城市水文監(jiān)測雙電路技術方案

技術方案2014年5月26日目錄3665一、系統(tǒng)概述 330055二、總體方案設計 39719三、數(shù)據(jù)監(jiān)測中心 4277101、硬件配置要求 4136242、系統(tǒng)工作原理 4234963、系統(tǒng)優(yōu)越性 49422四、水文信息采集儀 541111、主要技術指標： 5179212、主要配置 574133、工作原理 6199474、外接傳感器技術要求 630982五、各種傳感器介紹 6244331、雨量傳感器 6204652、風向傳感器 7169853、風速傳感器 8209494、氣泡水位計 96137六、系統(tǒng)設備清單及報價 10一、系統(tǒng)概述該系統(tǒng)根據(jù)業(yè)主需求定制，將自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)分發(fā)雙中心（即市政中心與水文局中心），經(jīng)市政中心將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至LED大屏顯示，供電為蓄電池供電，太陽能浮充，交流備用方式，具有性能穩(wěn)定，檢測精度高，無人值守等特點。二、總體方案設計自動觀測站系統(tǒng)主要由四部分組成：1）數(shù)據(jù)監(jiān)測中心；2）GPRS模塊；3）水文信息采集儀：多種類型測控終端，滿足不同的供電、安裝環(huán)境。4）風向、風速、雨量、自動蒸發(fā)等各種傳感器?？傮w設計方案圖，如圖所示：在本系統(tǒng)中，傳感器所測得的雨量、蒸發(fā)、風速、風向數(shù)據(jù)首先存儲在水文信息采集儀中，然后通過GPRS模塊實時地發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收通過上報的數(shù)據(jù)并由專門的軟件處理，形成實時的數(shù)據(jù)變化信息、變化歷史信息及未來變化趨勢等重要信息，從而達到對水庫重點地段及其他場所的完全監(jiān)控和實時測報，保證水庫防汛工作的安全調(diào)度、防汛抗洪科學有效進行。三、數(shù)據(jù)監(jiān)測中心1、硬件配置要求1.1服務器1.2無線傳輸設備：GPRS模塊功能說明：用于與監(jiān)測終端傳輸數(shù)據(jù)，用于遠程維護終端設備。2、系統(tǒng)工作原理2.1水情分中心:通過電腦與GPRS模塊遠端傳來的測量數(shù)據(jù)，完成雨量、蒸發(fā)、風速、風向數(shù)據(jù)的處理、保存等功能。2.2水文信息采集儀:主要是基于HY.YDJ-6的數(shù)據(jù)采集設備及各采集單元的設備、終端數(shù)據(jù)采集設備獲取水情數(shù)據(jù)后通過GPRS模塊發(fā)送給主控中心。2.3GPRS模塊(即數(shù)據(jù)傳輸部分):終端數(shù)據(jù)采集設備與主控中心經(jīng)過GPRS無線網(wǎng)絡通信。系統(tǒng)工作方式主要有：監(jiān)控方式（召測方式）：由主控中心下發(fā)指令，終端響應。監(jiān)視方式（自報方式）：終端定時、定條件（如變幅）向主控中心上報。監(jiān)控/監(jiān)視方式（召測/自報方式）：綜合召測和自報的方式。休眠方式：終端處于不工作狀態(tài)。3、系統(tǒng)優(yōu)越性3.1可靠性高：中心可以與多個監(jiān)測點同時進行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。3.2實時性強：具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。3.3系統(tǒng)建設成本低：無需建設網(wǎng)絡，只需安裝設備即可，建設成本低，也免去了網(wǎng)絡維護費用。3.4系統(tǒng)運營成本低：采用GPRS模塊，只需通信費用，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。3.5傳輸功耗小，適合野外供電環(huán)境：GPRS模塊功耗相當?shù)?，其整體功耗與一臺普通GSM手機相當,平均功耗僅為200毫瓦左右。因此，GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電和蓄電池供電的場合下使用。四、水文信息采集儀HY.YDJ-6水情信息采集儀可用于水文系統(tǒng)、水利工程管理、防汛雨情實時監(jiān)測、人工增雨作業(yè)評估、氣象水文業(yè)務研究等領域。1、主要技術指標：1.1一體化設計：集傳統(tǒng)水文遙測終端機功能與2.5G/3G/4G傳輸功能于一體，實現(xiàn)水文/水資源數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示、控制、報警及傳輸?shù)染C合功能。

1.2工業(yè)級設計：寬溫設計，耐高低溫，耐強電磁干擾。適用于各種惡劣的現(xiàn)場。采用完備的系統(tǒng)保護機制和防掉線機制，保證終端永遠在線。

1.3接口豐富、標準易用：提供1個翻斗式雨量計接口、1個12位格雷碼接口、2個RS232接口、2個RS485接口、1個SDI-12接口、8路模擬量輸入接口（16位AD、支持4-20mA電流或0-5V電壓信號）、4路開關量輸入接口、4路開關量輸出接口（其中2路為繼電器驅(qū)動）。

1.4大容量數(shù)據(jù)存儲空間：提供16MB的數(shù)據(jù)存儲空間，可存儲10年以上的采集數(shù)據(jù)。

1.5多種通信方式：GPRS/CDMA/3G/4G為主傳輸通道、短信為備份傳輸通道；可選北斗、衛(wèi)星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式。

1.6低功耗設計：支持多種工作模式（包括自報式、查詢式、兼容式等），最大限度降低功耗。

1.7本地配置方式：支持液晶/鍵盤配置方式和串口配置方式。

1.8遠程管理功能：支持遠程參數(shù)配置（同時支持平臺配置方式和短信配置方式）、遠程程序升級。提供功能強大的中心管理軟件，方便設備管理（可選）。2、主要配置GPRS模塊 1臺水文信息采集儀 1臺充電控制器 1個避雷器 1個蓄電池 1個金屬防護箱 1套其它配件（空開、端子、線材、附件等）1套3、工作原理GPRS模塊GPRS模塊水文信息采集儀水文信息采集儀各種傳感器各種傳感器4、外接傳感器技術要求輸出類型：4~20mA信號輸出接口或者0~5V信號輸出接口接口類型：RS-232或RS-485接口通訊協(xié)議：由傳感器提供協(xié)議。五、各種傳感器介紹自動氣象觀測系統(tǒng)除了能對系統(tǒng)基本十二要素（大氣溫度，環(huán)境濕度，平均風速風向，瞬時風速風向，降水量，降雨天數(shù)，光照時數(shù)，太陽直接輻射，露點溫度，土壤溫度，土壤熱通量，土壤水分，葉面濕度）進行直接測量外，還可以選配測量水面蒸發(fā)等多種要素。我們著重對于雨量、氣泡水位計、風速和風向四個要素進行介紹。1、雨量傳感器1.1技術參數(shù)：承雨口內(nèi)徑：Φ200mm儀器分辨力：0.5mm（JDZ05-1型）；0.2mm（JDZ02-1型）3）降雨強度測量范圍：0.01～4mm/min4）翻斗計量誤差：≤±4%5）輸出信號方式：磁鋼—干簧管式接點開關通斷信號6）開關接點容量：DCV≤12V，I≤120mA7）接點工作次數(shù)：10000000次8）工作環(huán)境溫度：-10℃～+50℃1.2功能及特點：本儀器翻斗部件支承系統(tǒng)制造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻轉(zhuǎn)靈敏，性能穩(wěn)定，工作可靠。承雨口采用不銹鋼皮整體沖拉而成，光潔度高，滯水產(chǎn)生的誤差小。儀器外殼用不銹鋼制成，防銹能力強，外觀質(zhì)量佳。1.3適用范圍：本儀器廣泛用于全國各氣象水文水利監(jiān)測站，并且批量出口東西方國家。1.4傳感器實物圖，如圖示：2、風向傳感器2.1技術參數(shù)：測量范圍:0°～360°最大允許誤差:±5°分辨力:3°響應靈敏度:0.5m/s(風向標偏轉(zhuǎn)30°時)5）風向輸出:7位格雷碼,5V輸出6）抗風強度:75m/s;7）工作電壓:DC5V8）使用環(huán)境:溫度;-40℃～60℃;濕度;0％RH～100％RH9）最大外形尺寸:550mm×415mm;10）重量:1.8kg2.2功能及特點：1）體積小，重量輕，野外攜帶和安裝極為方便2）檢測精度高，系統(tǒng)采用低功耗環(huán)保節(jié)能設計，數(shù)字處理技術3）量程寬，穩(wěn)定性好4）數(shù)據(jù)信息顯示線性度好，信號傳輸距離長，抗外界干擾能力強5）結(jié)構(gòu)設計合理，外觀質(zhì)量佳，可在野外全天候使用2.3適用范圍：風向傳感器是用于測量風的水平風向的專業(yè)氣象儀器。風向傳感器的感應元件為單板風標，由它驅(qū)動格雷碼碼盤，發(fā)光二極管和光敏三極管組件用來將風標的角位移轉(zhuǎn)換成相應的格雷碼。風向傳感器應用范圍廣泛，如氣象臺站、船舶、石油平臺、環(huán)境保護等方面。2.4傳感器實物圖，如圖示；3、風速傳感器3.1技術參數(shù)：1）使用環(huán)境：-40℃～60℃0%RH～100%RH2）工作電壓：DC12V～15V3）測量范圍：0.3m/s～60m/s4）測量誤差：±0.3m/s（≤10m/s）；±0.03v(>10m/s)5）啟動風速：0.3m/s6）分辨力：0.05m/s7）風速輸出：0Hz～1221Hz;8）抗風強度：75m/s9）外形尺寸:319mm×225mm10）重量:1kg3.2功能及特點：1）體積小巧，攜帶方便，安裝簡捷2）測量精度高，量程寬，穩(wěn)定性好3）結(jié)構(gòu)設計合理，外觀質(zhì)量佳4）數(shù)據(jù)信息線性度好，信號傳輸距離長，抗外界干擾能力強3.3適用范圍：杯式風速傳感器是用三杯旋轉(zhuǎn)架、一個多齒轉(zhuǎn)盤和光電藕合器件作為感應元件，用來將風杯轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與風速成正比的頻率信號。該傳感器廣泛應用于氣象臺站、船舶、機場、石油平臺、環(huán)境保護等方面。3.5傳感器實物圖，如圖示；4、氣泡水位計4.1技術參數(shù)：量程：0-30m精度：±5mm分辨率：1mm/0.1mBar測量間隔：1min-24h輸出：SDI12、4~20mA(0.1%,15Bit)供電：10~30VDC，通常12V/24V功耗：測量間隔1分鐘：320mAh/天測量間隔15分鐘：25mAh/天測管直徑：Φ4mm相對濕度：10~95%尺寸：165mmx205mmx115mm重量：1500g外殼材料：CBS工程塑料保護等級：IP43產(chǎn)地：德國4.2傳感器實物圖，如圖示；系統(tǒng)設備清單序號子目名稱單位數(shù)量品牌型號備注一、觀測場設備清單報價表1雨量監(jiān)測設備及安裝1.1翻斗式雨量計臺1華禹JDZ051.2交流適配器套1220/12V1.3RTU臺1華禹HY.YDJ1.420W太陽能板塊1泰達12V/20W1.536AH免維護蓄電池塊1火箭12V/36AH1.6GPRS模塊個1華禹GT40371.7充電控制器個1鴻德HDPV-A61.8線纜米1002芯屏蔽1.9工控箱個2.0交流適配器塊1220/12V2氣泡水位計監(jiān)測設備及安裝2.1氣泡水位計套1YLNCBS2.2交流適配器套1220/12V2.3RTU臺1華禹HY.YDJ2.440W太陽能板塊1泰達12V/40W2.536AH免維護蓄電池塊1火箭12V/36AH2.6GPRS模塊個1華禹GT40372.7充電控制器個1鴻德HDPV-A62.8工控箱個12.9線纜米1002芯屏蔽3安裝附件13自動氣象站監(jiān)測設備購置及安裝工程3.1RTU臺1華禹HY.YDJ氣象專用3.2風速傳感