降雨量与水位自动监测系统方案

降雨量与水位自动监测系统方案

一、设计目的

由于我国的水灾频发，因此必须对江河、水库与湖泊的水位计降雨量进行监测，这种监测不但可为预防水灾、积极进行防汛决策提供大量可靠的数据及资料，同时还可以为防洪救灾和保护人民生命财产发挥重要作用。目前，国内不少水文站监测水位及降雨量仍采用人工方式，该方法不但存在测量人员的安全问题，而且还存在测量数据不准确及时效性不强的问题。为了解决上述问题，我司开发了一套水位与降雨量监测系统，此系统适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道等水文参数进行实时监测。监测内容包括：水位、降雨量,根据客户要求可以扩展到对流速、流量，水质及含沙量等参数的监测。水位与降雨量监测系统采用无线通讯方式实时传送监测数据，可以大大提高水文部门的工作效率。

二、系统组成

水位与降雨量监测系统由监测中心、通信网络、测量设备四部分组成。

1、监测中心：由服务器、公网专线（或移动专线）、数据采集软件组成。

2、通信网络：GPRS、Internet公网/移动专线。

3、前端监测设备：雨量水位监测RTU

4、测量设备：雨量传感器、雷达水位计

三、系统工作原理

雨量水位监测RTU向环境检测/监控仪器（雨量、水位传感器）发送取数指令，读取环境仪器（雨量、水位传感器）数据发送数据到无线传输模块GT511，数据通过GPRS传送到远程服务器，配合后处理软件可以对采集的数据进行分析，可以使监测者实时的获得真实准确的监测数据。系统可以根据测量环境自动或者人工修改采样频率，并对用户预设的阈值设置报警信息，报警信息以短信方式发送到管理人员的手机上，管理人员依次判断是否发布预警。以下是系统工作原理示意图：

四、系统主要组成

4、1 硬件组成

系统硬件组成由南水JDZ系列翻斗式雨量筒、Campbell CS47X系列脉冲雷达式水位传感器及前端监控设备组成。

4、1、1南水JDZ系列翻斗式雨量筒

JDZ 系列雨量传感器用于观测自然界降雨量，同时将一定的降雨量转换为开关信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。JDZ 系列雨量传感器符合以下标准及规范：SL21-2006《降水量观测规范》、GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》、GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》、SL61-2003。

特点：

◆成本低

◆结构简单、低维护

主要技术参数：

降雨强度测量范围：（0.01～4）mm/min；

翻斗计量误差：≤±4%；

工作温度范围: 0~50℃；

存储温度：温度－40℃～＋60℃

湿度≤95%；

精度：0 .5mm（JDZ05 系列）

0.2mm（JDZ02 系列）

1.0mm（JDZ10 系列）

0.01in（JDZ0254 系列）

0.1mm（JDZ01 系列）

输出：开关量；

承雨口：内径Φ200mm

外刃口角度40～45°

外径：21 cm；

高度：54 cm；

重量: 4 kg。

4、1、2 Campbell CS47X系列脉冲雷达式水位计

C S47X系列是Campbell最新推出的脉冲雷达式水位传感器，通过向目标发射短微波脉冲，并测量该脉冲的返回时间，从而计算出水位，可广泛应用于江河、湖波、海洋潮汐和水库等地的水位监测。

该系列产品依据不同的量程和精度，划分为三种具体型号。CS475的最大量程为20m，精度为±5mm；CS476的最大量程为30m，精度为±3mm；CS477的最大量程达到70m，精度为15mm。

该雷达式水位传感器采用标准的数字式SDI-12输出接口，能够与包括Campbell的CR系列数据采集器在内的各种数据采集、记录设备连接，具有良好的兼容性。

可以根据实际需要为该雷达式水位传感器选配25618型水平调节器，以保证测量数据的准确性。25626型调试/显示模块则能够帮助您轻松完成对传感器的故障诊断测试和修改设置工作。

特点：

◆可适用于高腐蚀性、高污染的环境

◆低维护——无可拆除部件，有效降低维护时间和成本

◆兼容Campbell公司的各种数据采集器

◆无需重新校准

◆低能耗

◆工作温度范围宽（-40℃～+80℃），有着良好的环境适应性

主要技术参数：

传感器性能

量程：50mm～20m（CS475），

50mm～30m（CS476），

400mm～70m（CS477）

精度：±5mm（CS475），

±3mm（CS476）

±15mm（CS477）

分辨率：1mm

输出：SDI-12

雷达单元

频率：26GHz

脉冲量：<1mW

波束角：10°（CS475），

8°（CS476/CS477）

供电单元

供电：9.6～16VDC

浪涌保护：1.5KVA

能耗（12V时）：4.7mA（睡眠模式），14mA（工作模式）

工作温度：-40～80℃

外壳材质：铝、不锈钢

喇叭口长度：137mm（CS475），430mm（CS476/CS47

4、1、3前端监控设备

此单元由Campbell数据采集器、NXN GT511及周围设备组成。

数据采集模块

Combell 数采器是生态监测浮标的大脑，调度系统协同运行，具有极强的控制能力、兼容性和扩展性，极低的电耗和故障率，适合野外环境的长期使用。本

浮标标配数采器有数字量和模拟量多端口，可同时接入多台水质仪器（数字量）、多种气象仪器（模拟量）和水文动力学参数（高频数字量），内存容量大，断电不丢失数据。该数据接收可以通过CDMA、GPRS、卫星、无线电波、光纤、电缆直接连接等通讯方式，比较灵活可靠。

Combell数采器特点如下：

功能强大灵活，模块化结构，极强的兼容性和扩展性

数据采集控制功能标准化配置，数据采集、转换模块灵活、稳定和可靠

在全球使用量超过100,000台

可靠性高，故障率低

数据记录、控制和传输能力强

使用快闪存储器作内存，容量为256KB，可存储约120,000个读数；断电时数据不会丢失。

可编程扫描采样速度从1/64秒到2.5小时

可以使用电池供电，工作不受断电影响。耗电量特低，一个7安时的蓄电池可以维持CR10X数周到一年正常工作（视外围设备及采样频率而定）MTBF（故障平均时间）为160年（根据3年保修维修记录计算）

数据传输模块

数据的传输方式使用了GPRS网络与Internet 网络并用的方式：首先，通过无线GPRS网络与网络供应商（移动）机房建立连接，然后网络供应商机房与服务器通过Internet 网络建立连接，从而完成整个数据传输过程。保密性强，实时性好，费用低廉。

台湾奈峰科技NProbe GT-511是一

款整合了GPRS调制解调器、资料摘取器

和资料记录器等三种功能为一体的智慧

型远程资料收发器，独立运作的GPRS数

据机功能，提供可以选择TCP Client或

TCP Server作业模式，當连线建立后即

可使用设备序列串口与远程的电脑或设

备进行双向资料交换，还可以运用简单的I/O界面及特定的序列通讯协定，让各