地下水水位監(jiān)測系統(tǒng)方案
一、概述
地下水資源較地表水資源復(fù)雜，因此地下水本身質(zhì)和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運移規(guī)律不能直接觀察，同時，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。因此準確開發(fā)保護地下水就必須依靠長期的地下水監(jiān)測，及時掌握動態(tài)變化情況。
二、系統(tǒng)解決方案
2.1系統(tǒng)概述
地下水水位監(jiān)測系統(tǒng)依托中國移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，工作人員可以在監(jiān)測中心查看地下水的水位、溫度、電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)。監(jiān)測中心的監(jiān)測管理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程采集、遠程監(jiān)測,監(jiān)測的所有數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫，生成各種報表和曲線。
2.2系統(tǒng)組成
地下水水位監(jiān)測系統(tǒng)由四部分組成：監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、微功耗測控終端、水位監(jiān)測記錄儀。
2.3系統(tǒng)拓撲圖
2.4地下水水位監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測中心
2.4.1中心軟件系統(tǒng)概述
該軟件是地下水監(jiān)測系統(tǒng)專用軟件，采用B/S結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)管理員負責(zé)管理，領(lǐng)導(dǎo)者或其它工作人員經(jīng)授權(quán)后可在自己的計算機上通過局域網(wǎng)訪問服務(wù)器，可進行權(quán)利范圍內(nèi)的操作。如果需要，該軟件可以在INTERNET公網(wǎng)上發(fā)布，被授權(quán)者在任何地方的計算機上都可以通過INTERNET公網(wǎng)訪問和操作該系統(tǒng)。
該軟件采用模塊結(jié)構(gòu)，主要包括兩大模塊：一個是人機界面、另一個是通訊前置機。每個模塊又由若干小模塊組成。通訊前置機軟件主要負責(zé)監(jiān)控中心與現(xiàn)場設(shè)備的通信，它具有強大的兼容性，可支持任何廠家生產(chǎn)的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信產(chǎn)品，支持多種通信方式共存一個系統(tǒng)。人機界面包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、遠程操作、人工錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)報表、數(shù)據(jù)分析、地圖管理等多項內(nèi)容，可根據(jù)不同客戶的不同需求設(shè)計組合成個性化的監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件。
2.4.2監(jiān)測中心配置
硬件：
中心具備寬帶網(wǎng)絡(luò)（類型：光纖、網(wǎng)線、ADSL等），并綁定固定IP。
一臺專用計算機，放在機房，作為固定IP服務(wù)器，將服務(wù)器操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)監(jiān)控軟件裝在里面，存貯數(shù)據(jù)，保證其24小時在線。
軟件：
操作系統(tǒng)軟件：推薦Windows 2003 Server with sp2
數(shù)據(jù)庫軟件：推薦Microsoft SQL Server 2000 SP4，作為系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的軟件平臺。
地下水監(jiān)測系統(tǒng)軟件：完成遠程數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲和統(tǒng)計分析等功能。
2.4.3、地下水監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件功能介紹
◆軟件主界面
開機界面顯示地圖，地圖上每個地下水監(jiān)測點的位置以圓點顯示，紅色代表故障，綠色代表正常，鼠標放置圓點位置時，顯示該測點的水位、水溫等數(shù)據(jù)。
◆基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
基礎(chǔ)信息為用戶填寫的監(jiān)測點的信息，包括城市信息，區(qū)縣信息，單位信息，到每一個監(jiān)測點的信息，可在測點信息里面上傳圖像，作為對該監(jiān)測點周圍環(huán)境的備份。
◆遠程監(jiān)控
點擊“遠程操作”按鈕，可進入到監(jiān)測點的詳細界面查看該測點的詳細數(shù)據(jù)。
◆數(shù)據(jù)報表
用戶可以根據(jù)實際情況生成日報表、月報表、年報表以及任意時間段的水位及溫度曲線。
2.5通訊網(wǎng)絡(luò)
中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高、通信質(zhì)量可靠、誤碼率低、運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸實時性、安全性和可靠性高、安裝調(diào)試簡單方便，按信息流量計費，用戶使用成本比較低。
本系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)采用中國移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet公網(wǎng)。要求監(jiān)控中心具備寬帶（類型：光纖、網(wǎng)線、ADSL等），并具有一個Internet網(wǎng)絡(luò)上的固定IP。監(jiān)測點測控終端內(nèi)部配置GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，模塊內(nèi)安裝一張開通GPRS功能的SIM卡。
測控終端通過其內(nèi)部的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與監(jiān)控中心服務(wù)器組成一個通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸。
網(wǎng)絡(luò)運行費用：
監(jiān)測中心：需支付寬帶使用費用，具體費用標準請在當?shù)叵嚓P(guān)部門咨詢。
監(jiān)測點現(xiàn)場：每個監(jiān)測點的SIM卡的通訊費用（數(shù)據(jù)通信費,以河北為例，具體收費標準請咨詢當?shù)匾苿庸荆?/DIV>
子站：5元/月（30M）
子站每月總通信費：5*現(xiàn)場監(jiān)測點數(shù)量
2.6現(xiàn)場監(jiān)測點水位監(jiān)測終端
由于水位監(jiān)測點現(xiàn)場大多數(shù)都在野外，現(xiàn)場沒有供電電源，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測點的數(shù)據(jù)上報頻率，供電方式有太陽能供電跟鋰電池供電兩種方案可選。數(shù)據(jù)上報比較頻繁時使用太陽能供電，數(shù)據(jù)上報不頻繁時使用鋰電池供電。
2.6.1鋰電池供電方案
適用于沒有站房的監(jiān)測井，內(nèi)置1組鋰電池組作為工作電源，特別適合于沒有外部電源供電的現(xiàn)場環(huán)境，微功耗設(shè)計，鋰電池組可以正常工作2-5年。
※注：電池有效壽命為5年，實際使用壽命與取決于無線通訊次數(shù)（大于等于1萬次無線通訊）。
地下水監(jiān)測井施工造示意圖（僅供參考）
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主機 |
數(shù)量 |
備注 |
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微功耗監(jiān)測終端
（電池供電） |
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主要配置：
微功耗無線數(shù)據(jù)終端
鋰電池組（4節(jié)3.6V鋰電池） |
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選擇條件 |
現(xiàn)場手機信號必須好 (移動),可將設(shè)備安裝到監(jiān)測井里面. |
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工作方式及特點 |
1）微功耗設(shè)計，采用定時采集、定時上報工作模式，可以將多次采集的數(shù)據(jù)一次性上報。
舉例：1小時采集一次，1天上報1次，即：1小時采集1次數(shù)據(jù)并存儲在設(shè)備歷史記錄區(qū)，24小時一次性上報24條數(shù)據(jù)記錄。
自動與時間服務(wù)器進行時間同步，保證了與監(jiān)測中心服務(wù)器時間的一致性。
自動檢測歷史記錄上報是否成功，保障歷史記錄不會丟失。
5年內(nèi)，支持1萬次無線數(shù)據(jù)傳輸。 |
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施工部分 |
直接安裝，外露線纜做好隱線工作 |
2.6.2太陽能電源供電方案
使用太陽能供電適用于有站房的監(jiān)測井，太陽能電源分為三部分，太陽能光電池板、太陽能充電控制器、鉛酸蓄電池。根據(jù)現(xiàn)場用電設(shè)備（包含微功耗測控終端與現(xiàn)場采集設(shè)備）的功率來選擇光電池板的大小與蓄電池的容量。下面為計算方法。
太陽能板配制計算方法：
電池板配置功率（W）=設(shè)備功耗（W）×每天工作時間（小時）×1.2(安全系數(shù))÷[5小時(每天有效工作時間) ×0.6(充電效率)]
蓄電池配置計算方法:
蓄電池配置容量（Ah）=設(shè)備功耗（W）×每天工作時間（小時）×陰雨天(天數(shù))÷[設(shè)備供電電壓(V) ×0.6(供電效率)]
當蓄電池電量消耗時，可通過太陽能電池補充電量，達到綠色環(huán)保，能量循環(huán)使用的效果
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主機 |
數(shù)量 |
備注 |
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微功耗監(jiān)測終端
（太陽能供電） |
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主要配置：
1）微功耗無線數(shù)據(jù)終端
2）20AH蓄電池一塊(容量根據(jù)實際選擇)
3）20W太陽能電池板一個，充電器一個(容量根據(jù)實際情況選擇)
4）防護箱 |
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選擇條件 |
現(xiàn)場手機信號必須好(移動
安置場所最好在站房內(nèi),保證設(shè)備的安全.或者在安全的場所里架一個桿子,將無線通訊部分掛在上面。 |
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工作方式及特點 |
1）微功耗設(shè)計。
2）支持定時上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時支持即時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。 |
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施工部分 |
1）在站房里安裝無線數(shù)據(jù)終端設(shè)備，太陽能部分安裝在房頂上
2）外露線纜做好隱線工作
3）樹立桿子,將無線通訊部分和太陽能板掛在上面 |
2.7水位計
LEVEL是一款自動測量、記錄地下水水位和溫度的儀器。它只有手掌大小，長度154毫米，直徑22毫米，非常輕便，幾乎可以在任何監(jiān)測井中使用。機器內(nèi)部集成溫度和壓力傳感器，內(nèi)存和電池，外部為密封的不銹鋼材質(zhì)(RVS 316L)，這使它完全不受潮濕或外部電流的影響。同時涂上一層氮化鎬材質(zhì)，耐腐蝕，適用于海水和淡水環(huán)境。
LEVEL通過一條鋼線纜懸掛在監(jiān)測井里，可以定期讀取數(shù)據(jù)，或者安裝GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)，以便在室內(nèi)進行數(shù)據(jù)的動態(tài)實時監(jiān)測。儀器自動測量地下水的溫度和水位，并保存在其內(nèi)存中，內(nèi)存可以記錄保存2×40,000個數(shù)據(jù)，電池的壽命達8－10年。
LEVEL測量絕對壓力（水壓＋大氣壓），單位是厘米水柱。為了得到準確的水位變化，必須進行大氣壓補償。最理想的方法是配置一個額外的氣壓補償裝置，即Barologger。軟件會自動進行氣壓補償，在辦公室或野外快速準確的讀取、記錄數(shù)據(jù)。Barologger與LEVEL具有同樣的規(guī)格和操作方法，但價格很低，校準范圍為1.5米，用于測量大氣壓力。比傳統(tǒng)的通風(fēng)孔線纜的方法更準確和容易進行空氣補償測定，沒有時間滯后。
技術(shù)規(guī)格：
尺寸 直徑22毫米，長度154毫米
重量 179克
外殼材質(zhì) 氮化鎬
壓力傳感器材質(zhì) 陶瓷
采樣頻率 0.5秒到99小時
內(nèi)存 2×40000個數(shù)據(jù)
電池壽命 8到10年
溫度范圍 －20到80攝氏度
精度 ±0.05攝氏度
分辨率 0.003攝氏度
溫度補償范圍 －10到40攝氏度
深度范圍 5，10，20，30和100米五種可選
精度 ±0.05% 全量程
分辨率 0.001%FS(5米，10米)
0.0006%FS(20米,30米,100米
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