雨量水位遥测系统技术方案 

北京聚英翱翔电子有限公司
2012.07.20
一、 系统概述
 
       为了服务我国的水文事业,使面广量大的雨量测验实现自动测量、自动存储、并由计算机进行年终资料整编,建立水文数据库。根据各水文站的实际需要,我公司研制开发了全自动雨量水位遥测系统
全自动雨量水位遥测系统设计合理,计数准确,存储可靠,外形美观,操作使用方便,可以通过后台电脑设置各种参数和接收数据(即时雨量,整点雨量等)。电池采用可充电蓄电池,容量大,可靠性高。
      数据中心配备专用数据处理软件,该软件可直接安装在win7/windows xp/98/2000下,使用简单,操作方便,人机对话直观,易学易懂,处理雨量数据速度快。打印的雨量年终整编表符合水文年鉴规定。
 
二、 总体方案设计
 
       全自动雨量水位遥测系统系统主要由四部分组成:
         1)数据监测中心;
         2)无线数据传输通信平台;
         3)遥测终端机:多种类型测控终端,满足不同的供电、安装环境。
         4)雨量、水位等各种传感器。
        总体设计方案图,如图所示:
雨量水位遥测系 统 技术方案

全自动雨量水位遥测系统系统设计图
 
        本系统通讯主要采用GPRS方式。借助移动公司GPRS网络平台传输数据,只要有GPRS信号的地方就可以进行无线传输,对于GPRS信号不强的地方还可以采用短信方式通讯。在监测中心配置服务器,安装全自动雨量水位遥测系统监测管理系统软件;在各监测点安装遥测终端机,监测风向、风速、温度、湿度、露点、气压、雨量、太阳辐射、光合有效辐射等数据,终端机配置一张数据卡(可在当地移动公司办理),通过GPRS网络平台将监测数据传输至监测中心,在软件界面上显示出来。
 
三、 系统组成
 
       1. 数据监测及控制中心
雨量监控站
 
      2、硬件设备

         2.1  服务器
         2.2  打印机
         2.3  无线传输设备:GPRS无线数据传输器简称GPRS无线数传终端
                功能说明:用于与监测终端传输数据,对数据进行采集和整理,用于远程维护并控制终端设备。
         2.4  无线数据传输通信平台,拓扑图如下:

无线数据传输通信平台

               各型变送器采集回来的各项参数,由RTU远程测控终端通过GPRS网络无线传输到Internet,再由服务器进行接收。
     3、远程测控终端
               多款远程测控终端,满足不同工作环境和客户需求;
     4、传感器
           4.1、雨量传感器
           本方案采用翻斗式雨量计。翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器,感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成;记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。其工作原理为:雨水由最上端的承水口进入承水器,落入接水漏斗,经漏斗口流入翻斗,当积水量达到一定高度(比如0.1毫米)时,翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒,都使开关接通电路,向记录器输送一个脉冲信号,记录器控制自记笔将雨量记录下来,如此往复即可将降雨过程测量下来。
 
             传感器实物图:
 
传感器实物图

            4.2、水位计
                     水位计主要有浮子式水位计,雷达式水位计,气泡式水位计,超声波水位计等。 
                    本方案采用超声波水位计。超声波水位计适用于江河、湖泊、水库、河口、渠道、船闸及各种水工建筑物处水位测量。因此可用作水位数据采集系统和水文自动测报系统的传感器。
                    特点:
                        1)非接触测量,不受水体污染,不破坏水流结构 
                        2)不需建造测井,节省土建投资 
                        3)无触点开关元器件 
                        4)法兰或螺纹连接,安装方便 
                        5)无机械磨损,稳定耐用 
                        6)供电电源和输出信号使用同一根两芯线缆 
                        7)自动温度补偿和压力校正 
 
            4.3、传感器实物图:
传感器实物图

                                                                                                           超声波水位计

四、 远程测控终端RTU
        功能特点:
             1、实时测量瞬时降雨量和总降雨量,采集数据并上传到控制中心。  可以采用两种工作方式,交流电源供电、太阳能电池板供电,第二种平时待机休眠,当雨量到达一定数值唤醒RTU或者由控制中心发送指令,启动终端。
             2、采集降雨数据的同时,还可以根据不同需要安装其他传感器,如温度传感器、光照传感器等;
             3、采用GPRS无线数传终端发送数据,只要有手机信号的地方就可以工作;
             4、终端RTU还可以根据客户需求提供一些特殊订制的功能,例如通过AD口向外供电等。
 
五、 系统设备清单
 
     1、监测中心系统设备清单

设备名称
1 服务器(4核Intel Xeon3.0GHz×2/ DDR2内存4GB/热插拔SAS 硬盘3*300G,1万转/SAS RAID卡/DVD/双千兆以太网接口/电源数量2)
2 打印机(黑白激光 A3)
3 操作系统软件(正版)
4 数据库(正版)
5 防火墙软件
6 RTU远程测控终端
7 远程监测系统软件
8 SIM数据卡
               


       2、全自动雨量水位遥测系统子站设备清单
          
序号 设 备 名 称
1 水位传感器
2 雨量传感器
3 水位遥测终端机
4 蓄电池
5 太阳能电池板及支架
6 翻斗雨量计站底座
7 GPRS模块
8
SIM数据卡


         雨量计参数
 
             技术参数:
             ※测量范围:0~4mm/min(可在<8mm/min条件下正常工作)
             ※测量误差:±3%(测试雨强2mm/min)
             ※分 辨 率:0.2mm
             ※工作温度:0~80℃(传感器) -40~80℃(记录仪)
             ※承水口径:φ200mm+0.6mm 外刃口角度45度

        风速计参数
            
            供电电压:12~24V DC
            精 度:±1m/s
            启动风力:0.2 m/s
            量 程:0~60 m/s


        风向计参数
 
           测量参数
           ※量程:0 ~360°(分16个固定风向值,其中“北”由传感器上的箭头标志标出)
           ※电压信号:0.4 ~ 2.0 V(波动范围±40mV )
           ※电流信号:4 ~ 20 mA(波动范围±0.4mA)
           ※转换公式:风向典型值=(I-4)/1.06666 电压型= (V-0.4)/ 0.106666
           其中电压型对应表格如下所示:(使用时可通过查表法或直接运算求得风向值)
 
           北 东北偏北 东北 东北偏东
           400±40mV 50±40mV 613±40mV 720±40mV
           东 东南偏东 东南 东南偏南
           826±40mV 933±40mV 1040±40mV 1146±40mV
           南 西南偏南 "西南 西南偏西
          1253±40mV 1360±40mV 1466±40mV 1573±40mV
           西 西北偏西 西北 西北偏北
          1680±40mV 1786±40mV 1893±40mV 2000±40mV
 
          电流型4-19ma代表16个方向,依次递增1ma


 
注:本方案由北京聚英翱翔电子有限公司版权所有,禁止转载。