雷达水位流量无线测量方案

一、行业背景

随着国民经济的迅猛发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。近年来，国家提出了建设“数字水利”的目标，全面实施水利信息化建设，一方面加快水利工程的信息化进程，提高其建设的效率，另一方面可以将防汛抗旱的工作逐步从被动转为主动，通过完善的预警机制和应急指挥系统，达到最大程度降低灾害影响，在汛期的时候，一些异常状况的图像清晰准确地在第一时间即时传送到监控中心，工作人员可实时地对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视，随时了解现场情况，以便采取相应的预防和补救措施。

基于上述背景的考虑，我公司的水位自动监测预警系统。本系统能将各个地下管道的积水情况及时、自动、准确地上传至监控中心。该系统以单片机为控制核心,集成了先进的系统软件与硬件，利用太阳能供电，采用无线通讯方式。利用该系统,可以实现对各管道段有效自动监测。当监测点的水深超过预设值时，监控中心会发出报警信号，提示中心监控人员采取相应措施。

二、需求分析

现阶段各大部分地下管网已实现的监测系统，采集的数据通过DTU或遥测终端RTU以2G/3G/4G无线网络上传到数据中心，能将采集与无线传输结合起来，实现对管网数据的采集、安全分析，这样能对地下管网的运行情况有直观又方便的检查，有助于采取预防与补救措施。

以此监测需求为例：

监测流量和水位，一但流量或者水位到了警戒线，马上联动报警；

监控现场是否有人进入危险区域、可疑情况；

通过3G/4G网络传输，可部署在偏远区域；

三、系统概述

紧握市场需求，我公司开发出基于2G/3G/4G无线网络的遥测系统，主要用于监视水库、涵闸、河流、矿井、地下管网运行情况，通过2G/3G/4G网络上传到监控中心平台，各种监测信息和现场图像可直观显示在大屏幕上，监控人员能及时监视现场情况，准确判断状态。

无线遥测系统是我司自主研发、具有知识产权的整体解决方案，遥测终端系统广泛应用于各种水利信息化建设领域。

本系统由监测中心、通信网络、前端监测设备、测量设备四部分组成。

监测中心：由服务器、公网专线（或移动专线）、监测系统软件组成

通信网络：GPRS（2G/3G/4G/5G）。

前端监测设备：监测终端。

测量设备:雷达流量计或其它仪表变送器。

四、系统架构

1.前端采集部分

前端采集部分由、RTU、超声波水位计、太阳能供电系统组成。传感器采集的数据经RTU进行编码处理，编码后的数据通过有线/无线网络传输到远程监控中心。

2.传输网络 

    可以采用GPRS/2G/3G/4G、WIFI、有线三种传输方式，三者自动智能切换，保证网络不中断。

3.监控中心

在监控中心安装相应的服务器系统和平台软件，分发数据流和视频流进行监控，统一管理现场设备，并对上传的数据进行处理、统计、分析，供管理决策使用

4.系统互联

为方便本平台和其他系统进行互联，平台软件预留接口，可实现与其它系统的信息共享和联动。

五、系统主要功能

1、数据采集、统计、分析

每15分钟定时采集并上报水位数据。

平台对上传的各种数据进行分析处理，并图表形式展示出来。

2、联动控制

可与第三方系统互联，制定联动预案，实现智能化控制。

3、远程管理维护

系统提供远程管理维护功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备各项参数，实现校时、重新启动、参数配置、软件升级等功能，提高的设备维护效率。

六、系统主要设备（产品特点、性能、技术参数）

1、传感器

1.1功能

雷达水位计是一种采用微波技术的物位探测仪，主要适用于探测江河湖泊等自然水域的水位，也适用于各种水库、蓄水池、污水渠等露天水渠的水位探测。雷达水位计作为一种探测终端，可有效的辅助监控水位变化状态，提供有效的水位信息。

1.2技术参数

2、太阳能

监测站终端设备采用太阳能板浮充蓄电池直流供电方式。为防止蓄电池电压过电或欠压现象，应配置相应的充电控制器进行钳位控制。

太阳能板的功率、蓄电池的容量以及充电控制器，根据以下因素选配：

1）设备功耗，包括守候功耗、工作功耗以及通信设备发送数据的功耗；

2）保证在10~20天连续阴雨天气情况下，能维持蓄电池正常工作1个月；可连续工作不低于2年。

3）在连续阴雨天气后，能在10～20天时间内，将蓄电池充足；

4）当地的日照指数；

5）充电控制器的钳位电压阈值应保证电池充足且不因过充而损坏。

6）蓄电池采用铅酸免维护可充电蓄电池。

7）太阳能板采用单晶硅太阳能电池组件，最大工作电压：17V，开路电压：21V；

 太阳能电池板配制计算方法

电池板配置功率（W）=设备功耗（W）×每天工作时间（小时）×1.2(安全系数)÷[5小时(每天有效工作时间) ×0.6(充电效率)]

蓄电池配置计算方法

蓄电池配置容量（Ah）=设备功耗（W）×每天工作时间（小时）×阴雨天(天数)÷[设备供电电压(V) ×0.6(供电效率)] 

3、通讯平台及系统运行分析

3.1通讯平台

公网专线系统通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。要求排水管理处监控中心具备宽带（类型：光纤、ADSL等），并具有一个Internet网络上的固定IP。泵站监测点终端中GPRS无线数据传输器内配置一张开通GPRS功能的SIM卡。

终端通过其内部的GPRS无线数据传输器与监测中心服务器组成一个通信网络，实现系统的远程数据传输。

公网专线组网适用于监测点数量多，数据传输频率高、实时性要求强的系统。

3.2系统运行分析

3.2.1 终端GPRS流量统计

3.2.2 系统运行费用

月运行费用 = （监测中心宽带月租 + 固定IP月租） + 单个测点数据卡月租×测点数量

七、RTU介绍

遥测终端是集GPRS/4G/WIFI无线传输、传统RTU功能于一体，实现水文/水资源等数据采集、存储、显示、控制、报警、无线传输、远程监控等功能。

产品采用高性能的工业级32 位通信处理器和工业级无线模块，本地超大容量数据安全存储，提供翻RS232、RS485、模拟量输入、开关量输入和开关量输出接口，可满足各种不同水文/水资源及其它应用需求。

1、符合规约

遵循《水资源监测数据传输规约》和《水文监测数据通信规约》；

2、产品功能

具有多种接口，可外接水位计、雨量筒、流量计、流速仪等传感器；

定时采集并上报、加报雨量、水位、流量、水质等涉水数据；

本地存储雨量、水位、流量、水质和其它数据； 

支持电池电压上报功能；

远程查询本地历史数据；

内置RTC，支持定时重启、定时开关机功能；

异常掉电和低电压电源保护功能，保证突然掉电数据不易被破坏；

硬盘可拆卸，也可以通过USB线直接挂载硬盘，在电脑上实现硬盘上的数据的快速导出及预览；

支持多种升级方式：本地U盘升级、本地web升级、远程升级；

支持多种设备参数配置方式：本地UI配置、本地网络配置、平台远程配置等；

丰富的指示灯，可快速掌握机器运行状态；

支持GPRS/4G网络、WIFI和有线LAN三链路网络智能切换功能，可实现按预设值优先级进行切换；

3.SIM卡安装

⑴、用一个十字螺丝刀或其他合适工具按压SIM卡座黄色开关，卡座抽屉会弹出一点

(2)、取出SIM卡抽屉

(3)、将SIM卡装进抽屉，注意SIM卡带芯片的面对着自己，SIM卡缺口对着抽屉缺口

(4)、将SIM卡抽屉推入卡座

八、系统优势

针对严苛的水利室外应用环境设计

宽温设计：-35～75℃

宽压设计：9V～36V

具备欠压、过压、过流、反接、短路、浪涌等电路保护功能

SIM卡/TF卡防盗设计

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