根据井管高 出空中情状，一般为 0.3—0.5m。井口旁预埋铁件做为固定点高程， 井台上要有安拆仪器标识表记标帜，井口有铁盖。井台详细尺寸可根据井房和 庇护设备尺寸确定，井台典型设想如下图 所示。
井台典型设想示企图
（2）将仪器庇护箱的脚架及底盘植进水泥基座中，底盘应尽量程度、 周正，连结底盘清洁。水泥基座凝聚定型后，用螺母将井口庇护安装 固定于脚架上。仪器庇护箱高 400mm以上，曲径 350mm以上，钢板厚不小10mm， 箱内设有挂钩或托盘；箱盖镶嵌的尼龙板，可保障信号 发射；仪器庇护箱设有透气孔，以降低箱内空气湿度；箱盖上设想有 一个安稳的锁固安装，利用专门东西才气翻开井口帽。
（3）在水泥基座外围喷漆，并在井口庇护安装上将标识牌固定好。
7.2、水位水温计监测设备安拆
1：安拆时，起首利用恒瑞公司便携式电子水位计人工实测水位埋深，便利确定水位计线缆的长度。水位改变幅度较小的监测井，线缆长度应多于汗青更低水位埋深10m；水位改变幅度较大的监测井，线缆长度应能称心实测汗青更低水位（埋深）以下。
2：水位计应放置汗青更低水位以下5-10m以上处且不接触淤泥。压力式水位计在水下是测得的是水深压力和水面上的大气压力之和，因大气压强会随海拔、时间改变，所以需抵消当前大气压值。1是通过水位计自带的导气管将大气压引进水下的测压元件，动抵消了大气压。2是通过利用绝压水位计+零丁大气压计计划，得到水深产生的压力，测得水深并转换成水位。
3：安拆仪器设备时，应将数据传输设备以悬挂的体例固定在井口庇护设备内的挂钩上，查抄悬挂能否安稳，传输信号能否通顺。为了制止因长时间受力或热胀冷缩形成线缆长度发作较大改变，从而产生丈量误差并影响电缆传输效果，摘用恒瑞公司聚氨酯双钢丝导气屏障线缆将探头吊拆，使传输电缆处于略微受力的形态。或另加曲径1mm钢丝绳用于吊拆。
4：井口庇护设备内对高程停止标注，线缆长度的起点须瞄准高程标记点。
将传输电缆线与主动传输设备毗连，关于摘用有导气管线缆主动大气压抵偿的设备，为了制止因水汽凝聚障碍抵偿通道，形成丈量数据漂移，在安拆时，应将大气压力抵偿通气电缆处于微弯曲形态，并在通气管管口设置响应的庇护办法，如在管口安拆枯燥瓶等。
7.3、信息摘集、传输与领受系统施工工艺要求
1）设备安拆前的查抄与预备
安拆主动监测设备前，现场人工实测，确定流量传感器安拆位置、
水位传感器施放深度，根据前期土建工程建立情状，确立设备庇护设备的安拆计划，并拟定详尽的设备安拆方案。
安拆现场对各项设各、各类传感器及附件的机械和电气性能停止全面查抄、当地测试和联网调试。
2）设备安拆
设备安拆应根据设备利用阐明书要求安拆和调试，施工量量要契合相关标准要求。
3）设备的校验和调试
设备的调试工做在设备的安拆中或结東后停止，调试工做应该根据利用阐明书和相关原则的要求安拆和调试：主动监测传输设备安拆完成后，通过持续7d对主动监测数据和人工实测数据停止比对，完成设备的校验工做，在校验工做中，及时处置设备反常并肃清毛病，最末提交设备校验合格陈述。
7.4施工平安办法
施工机械设备的平安安装必需齐全和处于优良形态。对裸露的传动部位或者凸起部位要拆防护罩或防护栏杆。
各类机械电器设备都要按轨制要求庇护调养，施工期间应经常对机械设备、发电系统停止平安查抄，设备运行时，不得拆卸和检修。禁绝逾越防护栏杆或传动部位。
严禁在没有平安办法防护下接触动力电。
电焊机引线要有防缠绕和防脱落安装，补缀工程机具时，要割断电源或割断动力，避免失误动做招致伤人。
要做好恶劣气候前提下的平安防护工做。
八、利用案例:
8.1——青海大学柴达木盆地地下水监测工程
通信收集：
省地下水监测中心具备可上外网的固定IP, 系统摘用GPRS+INTERNET的公网专线组网形式。长途监测设备根据恒瑞通信协议上报软件平台。
设备抉择：
地下水看测井散布于海拔青海省格尔木地市，均在室外或野外，长途监测设备摘用了自供电、IP68防水的地下水远测末端机。
水位监测设备摘用压力式水位计。
现场展现：
8.2——中国地量查询拜访局沈阳地量查询拜访中心地下水位监测项目
为加强地量灾害防治和水情况改变监测，中国地量查询拜访局沈阳地量查询拜访中心于为沈阳多个地下水看测井安拆了长途监测设备，实现了地下水水位的长途监测。
通信收集：
监测中心不具备可上外网的固定IP, 系统摘用了GPRS-VPN的专网组网形式。
设备抉择：
地下水看测井散布在全市范畴内，大都位于野外，长途监测设备选用了地下水远测末端机。
水位监测设备选用恒瑞投进式水位计。
监测中心设置装备摆设了GPRS数据传输模块,用来领受多个地下水远测末端机传送回来的数据；办事器上安拆了我司配套的地下水监测系统软件。
现场展现：
8.3—多量量参与国度地下水监测工程
国度地下水监测工程是由天然资本部和水利部配合建立的工程，启动于2017年陆续启动设备安拆，总投资22亿元，全国共建立完成20469个监测站点。恒瑞地下水监测设备在此项目中多量量参与了20多个省市近万余个站点的设备赐与。集成商、用户业主评判优良。
