地下水監(jiān)測系統(tǒng)

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移規(guī)律不能直接觀察，同時，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)保護地下水就必須依靠長期的地下水監(jiān)測，及時掌握動態(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)濟社會可持續(xù)發(fā)展，提高水務(wù)管理能力，全面推進節(jié)水型社會建設(shè)，保證城市供水安全，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)地下水實時監(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)利用和保護提供堅實的數(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，同時結(jié)合地理信息系統(tǒng)進行統(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)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、4G網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)于一體，實現(xiàn)地下水水位、水溫數(shù)據(jù)的遠程監(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)的遠程采集、遠程監(jiān)測,返回的所有數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫，生成各種報表和曲線。系統(tǒng)具有可擴展性，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)管理人員進行操作，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理功能。

4.2系統(tǒng)功能

• 實時顯示各監(jiān)測站的水位、水溫、數(shù)據(jù)；
• 實現(xiàn)水位超限和監(jiān)測設(shè)備故障自動報警
• 實現(xiàn)水位、水溫、自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、編輯等功能；
• 完成自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，包括統(tǒng)計報表、趨勢曲線等
• 完成對各自動監(jiān)測站站點類型、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；
• 由操作系統(tǒng)提供安全管理。在人機界面上設(shè)置口令，僅允許有權(quán)限的操作人員進行操作，記錄操作人員的登錄情況；
• 系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)能自動寫入水位監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，可以將實時遙測數(shù)據(jù)通過計算機廣域網(wǎng)讓相關(guān)部門進行WEB瀏覽，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；
• 支持軟件系統(tǒng)維護，分級管理。
• 支持手機APP展示，數(shù)據(jù)查詢，測點管理，統(tǒng)計分析等。
• 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APP、一體化遙測壓力式水位計（二參量）。

云平臺/手機APP：整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)測每個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)生成各種報表和曲線。

一體化遙測壓力式水位計：采集介質(zhì)中水位、水溫的數(shù)據(jù)并無線傳輸到云平臺/手機APP。

五、現(xiàn)場監(jiān)測點建設(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（二參量）可定時采集定時上報，采集上報間隔可修改。推薦每天上報1次，每日采集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(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

• 高穩(wěn)型：高品質(zhì)高穩(wěn)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(shù)多：水位、水溫、一體化測量
• 通訊網(wǎng)絡(luò)：4G全網(wǎng)通，可擴展其他無線方式
• 精度高：水位精度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
• 信息采集：定時采集水位/水溫數(shù)據(jù)、電池電壓和傳感器狀態(tài)。
• 數(shù)據(jù)儲存：監(jiān)測數(shù)據(jù)自動存儲,實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備、監(jiān)控中心雙備份。
• 多中心通信：數(shù)據(jù)可同時上報給縣、市、省多個中心。
• 智能報警：數(shù)據(jù)越限或電池電壓過低時，自動報警并加報數(shù)據(jù)。
• 遠程維護：遠程修改設(shè)備參數(shù)、上報頻率；遠程升級設(shè)備程序。

5.3技術(shù)參數(shù)：

5.3.1電池供電遙測終端機：

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）具有對累計流量和瞬時流量采集發(fā)送功能；

7）具有實時時鐘，并具有系統(tǒng)時鐘同步功能；

8）支持4G/北斗衛(wèi)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(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，可保證死機自動復(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：終端機內(nèi)置大容量存儲器，存儲容量≥IMB；

13）具備補發(fā)數(shù)據(jù)功能：當(dāng)主、備信道都發(fā)送不成功時，數(shù)據(jù)報文將暫存到本地，在通信恢復(fù)正常后需補發(fā)全部應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)；

14）可定時自動喚醒，以完成定時測報、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)遠程設(shè)置：可遠程設(shè)置的參數(shù)有定時自報時段值、本站站址、中心地址，中心手機號、當(dāng)前流量水量、測報間隔、當(dāng)前時間等；

17）環(huán)境監(jiān)控：電池低電壓報警等。

18）工作方式：自報、應(yīng)答；

19）工作電壓：6－7.2VDC；

20）自報模式下靜態(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)、運行情況指示燈；

25）供電范圍：＋5.4V～＋12VDC；

5.4 8003型水位水溫計

水位水溫計用于測量水井水位、水溫，將測量的數(shù)據(jù)通過信號線傳送給遙測終端機。

水位水溫計中內(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。從而使計算公式變?yōu)椋篜=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：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(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：完成遠程數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲和統(tǒng)計分析等功能。

手機APP：實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)查詢，測站管理。