水位远程监测系统方案.doc
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水位远程监测系统方案
水位远程监测系统方案
上海智达电子有限公司
目录
一、客户需求…………………………………………………………………………2
二、方案概述…………………………………………………………………………2
三、系统组成…………………………………………………………………………2
3.1控制中心主站……………………………………………………………………3
3.2通讯网络…………………………………………………………………………3
3.3现场主要监测设备………………………………………………………………3
四、地下水位监测系统主要特点…………………………………………………4
五、系统软件功能及特点……………………………………………………………5
5.1功能………………………………………………………………………………5
5.2特点………………………………………………………………………………6
六、主要硬件设备概述………………………………………………………………9
6.1GPRS无线通讯设备……………………………………………………………10
6.2水资源控制器…………………………………………………………………11
6.3水位计…………………………………………………………………14
6.4室外专用监测箱………………………………………………………………16
6.5开关电源………………………………………………………………………17
一、客户需求
在某单位建立一套水位远程监测系统，来实对水位的实时监测，统一管理。
二、方案概述
作为行业领先者的水位远程监测系统的解决方案，经过我们多年的水位监测系统项目实施经验，依据用户的具体情况，并结合实际需求，我们提供并建立一个合理、完整的地下水位系统的决方案。
水位数据的收集不仅能够及时、准确地反应问题，分析问题，解决问题，从而指导工作实践，而且更是研究地下水位动态规律，掌握不同水文地质单元、不同层位、不同水源地地下水位变化特征的重要依据，对水资源的研究与管理具有重要意义。
可实现如下功能：
（1）数据自动采集：
自动实时采集计量点的地下水位数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，；
（2）报警信息主动上报:
现场监测箱开门、断电、设备运行异常等信息能够主动发送到监测中心；
（4）计量装置监测：
远程监测水位计运行信息，分析计量故障等信息，及时发现用户计量异常；
（5）统计分析：
配合水位监测体系的建立，实现各地下水位监测点的数据统计、做出日周月年报表、曲线、柱状图等。
三、系统组成
本系统主要地下水位监测中心主站、通信网络、现场监测设备三部分组成，利用前端监控、数据采集设备的数据远传通讯功能和系统软件功能实现。
采集数据，使监测中心通过简单而又经济的计量手段，实现对整个地区地下水信息的实时监测，进而实现良好的社会效益和经济效益。
系统拓扑图：
GPRS-VPN
通信网络
领导
管理单位局域网
服务器
管理人员
管理中心
水位远程监测箱
液位计
GPRS通讯设备
水位远程监测箱
液位计
水位远程监测箱
液位计
一号监测站
二号监测站
N号监测站
3.1监测中心主站：
监控中心设在某管理部门，管理中心负责整个地下水位的监测。
主要配置由数据库服务器、GPRS前置机、监控软件、WEB数据发布等系统组成。
3.2通讯网络：
GPRS网络是中国移动公司提供的数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。
本系统采用GPRS-APN专网通信方式，移动公司提供一个APN虚拟专网，并为使用的每一张SIM数据卡绑定一个移动公司内部的IP地址，系统主站的GPRS数据传输模块和每个监测终端内置的GPRS数据通讯模块都能登录该APN专网，实现监控中心与现场测控终端的数据双向通信。
且数据传输都在虚拟私网内，数据安全有足够的保障。
3.3现场主要监测设备：
GPRS数据传输设备、液位采集器、液位计等。
3.3.1.液位计
测量地下液位数据。
3.3.2.液位采集器
液位采集器具有采集4-20mA数据、串口通讯等功能。
需配合GPRS通讯设备才能完成液位数据实时上传的功能。
3.3.3.GPRS数据传输设备
主要是实现前端设备与主站之间的数据传输功能，液位计数据经过GPRS通讯平台，发送并存储到系统主站服务器。
本公司提供的液位计实时监测系统在保证计量准确度的基础上，以一体化液位监测终端和科学、有效的后台软件为平台，加上强大的数据分析理论和实践经验，对广大用户进行管理监测。
四、地下水位管理系统主要技术特点
ü组网运营成本低
利用现有的网络资源作为通讯载体；利用公网或专网作为计算机中心与终端的数据传输载体，施工简单，运营维护成本低。
采用模块化设计，便于后期维护。
ü适用单位广
系统根据本公司具体需求设计，软件功能可根据用户定制，满足数据监测、数据查询、数据统计的具体需求。
系统适用于大型企业民用能源管理、水利局、供水公司、小区物业管理公司和数据采集计量有关的单位。
ü技术先进
该系统设计简单明了，集数据采集、设备控制、无线通讯、软件、数据安全、数据库等多种技术于一体，国内处于领先水平。
ü高准确性和实用性
抄收率、准确率高于国标；系统对采集的数据严格校验；从采集、传输至存储全过程采取多种技术措施保证数据的高准确性和实用性。
ü系统高可靠性
系统软、硬件设备具有超强抗冲击能力，出现意外情况，均不引起系统功能丧失或影响系统正常运行；对意外情况引起的故障，系统具备自恢复能力。
保证了系统高可靠性。
ü系统组网灵活多样
系统有多种联网接口，GPRS/CDMA和以太网，用户可以根据自己的实际情况，选择最实用和经济的方式，既可以选择一种方式也可以多种方式并存。
ü开放的数据库设计
支持用户自定义的监测站点扩充，监测传感器扩充。
适应供水企业不断发展的需要。
ü动态系统设置
用户自定义的监测界面设置，支持虚拟站点、虚拟传感器设置。
支持实时监测数据归并、计算，为用户快速获取管网运行信息提供服务。
ü调度信息实时发布
采用先进的计算机信息、通信技术，将监测信息和调度职能部门的业务信息及时发布到企业网或因特网，实现公共信息资源共享。
ü实时、历史曲线等
能够结合地形图和监测点分布图，利用监测点的实时数据或历史数据，为管理人员实时提供液位数据，为管理人员评估、管理地下水资源起到一定的作用。
五、系统软件功能及特点
5.1功能
5.1.1实时数据监控：
系统接收远程数据采集点的液位计运行数据，将监测数据发送到中心，从而实现对地下水位的实时监测；
5.1.2实时数据显示：
主站服务器接收液位计发送的实时数据，以数据、表格、图形等形式显示监测点的数据。
能够根据用户自定义的数据报警限值设定进行报警；
5.1.3监测数据分析：
实施监测数据分析，历史监测数据分析。
辅助调度工作人员制作流量等日常工作报表以及历史分析报表；
5.1.4报表打印：
支持用户自定义的模版，进行打印输出；
5.1.5调度WEB：
采用B/S模式，在通用web浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据，同时可在企业内部网上发布地下水位的最新数据、历史数据；
5.1.6系统管理：
各类系统参数设定、用户权限管理，外部数据接口管理。
5.2特点：
本软件具有以下主要特点：
（1）采用B/S结构的开发模式
（2灵活安全的操作权限管理
系统提供操作员管理功能，可以针对每个操作员和每个操作菜单进行单独的权限设置，设置方法灵活方便。
操作密码等核心数据都进行了加密处理。
（3）方便快捷的操作界面
（4）软件界面截图
用户登录
实时监测
电子地图实时监控
埋深等值线】（可选则水位等值线。
检索条件为年月日等值线）
水位和埋深实时变化曲线
六、主要硬件设备概述
6.1GPRS无线通讯设备
我公司生产的GPRS无线数据传输模
块依托中国移动公司的GPRS网络平台
实现无线数据通信。
GPRS传输模块可以设置成主站和子站，主站用在数据中心，与服务器连接；子站用在现场，与被测控的仪器仪表设备连接。
一个主站可以与多个子站通信，一个子站可以与多个主站通信。
也可以用两个子站实现两点之间的数据透明传输。
可广泛应用于电力、水利、抄表、环保、仓管、控制、报警、GPS定位信息回传、GIS等领域的监控、采集数据的实时传送，满足客户对于数据实时性、准确性的要求。
6.1.1模块特点
◆支持中心专线方式、GPRS专网方式（SIM卡绑定固定IP）、SMS短信等多种组网方式。
◆模块可设置成主站端（与数据中心PC机连接）和子站端（与现场设备连接）。
◆模块支持GPRS网络和短消息两个数据通道，可以同时使用。
◆子站端与现场设备连线即可使用，上位机进行协议处理，使用方便。
◆工业级设计、适用各种恶劣环境。
◆内置自动检测系统，不死机，掉线、断电自动恢复。
◆提供设置、演示软件，支持各种组态软件和集成商使用其它工具开发的系统软件。
◆具有远程参数设置和远程维护功能、降低客户现场维护成本。
◆抽屉式SIM卡坐，安装SIM卡时无需打开模块，使用方便。
◆导轨式安装，方便与其它模块配套使用。
◆可以根据信号强度指示来选择安装的位置
6.1.2组网方式
组网方式
组网说明
移动专网
数据中心使用GPRS主站，远端使用GPRS子站，向移动公司申请APN专网，并将GPRS模块所使用的SIM卡上绑定固定IP.
公网专线
数据中心具有公网数据专线，服务器可以登陆INTERNET,有固定的IP,分站的GPRS模块每次登陆GPRS网络时得到动态IP,可与中心的服务器进行数据交换。
短消息
数据中心使用GPRS主站，远端使用GPRS子站，通过短信方式传输数据。
6.1.3技术指标：
结构：
导轨式
接口：
1路RS232/485串口
串口速率：
300～9600bps
工作环境：
工作温度：
-25--+55℃存储温度：
-40--+80℃环境湿度：
≤90%无凝露无腐蚀性气体和导电尘埃，无爆炸危险的场合五、电源：
8-30VDC；待机时电流：
50mA，发射时峰值电流：
300mA
6.2水位采集器
6.2.1功能与应用
水位采集器是我公司为水资源管理部门研制开发的智能型
管理装置。
它集监测水位、监测流量、等多种功能于一身。
具有抗干扰能力强、稳定性高、兼容性好，用户使用方便等特点。
该控制器有助于水资源管理部门对地下水有效地控制地下水的过量使用。
功能特点：
水资源控制器的功能
◆采集功能：
采集各种仪表输出的4-20mA信号
◆告警功能：
《1》费用不足告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
《2》水位超过下限告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
《3》信号线中断告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
《4》自身故障告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
《5》非法打开设备告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
《6》日采水量超过计划告警，现场设备LED灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。
◆控制功能：
《1》该设备根据其内部预存水资源费的情况控制水泵的供电电源；费用为0时，该设备自动切断水泵启动柜的进线电源。
输入费用后，自动闭合进线电源。
《2》具备GPRS数据远传条件时，管理中心可以根据取水单位的现场情况远程切断和闭合水泵启动柜的进线电源。
◆显示功能：
《1》该设备可以数字循环显示编号、余量、水位、日期、时间等数据。
《2》该设备可以LED灯显示故障、错误、水位等现场信息。
◆查询功能：
可以在现场使用设备上的按键查询流量、水位及相关的参数及故障信息。
◆设置功能：
《1》专业维护人员使用采集器上的键盘设置设备的部分参数。
《2》具备GPRS数据远传条件时，被授权的操作人员可以在管理中心远程修正和设置设备的一些参数。
◆存储功能：
该设备具备铁电存储功能，数据掉电不丢失。
◆通信功能：
《1》该设备可以通过GPRS网络与多个管理中心通信，可以将现场数据同时发送到区县、市、省水务管理中心。
也可以只发送到区县水务管理中心，数据逐级上报。
《2》该设备可以设置成主动向管理中心上报数据模式，也可以设置成被管理中心问询模式。
主动上报模式分两种情况：
一是现场状态发生变化时上报，二是定时上报。
问询模式是只有管理中心发出问询命令，该设备才上报数据。
《3》以GPRS网络为主要通信通道，以SMS短消息通道作为备用通道，两个通道同时存在，可以切换使用。
◆电源功能：
《1》该设备可以安装到具备220VAC供电的现场，也可以安装到具备380VAC供电的现场。
《2》该设备配备备用电源，外部供电系统发生故障时，系统可以继续正常运行不低于2天。
6.2.2.水位采集器的特点
◆兼容性强：
《1》该设备可以采集任何一家公司生产的各种脉冲水表、4-20mA模拟量输出水表和带串口的流量计直接测量的用水量。
自动控制水资源的使用。
《2》该设备可以采集任何一家公司生产的脉冲电表、串口电表的数据，根据用电量核算出用水量，自动控制水资源的使用。
《3》该设备可以采集现场水泵的开关时间及状态，根据水泵运行时间和水泵流量计算出用水量，自动控制水资源的使用。
◆维护方便：
《1》该设备内部为模块化结构，主要有水资源控制模块、GPRS通信模块、电源模块、供电线路控制模块（接触器）、计量模块（可以安装在箱外），一个模块如果发生故障，容易拆卸更换。
《2》作为核心的水位采集器具备远程维护和软件升级的功能。
当自备井前端现场需要更换增加计量、测量设备，或扩展设备功能时，维护人员可以远程更改设置该模块的参数，必要时可以远程升级程序；提高了维护效率，降低了维护成本。
《3》经过管理单位的授权，唐山柳林公司可以在唐山对现场安装的采集器远程诊断与维护。
◆可靠性高：
该设备为工业级设计，采用工业级的8051芯片及西门子MC39I核心通信模块，采用隔离和电力行业抗干扰设计技术，可以安装使用在现场环境比较复杂的地方。
◆扩展性强：
该设备具备强大的扩展功能：
例如，该设备可以接水质、温度、压力、电流、电压变送器，可以挂接32块各种智能串口仪表；必要时可以并入用水单位的“水源井远程测控系统”，实现水资源管理办公室与用水单位设备共享以及部分信息分享，避免设备重复投资。
6.2.3水位采集器的使用环境
环境温度：
-40—+85℃
相对湿度：
≤90%无凝露
安装环境：
无强烈腐蚀性气体和导电尘埃，无爆炸危险物品。
工作电源：
电源电压AC220V或AC380V，50Hz
6.2.4水位采集器的技术指标
配置
2路RS232/485串口（标准的MODBUS协议）
8路模拟量输入（4-20mA）
5路开关量输出
8位数码显示
1个操作键盘
供电
DC：
10-30V
外型尺寸
120mm×120mm×95mm
开孔尺寸
111.5mm×111.5mm×95mm
安装方式：
面板嵌入式安装
6.3水位计
6.3．1简介：
投入式液位变送器，将扩散硅充油芯体封装在
不锈钢壳体内，前端防护帽起保护传感器膜片
的作用，也能使液体流畅的接触到膜片，防水
导线与外壳密封相连接，通气管在电缆内与外
界相连，内部结构防结露设计。
静压式液位计内
置微型信号处理电路，可以进行远程传输，具有良好的稳定性和可靠性。
投入式液位变送器广泛应用与水利，环抱，工业过程控制，石油，化工，医药等领域的液位测量控制。
6.3．2特点
●坚固密封；
●高可靠，高精度；
●多种封装类型可选择；
●防结露设计；
●抗干扰强，长期稳定性好；
●保质期：
12个月
6.3．3性能参数
电源电压：
典型24VDC
外壳材料：
全不锈钢
测量范围：
0--0.1m….200m水柱
综合精度：
±0.3℅FS（典型）
输出信号：
二线制4—20mA1—5V,
介质温度：
-20-150℃
环境温度：
-40-85℃
存储温度：
-55-125℃
零点温度漂移：
±0.03℅FS/℃
灵敏度：
2.0mV/V
过载压力：
150℅FS
长期稳定性：
＜0.2℅FS/年
6.3．4电器连接图
6.3．5外形结构以及压力连接
6.3．6现场安装图
6.4室外专用监测箱
型号：
MGTX-1
规格尺寸：
480×360×200户外双开门
板厚：
箱体1.0
门子、底板1.2
防护等级：
IP55
6.5开关电源
型号：
MGTD-1
输入：
交流220V
输出：
直流24v/2.5A
17
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