城市水文监测双电路技术方案

技术方案2014年5月26日目录3665一、系统概述 330055二、总体方案设计 39719三、数据监测中心 4277101、硬件配置要求 4136242、系统工作原理 4234963、系统优越性 49422四、水文信息采集仪 541111、主要技术指标： 5179212、主要配置 574133、工作原理 6199474、外接传感器技术要求 630982五、各种传感器介绍 6244331、雨量传感器 6204652、风向传感器 7169853、风速传感器 8209494、气泡水位计 96137六、系统设备清单及报价 10一、系统概述该系统根据业主需求定制，将自动监测站数据分发双中心（即市政中心与水文局中心），经市政中心将数据转发至LED大屏显示，供电为蓄电池供电，太阳能浮充，交流备用方式，具有性能稳定，检测精度高，无人值守等特点。二、总体方案设计自动观测站系统主要由四部分组成：1）数据监测中心；2）GPRS模块；3）水文信息采集仪：多种类型测控终端，满足不同的供电、安装环境。4）风向、风速、雨量、自动蒸发等各种传感器。总体设计方案图，如图所示：在本系统中，传感器所测得的雨量、蒸发、风速、风向数据首先存储在水文信息采集仪中，然后通过GPRS模块实时地发送到监控中心，监控中心接收通过上报的数据并由专门的软件处理，形成实时的数据变化信息、变化历史信息及未来变化趋势等重要信息，从而达到对水库重点地段及其他场所的完全监控和实时测报，保证水库防汛工作的安全调度、防汛抗洪科学有效进行。三、数据监测中心1、硬件配置要求1.1服务器1.2无线传输设备：GPRS模块功能说明：用于与监测终端传输数据，用于远程维护终端设备。2、系统工作原理2.1水情分中心:通过电脑与GPRS模块远端传来的测量数据，完成雨量、蒸发、风速、风向数据的处理、保存等功能。2.2水文信息采集仪:主要是基于HY.YDJ-6的数据采集设备及各采集单元的设备、终端数据采集设备获取水情数据后通过GPRS模块发送给主控中心。2.3GPRS模块(即数据传输部分):终端数据采集设备与主控中心经过GPRS无线网络通信。系统工作方式主要有：监控方式（召测方式）：由主控中心下发指令，终端响应。监视方式（自报方式）：终端定时、定条件（如变幅）向主控中心上报。监控/监视方式（召测/自报方式）：综合召测和自报的方式。休眠方式：终端处于不工作状态。3、系统优越性3.1可靠性高：中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。3.2实时性强：具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。3.3系统建设成本低：无需建设网络，只需安装设备即可，建设成本低，也免去了网络维护费用。3.4系统运营成本低：采用GPRS模块，只需通信费用，从而实现了系统的低成本通信。3.5传输功耗小，适合野外供电环境：GPRS模块功耗相当低，其整体功耗与一台普通GSM手机相当,平均功耗仅为200毫瓦左右。因此，GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电和蓄电池供电的场合下使用。四、水文信息采集仪HY.YDJ-6水情信息采集仪可用于水文系统、水利工程管理、防汛雨情实时监测、人工增雨作业评估、气象水文业务研究等领域。1、主要技术指标：1.1一体化设计：集传统水文遥测终端机功能与2.5G/3G/4G传输功能于一体，实现水文/水资源数据的采集、存储、显示、控制、报警及传输等综合功能。

1.2工业级设计：宽温设计，耐高低温，耐强电磁干扰。适用于各种恶劣的现场。采用完备的系统保护机制和防掉线机制，保证终端永远在线。

1.3接口丰富、标准易用：提供1个翻斗式雨量计接口、1个12位格雷码接口、2个RS232接口、2个RS485接口、1个SDI-12接口、8路模拟量输入接口（16位AD、支持4-20mA电流或0-5V电压信号）、4路开关量输入接口、4路开关量输出接口（其中2路为继电器驱动）。

1.4大容量数据存储空间：提供16MB的数据存储空间，可存储10年以上的采集数据。

1.5多种通信方式：GPRS/CDMA/3G/4G为主传输通道、短信为备份传输通道；可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式。

1.6低功耗设计：支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。

1.7本地配置方式：支持液晶/键盘配置方式和串口配置方式。

1.8远程管理功能：支持远程参数配置（同时支持平台配置方式和短信配置方式）、远程程序升级。提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理（可选）。2、主要配置GPRS模块 1台水文信息采集仪 1台充电控制器 1个避雷器 1个蓄电池 1个金属防护箱 1套其它配件（空开、端子、线材、附件等）1套3、工作原理GPRS模块GPRS模块水文信息采集仪水文信息采集仪各种传感器各种传感器4、外接传感器技术要求输出类型：4~20mA信号输出接口或者0~5V信号输出接口接口类型：RS-232或RS-485接口通讯协议：由传感器提供协议。五、各种传感器介绍自动气象观测系统除了能对系统基本十二要素（大气温度，环境湿度，平均风速风向，瞬时风速风向，降水量，降雨天数，光照时数，太阳直接辐射，露点温度，土壤温度，土壤热通量，土壤水分，叶面湿度）进行直接测量外，还可以选配测量水面蒸发等多种要素。我们着重对于雨量、气泡水位计、风速和风向四个要素进行介绍。1、雨量传感器1.1技术参数：承雨口内径：Φ200mm仪器分辨力：0.5mm（JDZ05-1型）；0.2mm（JDZ02-1型）3）降雨强度测量范围：0.01～4mm/min4）翻斗计量误差：≤±4%5）输出信号方式：磁钢—干簧管式接点开关通断信号6）开关接点容量：DCV≤12V，I≤120mA7）接点工作次数：10000000次8）工作环境温度：-10℃～+50℃1.2功能及特点：本仪器翻斗部件支承系统制造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻转灵敏，性能稳定，工作可靠。承雨口采用不锈钢皮整体冲拉而成，光洁度高，滞水产生的误差小。仪器外壳用不锈钢制成，防锈能力强，外观质量佳。1.3适用范围：本仪器广泛用于全国各气象水文水利监测站，并且批量出口东西方国家。1.4传感器实物图，如图示：2、风向传感器2.1技术参数：测量范围:0°～360°最大允许误差:±5°分辨力:3°响应灵敏度:0.5m/s(风向标偏转30°时)5）风向输出:7位格雷码,5V输出6）抗风强度:75m/s;7）工作电压:DC5V8）使用环境:温度;-40℃～60℃;湿度;0％RH～100％RH9）最大外形尺寸:550mm×415mm;10）重量:1.8kg2.2功能及特点：1）体积小，重量轻，野外携带和安装极为方便2）检测精度高，系统采用低功耗环保节能设计，数字处理技术3）量程宽，稳定性好4）数据信息显示线性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强5）结构设计合理，外观质量佳，可在野外全天候使用2.3适用范围：风向传感器是用于测量风的水平风向的专业气象仪器。风向传感器的感应元件为单板风标，由它驱动格雷码码盘，发光二极管和光敏三极管组件用来将风标的角位移转换成相应的格雷码。风向传感器应用范围广泛，如气象台站、船舶、石油平台、环境保护等方面。2.4传感器实物图，如图示；3、风速传感器3.1技术参数：1）使用环境：-40℃～60℃0%RH～100%RH2）工作电压：DC12V～15V3）测量范围：0.3m/s～60m/s4）测量误差：±0.3m/s（≤10m/s）；±0.03v(>10m/s)5）启动风速：0.3m/s6）分辨力：0.05m/s7）风速输出：0Hz～1221Hz;8）抗风强度：75m/s9）外形尺寸:319mm×225mm10）重量:1kg3.2功能及特点：1）体积小巧，携带方便，安装简捷2）测量精度高，量程宽，稳定性好3）结构设计合理，外观质量佳4）数据信息线性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强3.3适用范围：杯式风速传感器是用三杯旋转架、一个多齿转盘和光电藕合器件作为感应元件，用来将风杯转速转换成与风速成正比的频率信号。该传感器广泛应用于气象台站、船舶、机场、石油平台、环境保护等方面。3.5传感器实物图，如图示；4、气泡水位计4.1技术参数：量程：0-30m精度：±5mm分辨率：1mm/0.1mBar测量间隔：1min-24h输出：SDI12、4~20mA(0.1%,15Bit)供电：10~30VDC，通常12V/24V功耗：测量间隔1分钟：320mAh/天测量间隔15分钟：25mAh/天测管直径：Φ4mm相对湿度：10~95%尺寸：165mmx205mmx115mm重量：1500g外壳材料：CBS工程塑料保护等级：IP43产地：德国4.2传感器实物图，如图示；系统设备清单序号子目名称单位数量品牌型号备注一、观测场设备清单报价表1雨量监测设备及安装1.1翻斗式雨量计台1华禹JDZ051.2交流适配器套1220/12V1.3RTU台1华禹HY.YDJ1.420W太阳能板块1泰达12V/20W1.536AH免维护蓄电池块1火箭12V/36AH1.6GPRS模块个1华禹GT40371.7充电控制器个1鸿德HDPV-A61.8线缆米1002芯屏蔽1.9工控箱个2.0交流适配器块1220/12V2气泡水位计监测设备及安装2.1气泡水位计套1YLNCBS2.2交流适配器套1220/12V2.3RTU台1华禹HY.YDJ2.440W太阳能板块1泰达12V/40W2.536AH免维护蓄电池块1火箭12V/36AH2.6GPRS模块个1华禹GT40372.7充电控制器个1鸿德HDPV-A62.8工控箱个12.9线缆米1002芯屏蔽3安装附件13自动气象站监测设备购置及安装工程3.1RTU台1华禹HY.YDJ气象专用3.2风速传感