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水池水位水量在线监测系统

1.1 水量监测系统

1.1.1 监测背景

随着传感器技术、通讯技术、计算机技术的发展，使得工业工程的自动化控制技术得到了迅猛提高，对水量在线监测技术需要剧增。

目前，我国在水量监测计量技术方面大多数采用传统的人工量尺方法,即计量人员每天需要投入大量的时间和精力去测量水池的液位，人工测量被采样液体的深度,利用水池的容积表及相应的公式，最后再经过繁琐的计算才求出水池中储水的数量。所以这种方法存在一系列的问题，如计量精度受环境、人员等因素影响大；管理者劳动强度大，工作效率低；无法实现全天候计量,安全保障性差；存在较严重的环境污染等，于是改变这种笨拙局面越来越触发了水池管理者迫切的呼唤和行动。

本文介绍一种水量在线监测方案，涵盖传感器选择和布置，数据采集和处理以及监测结果的分析。在系统应用中，采用了雷达波传感测量技术，雷达传感器安装在水池中，搭配4G无线数据传输模块上传到服务器上，实现水位水量实时数据的采集、存储和传输。解决了以往需要派遣大量劳务人员不间断地到不同区域观测水位水量所造成的大量劳动力浪费、测量繁琐等问题，‌并且能够实时采集和存储水位水量信息，‌以便特殊情况及时做好预防处理。

1.1.2 选型布置

水位水量监测通常使用雷达式液位传感器来测量水位，根据水位及算法计算水量。在选择合适的传感器时，需要考虑以下因素:

测量范围:传感器应该能够测量水池的最高和最低液位，以适应不同储量的水位变化。

测量精度:传感器的精度决定了监测结果的准确性，较高精度的传感器可以提供更可靠和准确的数据。

耐久性:传感器的耐久性还要考虑其能够长时间稳定运行的能力。

点位布置：

传感器的布置应该能够覆盖整个水池，并能够准确地反映水位的变化。以下是一种常用的传感器布置方法:

1. 在水池的上方选取代表性点位。

2. 将传感器置入水池上方，使传感器的探头照到液面、，以确保传感器能够准确地测量水位的变化。

3. 将传感器与数据采集系统连接起来，以便实时监测和记录水位水量数据。

1.1.3 设计原则

水位水量在线监测系统是提供获取水量相关信息的有效手段，使决策者可以针对特定目标做出正确的决策，设计原则如下：

1.保证系统的可靠性：监测系统为实时运行，需保证系统的可靠性，否则先进的仪器，在系统损坏的前提下也发挥不出应有的作用及效果。

2.保证系统的先进性：设备的选择、监测系统功能与现在技术成熟监测及测试技术发展水平、流量监测的相关理论发展相适应，具有先进和超前预警性。

3.可操作和易于维护性：系统应易于管理、易于操作，对操作维护人员的技术水平及能力不应要求过高，方便更新换代。

4.系统具有远程固件升级功能：根据系统自检以及系统需求可通过远程固件进行完善，且系统具备各种类型的通讯协议和接口，可为后期设备升级服务。

5.成本控制：监测系统的一个原则就是利用布控方式做到既节省项目成本、后期维护投入的人力及物力，发挥出实际监测的效果。

总之，系统坚持贯彻“技术可行、实施可能、经济合理”的基本原则，使得监测系统做到可用、实用、好用的程度，充分发挥作用，为管理及安全运营提供数据上和技术上的支持。

1.1.4 系统框图

水位水量在线监测系统主要由雷达式液位计、遥测终端、供电系统（太阳能或市电）等组成，水位水量数据信息通过遥测终端利用4G无线通道传输至远端服务器，在平台上展示和管理数据。

1.1.5 设备选型

1.1.5.1 雷达液位计

SCJ-LD07 雷达水位计是一款使用微波雷达技术的设备，可实现水位的精确的非接触式测量,设备小巧轻便，便于安装，可用于河流、明渠、水库、排污管网、水箱等液位非接触测量。

雷达水位计采用PCR平面微带脉冲相干技术，实现快速高精度的水位测量；产品测量精度高、功耗低、体积小、重量轻、抗环境干扰能力强，具备良好的可靠性和可维护性。全天候工作，适用于在野外或者山区无人监测的情况，能够自动测量计算数据，稳定性高，使用寿命长，免维护；采用微波反射原理，抗干扰能力强，测量数据可达到毫米级别，不受天气、空气压力、地区，等因素影响，能在各种复杂的现场运行，更换场景后也能随时适应不同的环境。

产品特点：

体积小巧，重量轻，便于安装；

标准的RS485接口,通讯距离远；

IP68防水等级，水淹没后也不会导致设备损坏；

配套的配置程序,让调试配置更简单；

水位测量精度高,而且无漂移,无需校准；

可配套本公司遥测终端机,实现数据远传,同时提供免费平台查看数据；

雷达波束角小，便于在巴歇尔槽或者井下安装使用；

1.1.5.2 遥测终端机

SCJ-DATA22 低功耗测控终端是一款集成全网通 4G DTU 的低功耗物联网数据采集终端；极低的待机功耗，接口简单易用；配备低功耗蓝牙支持手机现场配置，支持流量或液位或者其它传感器数据采集,内置 128MB 存储器,可以满足 3 年以上的数据存储需要,同时支持远程配置升级功能,降低客户安装使用难度。

产品特点：

内部集成全网通 4G DTU，无需外部 DTU 即可通讯；

支持 Type-C USB 接口，无需转换，直接连接计算机配置，数据导出方便易操作；

极低的待机功耗，以及优化的采集发送算法，极大的增加了电池工作时间；

内置低功耗蓝牙，便于现场非接触通过手机调试设置参数，查询数据；

支持 485 传感器数据采集，通讯距离远；

内置外部独立看门狗，确保设备稳定可靠运行；

支持本地/远程配置升级，历史数据补发功能；

极低的待机功耗（<15uA,待机 1 年仅需要 0.13AH 电量）；

支持 3 个中心站同时发送数据(同一时刻,3 个中心站同时发送) ；

支持 3 个中心站选择不通的通讯协议与 3 个中心站通讯；

支持快速定制通讯协议以及传感器采集协议；

可直接配套公司各类水质或流速流量使用；

支持液位/流量/电压报警调整采集周期，支持微信报警；

可控制外部传感器断电，降低待机功耗；

1.1.6 系统功能

1、实时数据监测：系统接收远程数据采集点的监测数据，将监测数据发送到数据中心，从而实现对所需信息的实时监测。

2、实时数据显示：中心服务器接收远程数据采集点发送的实时数据，以表格、图形等形式显示监测站点的数据，能够根据用户自定义的数据报警限值设定进行报警。

3、监测数据分析：实时监测数据分析，历史监测数据分析。辅助调度工作人员制作日常工作报表以及历史分析报表。

4、报表打印：支持用户自定义的模版，进行打印输出。

5、调度WEB：在通用web浏览器页面上显示实时监测数据、历史统计数据，同时可在相关部门内部网上发布监测的最新数据、历史数据。

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。