城市排管网非接触式水位监测系统

2021-12-13 13:38:06让卖家联系我

城市排管网非接触式水位监测系统

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城市排水管网承担着城市防汛排涝、污水收集和输送的任务，是重要的城市基础设施之一，它关系到社会经济稳定发展和人民生活的安定,在保障城市发展和安全运行中发挥着重要的作用。

利用现代信息技术和监测手段，建设智慧城市，是当今世界城市发展的趋势，更是生态文明建设的重要内容。随着河长制、治水提升、海绵城市建设等新策略先后实施，水务管理的精细化、业务协通化的能力得到不断提升。同时，新时代的发展对水务的智慧化也提出了更高的要求。因此，对城市雨污排水系统不仅要建设好，而且要采取有效的监测手段，保护城区的生态环境显得尤为重要。

通过排水管网系统可以实现对管网分布信息的查询，通过排水管网系统可以实现对排水管网数据的监测和采集，而智慧排水信息系统可以与排水系统、排水泵站自动监控系统、城市河道管理系统等共享数据信息，并处理分析数据，实现对排水管网运行状态的评估、预测，进而完成对排水管网科学有效的调度管理。

本文主要介绍一种雷达水位监测方案，非接触式测量无惧井内垃圾。

1、管网雷达水位监测站系统设计

1.1 结构组成

雷达水位监测站主要由带有控制、通讯和供电功能的锂电池供电系统（含RTU）、雷达水位计和安装支架组成。

1.2 主要功能特点

雷达水位监测站所采用的雷达水位计的波束角仅有8°，可以明显有效减少井壁和井内金属脚踏等所造成多径干扰，可有效监测7m范围内的窨井水位。除了监测水位的基本功能外，同时还具有控制、传输、储存、报警等功能。

量程：7m；
精度范围：±3mm；
低功耗，6~24V宽电压供电；
测量中无需人工介入，可长期无人值守，自动测量；
结构简单、读数便捷、安装维护方便、携带方便、无机械磨损、寿命长；
带温度补偿功能，可在温差较大的环境下使用，精度高，适应性强；
非接触式连续测量，不受水体污染，不破坏水流结构，精度高，适应性强；
通信功能：支持GPRS,3G,4G，短消息，卫星，433，以太网等多种通信方式；
工作模式：支持实时在线以及定时唤醒等工作方式；
采集功能：水位、雨量、温湿度、水文、流速、流量、风速风向、闸位、电池电压等数据，其它传感可定制；
远程管理功能：支持远程配置，远程升级，远程重启等远程维护功能；
存储功能：自带flash存储以及TF卡，可永久存储历史数据，掉电不丢失；
本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，数据查询，历史数据导出；
支持多3个中心，可实现“一包多投”功能；
支持最高256GB容量TF卡，可作为海量数据存储器使用；
支持主备信道切换，以及GPRS短信同时上报（短信内容格式可定制）。

1.3 安装方式

雷达水位计通过易拆卸的安装支架安装在检查井的中间位置且位于井盖正下方即可，同时需要保证雷达水位计水平安装。如下图所示，此种安装方式易于RTU的通讯和后期维护时更换电池。安装支架采用不锈钢材质，采用模块化设计。

图 5窨井安装示意图

图 6安装现场

雷达水位计技术参数：

测量范围（水深）	7m	精度	±3mm
天线发射角度（水平和垂直）	8°	电源	DC6V~24V
平均功耗	≤30mW	信号接口	RS485（Modbus）
防护等级	IP68	工作温度	-35~80℃（不结冰）
存储温度	-35℃~70℃	外壳材质	铝合金
安装方式	螺纹	外形尺寸	φ68mm；H90mm

锂电池供电系统技术参数

数据接口	3路开关量输入接口、2路4-20mA模拟量输入接口、2路RS485接口、2路电源输出接口、1路继电器输出接口
无线通信模块	支持GPRS,3G,4G，短消息，卫星，433，以太网等多种通信方式；支持向三路以上地址发送含不同登录信息的数据功能
处理器	32位工业级
内存	16M，支持最大256G TF卡
指示灯	网络指示灯、WiFi开关指示灯、运行指示灯、报警指示灯
按键	电源按键、WiFi按键
工作温度	-30~65°C
储存温度	-30~65°C
工作湿度	0~95% RH
外壳材质	ABS

雷达水位计使用声波反射原理测量水位，适用于水库、管道、闸道、渠道、河道、及各种水工建筑物处水位测量。可用作水位数据采集和水文自动测报系统传感器。可配合遥测终端机使用，远程监测。

雷达水位计与同类产品相比，具有性能可靠、运行稳定、适用范围广等点，即使在偏远山区，或者气候恶劣的条件下也能实现全天候工作。测量稳定可靠，不受风速、温度、蒸汽等条件影响。非接触式连续测量，不受水体污染，不破坏水流结构，精度高，适应性强。灌区明渠水位监测，城市供水，排污水位监测，管道(井)水位监测。工作温度范围广，可在温差较大的环境下使用。雷达水位计发射电磁波，电磁波遇到被测液位表面被反射回来，反射回波被接收并转换成电信号。水位计会测量电磁波的发射和接收时间差T，以及空气中传播速度常数C，通过公式计算出水位计与液面之间的距离L1= CxT/2，输出的水位值 H=L1-L2。(L1为渠底或管道底部至水位计的高度，简称雷达水位计安装高度。)

本项目旨在排水管网中建设非接触式雷达流量监测系统，重点监测城市排水管道内污水和雨水的流速、流向、水位及流量等信息，并通过无线通讯方式将监测数据实时发送到综合管理平台，在平台中进行数据分析评估以及展示。

随着智慧市政的推行，市政部门为了监测城市排水管网运行情况，需要对排水管道水位流量进行实时监测，通过对水位流量数据分析即可分辨出管道内的淤积、过载、溢流、异常水入渗等问题。多普勒超声波流量计可以很好的适应井下安装环境，目前在各大城市管网监测中有大量应用，多普勒超声波流量计可同时监测管网水位、瞬时流量、累计流量等参数，真正做到一机多能。

AMT-LSX-1多普勒超声波流量计是采用双波束多普勒原理同步测量水的流速、水位、温度和流量的在线式流量测量仪器。接触式流量计要保证流量的准确度，首先要保证流速和水位测量的精度和稳定性。针对传统静压式水位计精度低、高流速下稳定性差的问题，AMT-LSX-1多普勒流量计采用了双声道测深技术测量水位，保证了高流速下的水位高精度测量和稳定输出。AMT-LSX-1可结合水力模型编程计算非满管中的瞬时流量并无需外挂二次仪表。该流量计可配合计算机、数据无线传输等设备组成流量自动测量系统，可实现流量远程在线监测。

系统组成

实现对园区企业的排污量、水质等数据进行实时监测。根据现场实际情况，供电方式可采用市电或太阳能加蓄电池方式；通讯方式可采用有线或无线，本方案使用4G无线方式，已预配流量卡，安装便捷，使用方便。

硬件产品的参数及性能指标

多普勒超声波流量计

多普勒超声波流量计测量原理：多普勒超声波流量计流速测量基于多普勒效应，探头斜向上发出一束超声波，超声波在流体中传播，流体中会含有气泡或者颗粒等杂质（可以认为流体中的杂质和水流的速度一致），当超声波接触到流体中的杂质时会使反射的超声波产生多普勒频移Δf，多普勒频移Δf正比于流速。通过测量多普勒频移Δf即可测量出流体的流速。

技术参数：

测量范围（流速）	0.02~5m/s	精度	1.0%±1cm/s
分辨率	1mm/s	测量范围（水深）	0m~10m
精度	±1cm	分辨率	1mm
测量范围（温度）	-10℃~60℃	精度	±0.5℃
分辨率	0.1℃	测量范围（流量）	0.001m/h~999999999 m/h（根据断面可以增加）
精度	±3%（根据断面流态有所不同）	分辨率	0.0001 m/s

遥测终端机

产品特点：

通信功能：支持GPRS，4G， 433，以太网等多种通信方式。
工作模式：支持实时在线以及定时唤醒等工作方式。
采集功能：水位，雨量，温湿度，水文，流速，流量，风速风向，闸位，电池电压等数据，其它传感可定制。
图片抓拍功能：支持4个工业相机抓拍上传。
远程管理功能：支持远程配置，远程升级，远程重启等远程维护功能。
报警功能：水位雨量，门限报警。
存储功能：自带flash存储以及TF卡，可永久存储历史数据，掉电不丢失。
本地配置：本地支持USB以及WIFI配置，数据查询，历史数据导出。
支持多3个中心，可实现“一包多投”功能
支持最高256GB容量TF卡，可作为海量数据存储器使用。
宽电压设计，具有反接保护和短路保护功能。
所有输入输出端口采用抗雷击设计，可省缺外置防雷保护模块。
支持主备信道切换，以及GPRS短信同时上报（短信内容格式可定制）。
安全报警功能：支持柜门开启报警。

技术参数：

硬件配置	2路RS485接口，1路TTL串口（可用作IO接口，外接单总线温湿度传感器，控制继电器等），SDI接口，1路IO接口，1路脉冲输入接口，1路脉冲雨量计接口，2路模拟量4-20mA接口，1路以太网接口（可外接多种转换模块），2路12V可控电源输出，1路5V可控电源输出
存储容量	16M，支持最大256G TF卡
供电电压	6~24V
功耗	待机电流<1Ma（12V）
工作电流	6Ma<（12V）
工作环境	温度-30~60℃，湿度：<95%(无凝露)